[发明专利]一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋

说明书

一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，属于新型复合材料领域，微筋包括：芯柱、纤维包覆层、粘结浸润层；芯柱为结构型钢纤维，纤维长度30‑60mm、直径0.5‑0.9mm、长径比不小于50；玄武岩连续纤维沿结构型钢纤维面螺旋缠绕包覆形成纤维包覆层；包覆纤维包覆层的芯柱在粘结浸润剂中进行浸润、粘结，形成粘结浸润层，烘干硬化后得到微筋。本发明中微筋芯柱具有较高刚度和较好的力学性能，可避免其在混凝土搅拌时结团；表面压痕提高了芯柱与玄武岩纤维之间的粘结强度，可保证微筋在混凝土基体中的整体受力性能；玄武岩纤维的包覆处理可解决钢纤维的锈蚀难题，提高混凝土的耐久性。

技术领域

本发明涉及一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，属于新型复合材料领域。

背景技术

在抵抗混凝土的裂缝时，传统结构型钢纤维(长度不小于3cm,长径比不小于50，主要用于抵抗或限制结构裂缝的扩展并改善混凝土结构构件开裂后韧性的纤维)与玄武岩纤维具有不同的优势；钢纤维具有较高的抗拉强度(1000N/mm²左右)；屈服强度后仍有显著的塑性变形性能。此外，端部弯钩形或波浪形的钢纤维与混凝土界面之间存在较好的粘结性能(图1)；但钢纤维存在锈蚀的问题，由于混凝土结构在正常使用阶段是带裂缝工作的；裂缝的出现加剧了钢纤维锈蚀引起的混凝土结构耐久性降低，尤其是沿海高温、高湿、高盐环境的共同作用将加剧混凝土裂缝处钢纤维的锈蚀与钢纤维混凝土结构耐久性的劣化。

玄武岩纤维具有高强(抗拉强度>3000N/mm²)、轻质(2.6-2.8g/cm³)、耐腐蚀等优点，但玄武岩纤维是一种线弹性材料，破坏时有较为明显的脆性特征(图2)且其作为短切纤维使用时，由于单丝直径很小，弹模(80-100GPa)及刚度较低，与混凝土共同作用时存在下列问题：搅拌时分散困难、易结团，纤维掺量难以提高，对基体的增强增韧效果十分有限；且其与基体的粘结性能主要由纤维表面的摩擦力提供。

发明内容

本发明的目的是克服钢纤维和玄武岩短切纤维在各自性能上的缺陷及在混凝土中单独使用时的不足，制备出一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，掺入混凝土基体中不易结团，不发生脆断，且与基体间具有良好的粘结性能，能够显著改善混凝土的强度、提高混凝土在静载及冲击荷载下的韧性、吸收能量的性能、抗裂性和耐久性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，包括芯柱1、纤维包覆层2、粘结浸润层3。所述的芯柱1为结构型钢纤维，纤维长度30-60mm、直径0.5-0.9mm、长径比不小于50；玄武岩连续纤维沿结构型钢纤维面螺旋缠绕包覆形成纤维包覆层2；包覆纤维包覆层2的芯柱1在粘结浸润剂中进行浸润、粘结，形成粘结浸润层3，烘干硬化后得到微筋。

所述的结构型钢纤维包括端部弯钩形钢纤维、波浪形钢纤维、压棱形钢纤维。

当结构型钢纤维为端部弯钩形钢纤维时，结构型钢纤维表面还需进行压痕处理，压痕深度0.1-0.2mm，压痕长度3-5mm，间距10-15mm；压痕处钢纤维的等效直径不低于压痕前钢纤维直径的80％。

所述的粘结浸润剂为树脂。

本发明的效果和益处：

1)本发明涉及的微筋采用压痕处理的结构型钢纤维作为芯柱，保证了微筋的刚度、良好的塑性变形能力及其它物理、力学性能，掺入混凝土基体中不易结团，不发生脆断，且与混凝土基体间具有良好的粘结性能，能够显著改善混凝土的强度、提高混凝土在静载及冲击荷载下的韧性、吸收能量的性能、抗裂性。

2)本发明涉及的微筋采用玄武岩连续纤维作为包覆层，克服了钢纤维的锈蚀问题，保证了微筋在混凝土裂缝处具有良好的耐腐蚀性，可改善混凝土的耐久性，为其在海洋及岛礁工程中高温、高湿、高盐环境下的应用奠定了基础。