[發明專利]一種抗裂增韌鋼纖維及其制備方法

有效

• 申請號: 201610192144.0
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105859171B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 呂進;劉加平;劉建忠;陽知乾;徐德根;張麗輝
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇博特新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B22/14
• 分類號: C04B22/14;C04B14/48
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技術領域

本發明涉及混凝土用鋼纖維，更具體是涉及一種抗裂增韌鋼纖維及其制備方法。

背景技術

普通混凝土的脆性缺陷嚴重影響其使用壽命，鋼纖維以其優良的增韌性能在混凝土領域的應用日益廣泛，提升了混凝土的耐久性，但抗裂性能的提高及抗壓強度的增加需較大的纖維摻量，摻量的加大可能會導致纖維因結團而造成的分散不均，反而降低其對混凝土的抗裂和增強效果，另一種提高摻量的方法是通過減小纖維的長徑比來降低纖維結團的可能性，但纖維長徑比的減小又會降低其對混凝土的增韌功能；膨脹劑通過補償收縮來提高混凝土的抗裂性能，但是會對混凝土的強度造成一定程度的降低，大多數膨脹劑的膨脹歷程并不可控，在抗裂作用完成后的持續膨脹，會造成新的材料破壞風險，影響混凝土的耐久性。這兩種混凝土添加劑的任一摻入不僅功能單一、有局限性，而且會因為提升性能而增加摻加量，從而導致摻入物分散不均而功效低下，甚至是負影響。

發明內容

本發明通過鋼纖維和膨脹劑的雙重促進作用，既實現了混凝土的抗裂、增韌與增強性能的提升，又減少了單一組分大摻量帶來的材料破壞的風險，并且一次性投放，減少了施工工作量，更重要的是兩種組分都能均勻分散，性能高效提升，性價比高。

本發明的目的是提供一種抗裂增韌鋼纖維，由鋼纖維和膨脹劑這兩種主要成份有效結合構成。它具有分散性能良好，混凝土的抗裂、增韌性能優異的特點。

本發明提供了一種抗裂增韌鋼纖維，由內外兩部份組成，外部為膠粘成圓筒狀的鋼纖維，內部灌裝混凝土膨脹劑，填充后圓筒的兩端口由水溶性膠膜封口。

本發明提供的鋼纖維的原材料優選抗拉強度＞1000MPa，彈性模量≥210GPa的冷拉鋼絲，鋼絲的直徑為0.50～0.80mm，公稱長度為30～60mm，且長徑比為40～80；

鋼絲由水溶性膠粘劑粘結成圓筒狀，所述水溶性膠粘劑為淀粉與聚乙烯醇混合的水溶液，水溶性膠粘劑的質量濃度為20～25％，其中淀粉、聚乙烯醇兩種溶質的重量配比為2∶1。

所述混凝土膨脹劑由以下各組分按質量百分比組成：

輕燒氧化鎂60～80％，

氧化鈣10～30％，

石膏10～15％。

所述輕燒氧化鎂的煅燒溫度為800～900℃，比表面積為300～400m²/kg；所述氧化鈣由比表面積為300～400m²/kg的生料經1200～1300℃高溫煅燒而成；所述石膏由比表面積為300～400m²/kg的生料經1300～1400℃高溫煅燒而成。

所述的筒狀鋼纖維的封口膠膜為聚乙烯醇的水溶液，所述聚乙烯醇的質量濃度為20～25％

本發明還提供了一種抗裂增韌鋼纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)將卷繞在工字輪中的80～120根鋼絲分別引出，經調直設備將鋼絲調直以便于后道的膠粘；

(2)配制膠粘劑溶液，質量濃度控制在20～25％，鋼絲穿過盛裝膠粘劑的浴槽后，將其緊密排布圍繞在直徑為15～20mm的鋼圓筒外粘結成筒狀，其外圈由直徑比鋼圓筒大2mm的鋼絲環固定，每個鋼絲環間隔10～15cm，防止膠粘的鋼絲脫粘脫落，鋼圓筒上均布孔洞，便于下道烘干工序的內外均勻受熱及膠粘劑中的水份蒸發；

(3)將粘結成筒狀的鋼絲與圓筒同時經過烘箱加熱烘干，再經過風箱冷卻干燥，風箱由鼓風機經管道送風，然后將筒狀鋼絲按需求壓制成型切斷得到鋼纖維；

工序(1)～(3)為連續生產階段；

(4)在鋼纖維粘結構成的圓筒內按需灌裝混凝土膨脹劑，兩端采用水溶性封口膠膜封裝得到抗裂增韌鋼纖維。

步驟(3)中的烘干溫度在250～350℃，烘干時長30～40s，冷卻干燥的風溫等同環境內室溫；步驟(4)中灌裝的混凝土膨脹劑的重量為4～12g。

本發明有如下優點：

(1)本發明作為混凝土的添加劑，在混凝土的攪拌中能均勻分散，抗裂增韌鋼纖維因其相對較大直徑的圓筒形狀避免了散裝單絲纖維在投入混凝土中攪拌產生的結團現象，水溶性膠粘劑在混凝土攪拌時遇水溶解，可將粘結成筒狀的鋼纖維均勻分散至混凝土中。鋼纖維筒中封裝的膨脹劑也同時在攪拌時因膠膜、膠粘劑的分解而伴隨鋼纖維均勻分散。提高了混凝土抗裂、增韌性能的勻質性，大幅減少因分散不勻而造成的混凝土損壞風險。