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CN1292772A - 纤维增强建筑材料 - Google Patents

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CN1292772A
CN1292772A CN998038946A CN99803894A CN1292772A CN 1292772 A CN1292772 A CN 1292772A CN 998038946 A CN998038946 A CN 998038946A CN 99803894 A CN99803894 A CN 99803894A CN 1292772 A CN1292772 A CN 1292772A
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CN998038946A
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J－F·特罗迪尔
M·莫哈尼
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Dalhousie University
Original Assignee
Dalhousie University
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Abstract

根据本发明,提供新型纤维增强建筑材料调配物,包含无机粘合剂和合成纤维。用于本发明调配物中的此纤维材料能够借由搅拌而逐渐形成原纤维。因此,由于具有比现有技术可能的含量更高的纤维添加比率,制备了更韧的建筑材料。本发明还包括含有波特兰水泥基组合物和原纤化合成纤维的调配物。此外,提出制造纤维增强建筑材料(包括波特兰水泥基组合物)的方法,及由其制得的制品。

Description

纤维增强建筑材料
发明领域
本发明涉及纤维增强建筑材料，特别涉及以合成纤维增强的建筑材料的制造方法，此合成纤维材料在搅动于时会逐渐原纤化，制得性能增强的建筑材料。本发明的另一方面是提供由前述纤维增强材料制得的制品。
发明背景
在所有人工材料中混凝土的产量最大。与其他建筑材料相比，其具有许多优点，包括成本低、原料的一般容易取得、在不同环境条件下的适应性和使用性。因此，混凝土极可能继续成为未来的主要建筑材料。不幸地，普通混凝土也是抗拉强度和应变容限非常低的易碎材料，在广泛作为建筑材料之前通常必须加以增强。
长久以来一直使用其他材料来增强低抗拉强度的材料。例如，数千年来曾使用稻草和马毛来改善粘土砖的性质。Bentur，A．，Mindess，S．，“Fiber Reinforced Cementitious Composites(纤维增强的水泥质复合材料)”(Elsevier Applied Science，1990)。最近几年，纤维被混入多种工程材料(包括陶瓷、塑料、水泥和石膏产品)中以增强所得复合材料的性质。American Concrete Institute ACI544．1R-96，“FiberReinforced Concrete(纤维增强的混凝土)”，1996。在混凝土中混入纤维会使得后弹性由似有若无改变成实质上有弹力，此视数个因素而定，包括基体强度、纤维类型、纤维模量、纤维纵横比、纤维强度、纤维表面结合性质、纤维含量、纤维取向、聚集体尺寸效应之类。增强的性质包括抗拉强度、压缩强度、弹性模量、裂纹抗力、裂纹控制、耐久性、疲劳寿命、耐冲击性和耐磨性、收缩率、膨胀率、热性能和耐火性之类。
虽然已经知道就局部开裂而言，纤维增强比传统的增强更有效，但不象增强钢筋，在大部分的情况下，它不会丝毫增加混凝土的承载能力。传统的增强钢筋按一定布局位于结构中的重要位置以承担拉伸应力，而纤维是随机地分布于混凝土混合物中的。因此，纤维并未被设计作为传统的增强物的替代品。虽然未列于ACI Committee318中，有时纤维仍与传统增强物一起用于结构应用上。American Concrete Institute，ACI318Building Code Requirements for Reinforced Concrete，1995。
本世纪初始将钢纤引至混凝土中以克服其缺点。在1920和1935年间，授予数个关于钢纤增强混凝土(SFRC)的专利。请参考，如Kleinlagel，A．，德国专利第388959号；Scailles，J．C．，法国专利第514186号；Martin，G．C．，美国专利第1633219号；和Etherridge，H．，美国专利第1913707号。苏联最先于19世纪50年代晚期将玻璃纤维用于混凝土中。Biryukovich，K．L．，and Yu，D．L．，“Glass Fiber Reinforced Cement(玻璃纤维增强的混凝土)”(由G．L．Cairns翻译，CERA Translation，No．12，Civil Eng．Res．Assoc．，London，1965)。19世纪60年代，初次试图使用合成纤维(尼龙、聚丙烯)。Monfore，G．E．，“A review of FiberReinforced Portland Cement Paste，Mortar and Concrete(纤维增强的波特兰水泥浆、灰泥和混凝土的综述)”J．Res，Dev．Labs，第10卷，第3期，1968年9月，pp．36-42；Goldfein，S．，“Plastic FibrousReinforcement for Portland Cement(波特兰水泥的弹性纤维增强)”Technical Report No．1757-TR，U．S．Army Research DevelopmentLaboratories，Fort Belvoir，1963年10月，pp．1-16。
最初使用钢纤时，仅使用笔直的钢纤。据报导指出：使用钢纤改善了延性和断裂韧性；同时也提高了弯曲强度。就笔直钢纤而言，控制复合材料性质的主要因素是纤维体积分数和纤维的长度／直径(或纵横比)。纤维量范围是90至120公斤／立方米混凝土(1．1至1．5体积％)。纵横比是60至100。早期阶段所遭遇的主要问题是难混合及成形困难。体积分数较高时，混合期间内，纤维会结球。此所谓的结球情况常发生于较长纤维中。此会影响到现场混凝土品质，在纤维体积分数较高时更是如此。此外，添加纤维之后常会降低混凝土的可施工性(workability)。
变形钢纤出现于1970年代晚期，其增加了纤维增强混凝土在野外的用途。Ramakrishnan创造出有钩状尾端的纤维，其能够以比笔直钢纤的体积分数低得多的方式，使得产物有相同的延性和韧性。Ramakrishnan，V．，Brandshaug，T．，Coyle，W．V．，和Schrader，E．K．，“A Comparative Evaluation of Concrete Reinforced with StraightSteel Fibers and Deformed End Fibers Glued Together in Bundles(以胶结成束的笔直钢纤和胶结成束的尾端变形的钢纤增强的混凝土的评估比较)”ACI Journal，Vol．77，No．3，May-June1980，pp．135-143。这些纤维边缘以水溶性胶胶结在一起，以便使其加入混凝土中时，纤维的纵横比可以小得多。混合期间内，纤维以单根纤维形式分离和分散。胶结和后续的分散，及使用较低的纤维体积分数，实质上可以消除结球的情况。之后，也发展出其它纤维形状(如：卷曲的、短阔的和尾端加大的形状)。
ACI544委员会在1996年发表的“纤维增强混凝土(FiberReinforced Concrete)”的报告中指出：US Army Corps of EngineersResearch and Development Section于1965年首次大规模将合成纤维用于混凝土中。American Concrete Institute ACI544．1R-96，“FiberReinforced Concrete(纤维增强混凝土)”，1996。合成的单丝用以构筑防爆混凝土结构。所用的纤维长13至25毫米，纵横比介于50和100之间，形状与当时用于混凝土中的钢纤差不多。使用这些纤维使得添加比例高至0．5体积％时，大幅提高混凝土的延性和耐冲击性。
但是，很少开发纤维增强技术，直到1980年代才开始大规模发展并将合成纤维用于混凝土。主要以旦数低得多(即，纵横比高的小直径纤维)且较少的纤维添加进行该工作，Morgan，D．R．，and Rich，L．，“High Volume Synthetic Fiber Reinforced Shotcrete(高体积合成纤维增强的喷射混凝土)”，The First International Conference on SyntheticFiber Reinforced Concrete，Orlando，Florida，USA，January16，1998。大部分的研究采用添加0．1至0．2体积％经整理、原纤化的聚丙烯纤维。这样纤维添加率较低时，纤维的主要优点是能够控制塑性收缩破裂及赋予挤出的和某些生坯浇铸、预浇铸的混凝土产品以生坯强度。纤维体积添加率这样低时，对延性和耐冲击强度及长期约束干燥收缩破裂抗力的增强受到限制。应注意到：即使在这样低的体积添加率下，纤维数(单位体积基体中的纤维数)和比表面积(单位体积基体中的纤维表面积)也非常高。因此，很难在不会明显改变混凝土混合物设计的情况下，让传统原纤化的聚丙烯纤维的添加量超过0．4体积％。因此，目前所用的主要合成纤维在混凝土中的纤维添加率非常低，仅能简单地控制塑性收缩而已。
用于新的应用上时，考虑韧性指数和其他因素，研究重点转移至较高纤维含量。韧性指数是混凝土基体中纤维在首次破裂之后的承载能力的指标。如前述，在混合比例调整极少时，现场浇铸的混凝土能够容纳高至0．4体积％的合成纤维。纤维添加率高至0．75体积％的湿喷射混凝土混合物能够显著提高韧性指数值，Morgan，D．R．，McAskill，N．，Richardson，B．W．，和Zellers，R．C．，“A Comparative Evaluation ofPlain，Polypropylene Fibers，Steel Fibers，and Wire Mesh ReinforcedShotcrete(扁平聚丙烯纤维、钢纤和金属丝网增强的喷射混凝土的评估比较)”，Transportation Research Board，Washington D．C．，Jan．1989。在该纤维含量时，纤维的长度和配置是重要的因素。在斜度厚板(slab-on-grade)应用上，使用其量高至0．3体积％的经整理、原纤化的聚丙烯纤维能够大幅提高疲劳强度，请参考American ConcreteInstitute ACI544．1R-96，“Fiber Reinforced Concrete(纤维增强的混凝土)”。
几年以前，开发出一种具有独特分布系统的新的单丝(聚烯烃纤维)，其现以1．0至2．0体积％的纤维添加率使用(即，比原纤化的聚丙烯纤维的传统用量多出10倍)。此纤维曾被用于不同的混凝土平板(flatwork)操作和其它现场浇铸的混凝土应用上，如：全深度混凝土铺设、桥面板覆盖，whitetopping等，Ramakrishnan，V．，和MacDonald，C．N．，“Durability Evaluation and Performance Histories of ProgjectsUsing Polyolefin Fiber Reinforced Concrete(使用聚烯烃纤维增强混凝土的建筑物的耐久性评估和性能回顾)”，ACI British Columbia Chapter．High Performance Concrete Seminar，Vancouver BC，April 1997，p．15。所用纤维长度由25至50毫米，纵横比是66至80。在这类高得多的纤维添加率下，混凝土复合材料的延性、耐冲击性和韧性实质提高，纤维添加率是0．5至0．7体积％(40至55公斤／立方米)，其值比较能够与以钢纤增强的混凝土所达到的值相仿。除了增强效果极佳之外，聚烯烃纤维有比钢来得好的不会锈蚀的优点。基于相同的原理(使用添加率高的聚合物纤维)，Synthetic Industries提出新的聚合物纤维以用于喷射混凝土应用上。此新的纤维，称为S-152高性能聚合物(HPP)是一种粗丝，其具有经设计的轮廓，请参考Synthetic Industries，productliterature，1998。此波状纤维设计用以将纤维固定在喷射混凝土中。此外，纤维的糙度使其能够以比传统纤维高得多的比例(以每单位体积计)掺入，借此提供喷射混凝土应用以增强的结构性能。
但是，聚烯烃纤维因为是单丝纤维，所以在混合之后会维持其原始形式，因此使用性受到限制。其表面积相当低，因此结合性相当差。因此，必须要引入相当高体积％(1．5％或以上)才能达到有利的结果。
在混凝土中添加纤维通常会损及混合物的粘稠性和操作性。提高纤维的纵横比(长径比)或纤维的添加率时，此耗损变得更明显。用于传统混合的纤维增强混凝土时，纵横比高的纤维因为自基体中被拉出的抗力较大，所以更有助于改善的后峰值性能。使用纵横比高的纤维的缺点在于纤维在混合期间有结球的倾向。
目前所用的大部分的合成纤维是表面积和纵横比非常高的原纤化的纤维。这些纤维的表面积非常高，使其非常难在纤维添加率超过0．5体积％、且不会造成严重可施工性和纤维结球问题的情况下制成可施工的混凝土混合物。因此，合成纤维的纤维添加率常是0．1体积％，通常添加纤维以控制混凝土的收缩破裂。
因此，本领域中仍有必要发展出纤维增强的混凝土调配物来克服前述缺点并仍维持优良的收缩和操作性质。更特别地，希望所使用的纤维类型的结球性较低并因此能够以比较高的添加率添加。较高的体积率会提高以前使用纤维增强建筑材料(如：混凝土)所无法达到的增强性质。
发明概述
本发明是针对本领域中的前述需求，提出已改善性能性质(如：降低的塑性收缩率、降低的干燥收缩率、改善耐火性、改善的疲劳寿命、改善耐热膨胀性和热收缩性、韧性指数较高、改善可施工性和操作性等)的纤维增强建筑材料，如：混凝土。本发明的纤维增强建筑材料使用具有限定初始性质和特定原纤化能力的纤维材料制得，该纤维材料于混合之后，实质上提高表面积。
用于本发明的此纤维材料的初始表面积小，因此能够添加相当高量的纤维而不会改变混凝土混合物设计，也不须使用任何缓释粘合剂来避免纤维的结球情况。此处所用的纤维材料逐步原纤化作用的能力使得纤维能够在混合的初始阶段就均匀分布于整个混凝土混合物中，并使纤维仍维持相当完整的状态。之后，纤维开始原纤化时，于此阶段中，因为它们已经均匀地分散在混凝土混合物中，所以不会结球。
附图概述
附图1是含有1．5体积％具有所述的用以实施本发明的性能／物性的单丝纤维的“喷射混凝土“调配物的弯曲韧性曲线图。
发明详述
根据本发明，提出一种建筑产品调配物，包括含有无机粘合剂和约0．1至约3．0体积％纤维材料的混合物，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低原始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％，优选至少约50％。此处还提出一种制造前述建筑产品调配物的方法及制造包含此调配物的制品。
此处所谓的“建筑产品调配物”是指各种建筑材料和基体，包括以波特兰水泥为基础的调配物及由其制得的制品(如：混凝土、喷射混凝土、砖、灰泥、灰浆、white-top、合成复合材料、以碳为基础的复合材料之类)。本发明的较佳实施例中，以波特兰水泥为基础的调配物是由波特兰水泥、石块(如：砂砾或碎石)和沙构成的混凝土。
本领域熟练技术人员能够轻易确定出适于实施本发明的无机粘合材料。此处所谓的“无机粘合材料”是指主要不含碳的材料，其用以使集料的各种固态组份结合在一起。此处所用材料的例子包括波特兰水泥、粘土、灰泥、灰浆之类。这样的材料(包括目前所用者及未来发展出者)包括于本发明的组合物和方法的范围内。
此处所谓的“纤维材料”是指在适当条件下，可通过纤维(通常从纤维的末端向内)逐步分离而解散(即，原纤化)成各种长度(由全长至显微尺度的较小长度，每一者的截面积都比原始单丝小得多，且纵横比较原始单丝来得大)许多纤丝的倾向的合成单丝。本领域熟练技术人员当然知道此纤维材料不会完全分开或断开，但可能保留在由多个原纤维组成的单元内(即，可部分原纤化)。本发明的一个方面中，在适当条件下，可预期得到长、短、附着和未附着的原纤维。适用以生成完全和部分原纤化纤维的条件包括搅动、混合、振动、喷洒之类。所得的原纤化的纤维的各种纤维尺寸和纵横比能够贡献于某些性质，如：可施工性、韧性和抗收缩性。
此处所用的纤维材料一般具有所需性质(如：弹性、抗拉强度、韧性、pH变化抗力和耐湿性)，足以使得这些材料可在标准载荷和条件下用于增强建筑材料调配物。在特定实施例中，此处所用的纤维材料由扁平、卷曲和／或压花(embossed)纤维制品组成。本发明的另一方面中，原始合成单丝的初始截面积尺寸约1．1毫米×0．37毫米。根据本发明的另一特定方面，原纤化或部分原纤化的纤维材料包含合成聚合物共混物纤维的细网络结构。此处所谓的“网络结构”与一般意义相同，即，原纤化或部分原纤化的纤维形成相当无序的网格或缠绕网络结构。“细网络结构”中所用的修饰语“细”是指因为本发明的组合物和方法中所述的纤维尺寸而内在固有的小尺寸本质。
此处使用的适当的合成聚合物共混物的例子包括聚丙烯和聚乙烯的共混物。较佳情况中，此处所用的聚乙烯／聚丙烯共混物的质量为约7．5克／旦，比重约0．94，断裂时延伸率约16％至约18％。在此较佳实施例中，此聚合物共混物包含约70至约90％聚丙烯树脂，此树脂的熔体流动速率约1．2至约4克／10分钟，比重约0．88至约0．90克／立方厘米。此较佳聚合物共混物中的其他组份是约10至约30％高密度聚乙烯树脂，其熔体流动速率为约0．6至约1．1克／10分钟，比重约0．94至约0．96克／立方厘米。本发明的较佳方面中，此纤维网络完全由前述聚乙烯／聚丙烯聚合物共混物构成，且并未以任何类型的粘合剂连接在一起。此类型的纤维的例子如“PolysteelTM”，其可得自East Coast Rope Ltd．，of Sydney，Nova Scotia，Canada。
用于本发明的组合物和方法中的纤维可制自本领域已知的任何方法。本发明的一个方面中，用以实施本发明的纤维通过分别挤出纤丝，继而快速冷却，之后在拉伸炉中拉伸而制得。此纤丝之后于退火炉中再度加热以松弛此纤丝及锁住纤丝的“记忆”。之后可以凹雕此纤丝使此纤丝具有柔性和增强的夹紧性质。最后，使用如回转式切割轮，将纤丝切成特定长度(视用途而定)。当然，如本领域熟练技术人员容易知道的，也可以使用适用以制造符合前述特定纤维要求的纤维的其它方法。
此处所谓的“纵横比”是指纤维长度除以具有相同截面积的圆柱形纤维的直径所得的值。根据本发明，所用的纤维材料的初始纵横比低。本领域熟练技术人员能够轻易地定出适当的纵横比。初始纵横比的范围一般为约30至约80。如本领域熟练技术人员已知者，视本发明的组合物的特定配方、所需用途、本发明的组合物的所需性质之类而定，前述范围内的任何值可用以实施本发明。例如，在本发明的一个方面中，制备用于抽吸混凝土(如：喷射混凝土)的调配物时，此初始纵横比应在此范围内的较低值处，一般约50。在本发明的另一方面中，制备用于在混凝土现场处倾倒或浇铸的调配物(如：平板)时，初始纵横比应在此范围内的较高值处，一般约70。
如本领域熟练技术人员容易了解的，适于实施本发明的纤维长度范围相当大。如本领域熟练技术人员所了解，实施本发明所用纤维长度视本发明的组合物的具体配方、所需用途、本发明的组合物所需性质之类而变化。例如，就本发明的一个方面，制备可于抽吸的混凝土的调配物时，此处所用的纤维材料的初始纤维长度相当短，一般约38毫米。在本发明的另一方面中，制备用于在混凝土现场处倾倒或浇铸的调配物时，纤维长度比较长，一般约50毫米。
此处所用的纤维材料中所谓的“初始表面积低”是指其初始表面积不大于约200平方毫米。初始表面积以不大于约150平方毫米为佳。制备以波特兰水泥为基础、可抽吸的组合物(如：喷射混凝土之类)的特定实施例中，初始表面积以约110平方毫米为佳。制备以波特兰水泥为基础、用于现场浇铸或倾倒的组合物的特定实施例中，较佳的初始表面积约150平方毫米。
此处所谓的“搅动”是指任何掺合／混合本发明的调配物的内容物的方式。所有的这些方式皆可用以实施本发明。搅动可借由任何机械方式(如：混合、旋转、搅拌、振荡、倾倒、捏和、振动、抽吸之类)来进成。用于本发明的其他搅动方式包括超音波振动和热诱导的混合或颠动。较佳实施中，搅动可以借由水泥混合机的机械作用而发生。
本权利要求书和说明书中所谓的“原纤化”是指初始表面积低的纤维材料逐渐分离或分解成组分纤维网络的单个组员。选定数量的纤维材料进行原纤化时，初始表面积低的纤维材料中的一部分可能实质上仍维持完整且未分离，但一部分的起始纤维可实质上完全分离。根据本发明，原纤化后，有各种分离的纤维存在，使得所述数量的纤维材料的表面积平均提高至少约20％，优选至少约50％。较佳实施例中，此纤维材料的表面积平均提高至少100％。在特别佳的实施例中，纤维的数目表明纤维的表面积平均提高至少200％。本发明的较佳实施例中，纤维的逐步原纤化使得纤维在混合初始阶段就能均匀地分布在混凝土混合物中，即在所述初始阶段的同时能维持相当的完整性(在原纤化之前)。
本领域技术人员将易于理解，即使由最小程度的原纤化引起的纤维表面积的最小增大(例如，5％和更小)也会使纤维增强建筑材料显现与用初始(即未原纤化的)单丝纤维所获得的性能相比在整体使用性能上的改进(如：弯曲韧性、塑性收缩性、干燥收缩性、耐火性、疲劳寿命、热膨胀性和热收缩性抗力、耐冲击性、可施工性、抽吸性和处理性质之类)。纤维表面积的更显著的增大(例如在至少约50％的范围)将显著改进使用性能。适用于本发明的纤维的原纤化将使纤维材料的表面积从任何值平均增大至约20000％或更多。尽管存在这些平均值，本领域技术人员将易于理解即使表面积增大了很高，某些纤维仍将保持整体状态，并未发现在混合和灌筑后表面积有增大。
根据本发明的一个方面，提出一种建筑材料调配物，包含其量为约0．1至3．0体积％的此处所述的纤维材料。与其它纤维增强建筑材料调配物比较，此建筑材料调配物显现经改良的特性，如：降低的塑性收缩性、降低的干燥收缩性、经改良的耐火性、经改良的疲劳寿命、经改良的热膨胀性和热收缩性、经改良的耐冲击性、提高的弯曲韧性、经改良的可施工性、抽吸性和处理性质之类。
根据本发明的另一方面，提出一种建筑产品调配物，包含其量为约0．1至0．3体积％的此处所述的纤维材料。在纤维添加率这样低的情况下，此调配物显现经改良的特性，如：塑性收缩性、干燥收缩性、经改良的耐火性、经改良的疲劳寿命、经改良的热膨胀性和热收缩性、经改良的可施工性、抽吸性和处理性质以及经改良的耐冲击性和提高的弯曲韧性。
根据本发明的另一方面，提出一种建筑材料调配物，包含其量为约0．3至3．0体积％的此处所述的纤维材料。在这些较高的纤维添加率情况下，此调配物仍显现经改良的特性，如：塑性收缩性、干燥收缩性、经改良的耐火性、经改良的疲劳寿命、经改热膨胀性和热收缩性、经改良的可施工性、抽吸性和处理性质以及经改良的耐冲击性和提高的弯曲韧性。
根据本发明的另一实施例，提出将前述纤维材料加至无机粘合材料中而制得建筑产品调配物的方法，其中，对该调配物施以足量的搅动，使得纤维的表面积平均提高至少约20％，优选至少约50％。与其它合成纤维增强系统比较，采用这些方法可获得具有经改良的性质的建筑材料，如：降低的塑性收缩性、降低的干燥收缩性、经改良的耐火性、经改良的疲劳寿命、经改良的热膨胀性和热收缩性、经改良的耐冲击性、提高的弯曲韧性、经改良的可施工性、抽吸性和处理性质之类。
本发明方法的一个方面中，约0．1至约0．3体积％的纤维材料加至以波特兰水泥为基础的组合物，之后施以前述搅动处理，借此使得所得建筑产品调配物具有经改良的性质，如：塑性收缩性、干燥收缩性、经改良的耐火性、经改良的疲劳寿命、经改良的热膨胀和收缩性能、经改良的施工性能、抽吸性和处理性质以及经改良的耐冲击性和提高的弯曲韧性。
本发明方法的另一方面中，约0．3至约3．0体积％的纤维材料加至以波特兰水泥为基础的组合物中，之后施以前述搅动处理，借此使得所得建筑产品调配物具有经改良的性质，如：塑性收缩性、干燥收缩性、经改良的耐火性、经改良的疲劳寿命、经改良的热膨胀性和热收缩性、经改良的可施工性、抽吸性和处理性质以及经改良的耐冲击性和提高的弯曲韧性。
根据本发明的另一实施例中，提出一种包含前述建筑产品调配物的制品。就本发明的较佳方面，提出一种包含前述以波特兰水泥为基础的调配物的制品。
现将参考下列不具限制性的实例更进一步地说明本发明。
实例
最近的实验中，证实3000旦PolsteelTM纤维(得自East Coast RopeLtd．，North Sydney，Nova Scotia)(聚乙烯／聚乙烯共混物，质量约7．5克／旦，比重约0．94，断裂延伸率约16％至约18％)以1体积％添加时，其弯曲韧性和塑性收缩效果胜过添加1．67体积％的聚烯烃纤维(纤维的初始比表面积类似，抗拉强度和弹性模量相同)的情形。使用一系列的钢纤于纤维添加率为0．5和0．75％时进行类似的试验；结果显示原纤化的纤维以1体积％的量添加时，就能够轻易地超超越添加钢纤的对照组所能达到的塑性收缩和干燥收缩性能。
以具有此处所述的性能和物性的纤维进行喷射混凝土试验，显示纤维的体积分数高至1．5％时，纤维容易抽吸和喷出。稍微改变混凝土混合物设计，便能使得纤维能够以非常高的2体积％添加率抽吸和喷出。应注意到目前市面上能取得的大部分原纤化的合成纤维在纤维添加率超过0．5体积％时，几乎不可能抽吸和喷出。初始时表面积低的单丝纤维使得纤维能够以非常大量添加于喷射混凝土中。以喷射混凝土为例，借由混凝土混合机的混合作用及通过将纤维撞击在投射表面上的方式来诱发原纤化作用。其结果如附图1所示，显示原纤化的纤维在添加率为1．5％时所能达到的韧性等级Ⅴ是以前的任何合成纤维所无法达到的。在喷射混凝土中添加1％原纤化的纤维达到韧性等级Ⅳ，此效果比其他合成纤维所能达到者高出许多。
已经参考本发明的某些较佳实施例来详细描述本发明，应能了解各种修改和变化应包括在所附权利要求书的目的和精神范围内。

Claims (13)

1．一种建筑产品调配物，包括含有无机粘合剂和约0．1至约3．0体积％的纤维材料的混合物，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低初始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％。
2．一种以波特兰水泥为基础的调配物，包含：波特兰水泥和约0．1至约3．0体积％的纤维材料，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低初始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％。
3．根据权利要求第2项的以波特兰水泥为基础的调配物，其中，该初始纵横比范围是约30至约80。
4．根据权利要求第2项的以波特兰水泥为基础的调配物，其中，该纤维材料基本上是整体的、扁平的、卷曲的纤维。
5．根据权利要求第2项的以波特兰水泥为基础的调配物，其中，该纤维材料包含合成树脂纤丝的细网络结构。
6．根据权利要求第5项的以波特兰水泥为基础的调配物，其中，该合成树脂包含聚丙烯和聚乙烯的共混物。
7．根据权利要求第6项的以波特兰水泥为基础的调配物，其中，该纤维材料的质量约7．5克／旦，比重约0．94，延伸率约16％至约18％。
8．根据权利要求第1项的建筑产品调配物，其中，包含约0．1至约0．3体积％的该纤维材料。
9．根据权利要求第1项的建筑产品调配物，其中，包含约0．1至约3．0体积％的该纤维材料。
10．一种制造以波特兰水泥为基础且塑性收缩性和／或干燥收缩性得到改善的调配物的方法，该方法包含：将约0．1至约3．0体积％的纤维材料加至以波特兰水泥为基础的组合物中，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低初始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％。
11．一种制造以波特兰水泥为基础且弯曲韧性得到改善的调配物的方法，该方法包含：将约0．1至约3．0体积％的纤维材料加至以波特兰水泥为基础的组合物中，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低初始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％。
12．一种制造以波特兰水泥为基础且开裂抗力和开裂控制得到改善的调配物的方法，该方法包含：将约0．1至约3．0体积％的纤维材料加至以波特兰水泥为基础的组合物中，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低初始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％。
13．一种制造以波特兰水泥为基础且疲劳寿命得到改善的调配物的方法，该方法包含：将约0．1至约3．0体积％的纤维材料加至以波特兰水泥为基础的组合物中，
其中，该纤维材料的特征在于其具有：
(a)低初始纵横比，
(b)不超过约200平方毫米的初始表面积；
其中，在搅动该调配物的情况下，该纤维材料能够并发生逐步原纤化，从而将表面积平均提高至少约20％。
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