[发明专利]一种抗裂增韧钢纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土用钢纤维，更具体是涉及一种抗裂增韧钢纤维及其制备方法。

背景技术

普通混凝土的脆性缺陷严重影响其使用寿命，钢纤维以其优良的增韧性能在混凝土领域的应用日益广泛，提升了混凝土的耐久性，但抗裂性能的提高及抗压强度的增加需较大的纤维掺量，掺量的加大可能会导致纤维因结团而造成的分散不均，反而降低其对混凝土的抗裂和增强效果，另一种提高掺量的方法是通过减小纤维的长径比来降低纤维结团的可能性，但纤维长径比的减小又会降低其对混凝土的增韧功能；膨胀剂通过补偿收缩来提高混凝土的抗裂性能，但是会对混凝土的强度造成一定程度的降低，大多数膨胀剂的膨胀历程并不可控，在抗裂作用完成后的持续膨胀，会造成新的材料破坏风险，影响混凝土的耐久性。这两种混凝土添加剂的任一掺入不仅功能单一、有局限性，而且会因为提升性能而增加掺加量，从而导致掺入物分散不均而功效低下，甚至是负影响。

发明内容

本发明通过钢纤维和膨胀剂的双重促进作用，既实现了混凝土的抗裂、增韧与增强性能的提升，又减少了单一组分大掺量带来的材料破坏的风险，并且一次性投放，减少了施工工作量，更重要的是两种组分都能均匀分散，性能高效提升，性价比高。

本发明的目的是提供一种抗裂增韧钢纤维，由钢纤维和膨胀剂这两种主要成份有效结合构成。它具有分散性能良好，混凝土的抗裂、增韧性能优异的特点。

本发明提供了一种抗裂增韧钢纤维，由内外两部份组成，外部为胶粘成圆筒状的钢纤维，内部灌装混凝土膨胀剂，填充后圆筒的两端口由水溶性胶膜封口。

本发明提供的钢纤维的原材料优选抗拉强度＞1000MPa，弹性模量≥210GPa的冷拉钢丝，钢丝的直径为0.50～0.80mm，公称长度为30～60mm，且长径比为40～80；

钢丝由水溶性胶粘剂粘结成圆筒状，所述水溶性胶粘剂为淀粉与聚乙烯醇混合的水溶液，水溶性胶粘剂的质量浓度为20～25％，其中淀粉、聚乙烯醇两种溶质的重量配比为2∶1。

所述混凝土膨胀剂由以下各组分按质量百分比组成：

轻烧氧化镁60～80％，

氧化钙10～30％，

石膏10～15％。

所述轻烧氧化镁的煅烧温度为800～900℃，比表面积为300～400m²/kg；所述氧化钙由比表面积为300～400m²/kg的生料经1200～1300℃高温煅烧而成；所述石膏由比表面积为300～400m²/kg的生料经1300～1400℃高温煅烧而成。

所述的筒状钢纤维的封口胶膜为聚乙烯醇的水溶液，所述聚乙烯醇的质量浓度为20～25％

本发明还提供了一种抗裂增韧钢纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)将卷绕在工字轮中的80～120根钢丝分别引出，经调直设备将钢丝调直以便于后道的胶粘；

(2)配制胶粘剂溶液，质量浓度控制在20～25％，钢丝穿过盛装胶粘剂的浴槽后，将其紧密排布围绕在直径为15～20mm的钢圆筒外粘结成筒状，其外圈由直径比钢圆筒大2mm的钢丝环固定，每个钢丝环间隔10～15cm，防止胶粘的钢丝脱粘脱落，钢圆筒上均布孔洞，便于下道烘干工序的内外均匀受热及胶粘剂中的水份蒸发；

(3)将粘结成筒状的钢丝与圆筒同时经过烘箱加热烘干，再经过风箱冷却干燥，风箱由鼓风机经管道送风，然后将筒状钢丝按需求压制成型切断得到钢纤维；

工序(1)～(3)为连续生产阶段；

(4)在钢纤维粘结构成的圆筒内按需灌装混凝土膨胀剂，两端采用水溶性封口胶膜封装得到抗裂增韧钢纤维。

步骤(3)中的烘干温度在250～350℃，烘干时长30～40s，冷却干燥的风温等同环境内室温；步骤(4)中灌装的混凝土膨胀剂的重量为4～12g。

本发明有如下优点：

(1)本发明作为混凝土的添加剂，在混凝土的搅拌中能均匀分散，抗裂增韧钢纤维因其相对较大直径的圆筒形状避免了散装单丝纤维在投入混凝土中搅拌产生的结团现象，水溶性胶粘剂在混凝土搅拌时遇水溶解，可将粘结成筒状的钢纤维均匀分散至混凝土中。钢纤维筒中封装的膨胀剂也同时在搅拌时因胶膜、胶粘剂的分解而伴随钢纤维均匀分散。提高了混凝土抗裂、增韧性能的匀质性，大幅减少因分散不匀而造成的混凝土损坏风险。