[发明专利]封闭曲线形钢纤维混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型纤维混凝土，采用了封闭曲线形钢纤维代替普通钢纤维，属于新型建筑结构材料技术领域。

背景技术

钢纤维混凝土具有显著提高混凝土抗拉强度、抗折强度、韧性和耐磨性能等优点，是一种性能优良的新型混凝土，可用于机场跑道、路面或对抗拉强度有较高要求的部位。常用的钢纤维有书钉型、波浪形。钢纤维的生产有钢水在模具内直接浇铸成形、钢丝冷拉、钢丝切断或废旧钢丝绳除锈切断等生产方法，这些钢纤维在应用中存在搅拌易结团、长度较长时影响流动性、振捣下沉不宜均匀、长度较短时由于粘结力不足而拔出等缺点，导致钢纤维混凝土在实验室内效果好，但在施工现场的大规模应用受到限制。

提高钢纤维混凝土性能的研究方向为：提高掺入比；提高钢纤维与混凝土的粘结；延长纤维长度。大量实验研究证明，钢纤维混凝土破坏时，主要是纤维与混凝土粘结力不足拔出，很少出现纤维拉断，但延长纤维长度影响流动，且当裂缝发生在纤维端部时仍不能避免拔出。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足提供了一种解决了普通钢纤维断裂时破坏为钢纤维因与混凝土粘结强度不足拔出，钢材强度不能充分利用；钢纤维长度较大时混凝土流动性变差，且掺入率较大时易结团；浇筑振捣时钢纤维因密度较大容易下沉，不易振捣均匀等问题的封闭曲线形钢纤维

混凝土。

本发明通过以下技术方案实现发明目的：

一种封闭曲线形钢纤维混凝土，采用封闭曲线形钢纤维代替普通钢纤维，与混凝土混合形成的新型钢纤维混凝土，包括水泥砂浆形成的凝胶体，粗骨料、闭合曲线形钢纤维、所述闭合曲线形钢纤维的封闭曲线为外凸的形状，所述封闭曲线最大尺寸在20～60mm之间，且不大于粗骨料最大粒径的3倍；所述封闭曲线上相对两点位置最短直线距离不小于10mm。

本发明中所述封闭曲线形钢纤维的横截面尺寸为0.4～2mm。

本发明中所述的封闭曲线为圆形、椭圆形或不规则多边形。

本发明中所述闭合曲线形钢纤维掺入混凝土掺入比在1%～5%之间。

有益效果： 环形和弧形纤维混凝土同普通钢纤维混凝土相比，纤维的生产难度相当，但掺入混凝土后锚固好，不易拔出，对混凝土的抗拉强度、抗压强度、韧性、耐磨性以及施工时的流动性、搅拌振捣等性能都优于普通钢纤维混凝土。

附图说明：

图1是闭合曲线形钢纤维混凝土试块的剖面示意图。

图2是不同形状的闭合曲线钢纤维，其中圆形钢纤维分别为浇铸生产和钢丝拉结成形两种。

图1中（1）水泥砂浆形成的凝胶体，（2）粗骨料，（3）闭合曲线形钢纤维。

具体实施方式

如图所示，一种封闭曲线形钢纤维混凝土，采用封闭曲线形钢纤维代替普通钢纤维，与混凝土混合形成的新型钢纤维混凝土，包括水泥砂浆形成的凝胶体1，粗骨料2、闭合曲线形钢纤维3、闭合曲线形钢纤维3的封闭曲线可以为外凸的任意形状，如封闭曲线可为圆形、椭圆形或不规则多边形等，封闭曲线最大尺寸可选择在20～60mm之间，且不大于粗骨料最大粒径的3倍；封闭曲线上相对两点位置最短直线距离不小于10mm。封闭曲线形钢纤维的横截面尺寸为0.4～2mm。闭合曲线形钢纤维3掺入混凝土掺入比在1%～5%之间。

本发明是针对于混凝土破坏时，钢纤维强度不能充分利用的问题，不仅仅从纤维表面粗糙度解决，而是采用封闭曲线形纤维，纤维在混凝土中受拉时，纤维环拉力自平衡，不会拔出，封闭环内的混凝土起到内支撑作用。环形纤维采用外凸形状，因此在掺入率较大时互相之间不会因相互交叉而结团；不易结团则流动性降低不明显。为避免混凝土振捣时纤维下沉现象，纤维的直径不宜过大，纤细的纤维环在粗细骨料中不易自由下沉；同时纤维的直径也不宜过细，过细则搅拌中易变形压扁，掺入率高时增大了结团的可能性，故本发明将截面尺寸限制在0.4～2mm之间。另外，混凝土初始破坏来源于粗骨料2和水泥凝胶体1之间的界面微裂缝，限制界面微裂缝的扩展有助于提高混凝土的强度和韧性，本发明将封闭曲线的最大环径限定在20～60mm范围内，使的纤维环有可能将粗骨料2嵌套，以限制界面微裂缝扩展。为保证环内环绕一定量的混凝土，规定了封闭曲线互相面对位置的间距不小于10mm。本发明提出采用不同尺寸、不同形状的封闭曲线的纤维可实现相互嵌套，振捣时容许平面外扭曲，可提高混凝土受力的均匀性。环形纤维在搅拌时较普通钢纤维不易均匀，通过限定最小掺入率和控制搅拌时间以保证质量。

首先进行环形和弧形钢纤维的生产可采用两种工艺，一种是在模具内由热钢水直接铸造成形；另一种是采用钢丝完成弧形后端部弯钩成形，形状可以做成任意外凸封闭曲线形，且控制最小内径。在图1中的闭合曲线形钢纤维混凝土的制作方法为：将水泥、砂和石子搅拌均匀，然后撒入闭合曲线形钢纤维，搅拌均匀后加水搅拌，搅拌时间控制在120s左右。本发明中的封闭纤维生产可采用模具铸造方法，也可采用钢丝弯折、两端连接成形。