[發明專利]一種玄武巖纖維纏繞包覆結構型鋼纖維芯柱的微筋

在審

• 申請號: 201811097242.1
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109020285A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 丁一寧;王慶軒;曾偉;柳根金;朱昊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C04B20/10
• 分類號: C04B20/10;C04B14/48
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種玄武巖纖維纏繞包覆結構型鋼纖維芯柱的微筋，屬于新型復合材料領域，微筋包括：芯柱、纖維包覆層、粘結浸潤層；芯柱為結構型鋼纖維，纖維長度30?60mm、直徑0.5?0.9mm、長徑比不小于50；玄武巖連續纖維沿結構型鋼纖維面螺旋纏繞包覆形成纖維包覆層；包覆纖維包覆層的芯柱在粘結浸潤劑中進行浸潤、粘結，形成粘結浸潤層，烘干硬化后得到微筋。本發明中微筋芯柱具有較高剛度和較好的力學性能，可避免其在混凝土攪拌時結團；表面壓痕提高了芯柱與玄武巖纖維之間的粘結強度，可保證微筋在混凝土基體中的整體受力性能；玄武巖纖維的包覆處理可解決鋼纖維的銹蝕難題，提高混凝土的耐久性。

技術領域

本發明涉及一種玄武巖纖維纏繞包覆結構型鋼纖維芯柱的微筋，屬于新型復合材料領域。

背景技術

在抵抗混凝土的裂縫時，傳統結構型鋼纖維(長度不小于3cm,長徑比不小于50，主要用于抵抗或限制結構裂縫的擴展并改善混凝土結構構件開裂后韌性的纖維)與玄武巖纖維具有不同的優勢；鋼纖維具有較高的抗拉強度(1000N/mm²左右)；屈服強度后仍有顯著的塑性變形性能。此外，端部彎鉤形或波浪形的鋼纖維與混凝土界面之間存在較好的粘結性能(圖1)；但鋼纖維存在銹蝕的問題，由于混凝土結構在正常使用階段是帶裂縫工作的；裂縫的出現加劇了鋼纖維銹蝕引起的混凝土結構耐久性降低，尤其是沿海高溫、高濕、高鹽環境的共同作用將加劇混凝土裂縫處鋼纖維的銹蝕與鋼纖維混凝土結構耐久性的劣化。

玄武巖纖維具有高強(抗拉強度>3000N/mm²)、輕質(2.6-2.8g/cm³)、耐腐蝕等優點，但玄武巖纖維是一種線彈性材料，破壞時有較為明顯的脆性特征(圖2)且其作為短切纖維使用時，由于單絲直徑很小，彈模(80-100GPa)及剛度較低，與混凝土共同作用時存在下列問題：攪拌時分散困難、易結團，纖維摻量難以提高，對基體的增強增韌效果十分有限；且其與基體的粘結性能主要由纖維表面的摩擦力提供。

發明內容

本發明的目的是克服鋼纖維和玄武巖短切纖維在各自性能上的缺陷及在混凝土中單獨使用時的不足，制備出一種玄武巖纖維纏繞包覆結構型鋼纖維芯柱的微筋，摻入混凝土基體中不易結團，不發生脆斷，且與基體間具有良好的粘結性能，能夠顯著改善混凝土的強度、提高混凝土在靜載及沖擊荷載下的韌性、吸收能量的性能、抗裂性和耐久性。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種玄武巖纖維纏繞包覆結構型鋼纖維芯柱的微筋，包括芯柱1、纖維包覆層2、粘結浸潤層3。所述的芯柱1為結構型鋼纖維，纖維長度30-60mm、直徑0.5-0.9mm、長徑比不小于50；玄武巖連續纖維沿結構型鋼纖維面螺旋纏繞包覆形成纖維包覆層2；包覆纖維包覆層2的芯柱1在粘結浸潤劑中進行浸潤、粘結，形成粘結浸潤層3，烘干硬化后得到微筋。

所述的結構型鋼纖維包括端部彎鉤形鋼纖維、波浪形鋼纖維、壓棱形鋼纖維。

當結構型鋼纖維為端部彎鉤形鋼纖維時，結構型鋼纖維表面還需進行壓痕處理，壓痕深度0.1-0.2mm，壓痕長度3-5mm，間距10-15mm；壓痕處鋼纖維的等效直徑不低于壓痕前鋼纖維直徑的80％。

所述的粘結浸潤劑為樹脂。

本發明的效果和益處：

1)本發明涉及的微筋采用壓痕處理的結構型鋼纖維作為芯柱，保證了微筋的剛度、良好的塑性變形能力及其它物理、力學性能，摻入混凝土基體中不易結團，不發生脆斷，且與混凝土基體間具有良好的粘結性能，能夠顯著改善混凝土的強度、提高混凝土在靜載及沖擊荷載下的韌性、吸收能量的性能、抗裂性。

2)本發明涉及的微筋采用玄武巖連續纖維作為包覆層，克服了鋼纖維的銹蝕問題，保證了微筋在混凝土裂縫處具有良好的耐腐蝕性，可改善混凝土的耐久性，為其在海洋及島礁工程中高溫、高濕、高鹽環境下的應用奠定了基礎。