CN104372895B - 一种高性能钢筋 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能钢筋，其加工工艺的步骤如下：（1）将高碳钢线材（盘条）经过酸洗、磷化、拉拔、退火、再拉拔、再退火等工序制成直径为1±0.1mm的钢丝；（2）将钢丝表面处理后电镀铜再冷拉成0.2～0.25mm的高强微细钢丝；（3）5～9根镀铜微细钢丝单向加捻成单层螺旋状股线，多股股线再双向交互拧绕构成多层麻花状的高性能钢筋。本发明一种高性能钢筋，具有超高的抗拉强度；凹凸不平的表面与混凝土的粘结性能优良；镀铜表面耐锈蚀，保障钢筋的长期使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能钢筋及其制备方法，属于建筑材料技术领域的土木结构工程材料，更具体涉及一种能够与混凝土材料牢固粘结、耐锈蚀、高抗拉强度的高性能钢筋。
背景技术
目前，我国正处于城镇化快速发展的历史阶段，城镇化水平不断提高，对建筑用钢材的需求量较大，建筑用钢所占比重约占钢材总消费量的50%。随着房屋建设的持续发展，螺纹钢消费量也有较大幅度的提升，占建筑用钢的40～50％。
建筑工程质量要求的提高对钢筋的屈服强度的要求也越来越高，目前大量使用的是高强钢筋，其屈服强度为400MPa级（对应抗拉强度为540 MPa），新研发的高性能抗震钢筋的屈服强度为500MPa级（对应抗拉强度为630MPa）。普通钢筋因其相对平整的表面与混凝土的粘结性能不够好，混凝土的抗裂性能与韧性的提升空间小。另外钢筋的的锈蚀也严重影响了混凝土结构的耐久性，尤其是在桥梁、海港工程、水利工等各种设施更是如此。
专利CN 101988172B 公开了高强抗震钢筋及其制造方法，钢筋的屈服强度为500～1200MPa，强度不够高；CN 100558479C 公开了预应力铝包钢绞线，其铝外保护层的抗氧化性弱，抗拉性能差；CN 101403119B 公开了用77MNA钢生产高强度钢绞线工艺，采用镀锌防锈蚀，但在酸性条件下，会发生化学反应产生气体，对混凝土强度不利；CN 201330471Y 公开了高强度低松弛预应力钢绞线，为解决与混凝土结合力较低的问题在钢丝上设有最大深度为0.1mm的刻痕，其落差小且对钢筋本身有损伤。所述关于钢绞线的专利都是单向加捻，结构紧密度差。以上专利对钢丝的电镀前处理一般采用酸洗除锈+碱性除油的方法，工艺繁琐，污染大。
当前钢筋存在的这些弱点限制了土木工程建筑对现代高性能混凝土的更高要求及更快的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能钢筋，其最小组成单位是抗拉强度超过2800MPa的高强微细钢丝，由其加捻、拧绕而成的等效直径为6～20mm的钢筋，抗拉强度可达2000MPa。
本发明所述的高性能钢筋由多股钢丝束双向交互拧绕而成，每股钢丝束由直径为0.2～0.25mm的5到9根高强微细钢丝组成，所述钢筋的轴向为螺旋麻花状。
所述钢筋的最小组成单位是抗拉强度＞2800MPa的高强微细钢丝。
本发明所述的钢丝选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处理得到直径为1±0.1mm的钢丝；后冷拉成为直径为0.2～0.25mm的钢丝。
本发明所述钢绞线的轴向为螺旋麻花状，凹凸不平的线性表层及钢丝间的缝隙增大了钢筋与混凝土的粘结面积，提高了钢筋与混凝土的粘结性能，从而提高混凝土的抗裂性能。
所述高性能钢筋的等效直径为6～20mm。
作为改进，直径为1±0.1mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0.2～0.25mm的高强微细钢丝；
作为改进，在每根钢丝的表面镀铜，铜层的厚度25～35μm，表面的镀铜层提高了钢筋的耐锈蚀能力，延长了钢筋的使用周期，减少因维修或更换而投入的大量人力、物力。
本发明还提供一种高性能钢筋的制备方法，包括如下工艺步骤：（1）将高碳钢线材（盘条）经过酸洗、磷化、拉拔、退火、再拉拔、再退火等工序制成直径为1±0.1mm的钢丝；（2）将钢丝表面处理后电镀铜再冷拉成直径为0.2～0.25mm的高强微细钢丝；（3）5～9根镀铜微细钢丝单向加捻成单层螺旋状股线，多股股线再双向交互拧绕构成多层麻花状的高性能钢筋。
本发明与混凝土的粘接强度与锚固作用明显提高，可显著改善混凝土的韧性，达到提升混凝土的综合性能的目的。其自身的高抗拉强度来能在受力相同的情况下减少钢筋的用量，实现低碳环保，维护人类的生存环境和保障人们的健康生活。
本发明具有如下有益效果：保证了钢筋混凝土结构的使用寿命，绿色可持续发展。
1、本发明的抗拉强度高，承载力提高，钢筋的利用率提高，节省了钢材。在相同的荷载条件下，降低了钢筋的用量，因施工方便而提高了生产效率。
2、本发明的高抗拉强度提高了混凝土构件的承载力，能减小混凝土构件的截面尺寸，降低混凝土的自重，节约资源。
3、本发明的轴向为双向加捻螺旋型，和预应力钢绞线相比，自身的结构更紧密牢固；和普通螺纹钢筋相比，与混凝土有更大的接触面积，展现良好的粘结性能，凹凸有致的径向表面极大地提高了其与混凝土的握裹力，钢筋与混凝土基体脱粘的能耗增加，钢筋混凝土的韧性显著增强。
4、本发明的镀铜表面，有效缓解酸碱对钢筋的侵蚀，延长了使用寿命，提高建筑物的耐久性。
总之，本发明具有抗拉强度高、与混凝土粘结性能好、增韧效果优良、施工方便、耐锈蚀等突出优势，有效改善混凝土结构的强度与延性，提高混凝土结构的耐久性，延长建筑物的使用寿命，实现建筑物的绿色环保与环境的可持续发展。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、2，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
实施例1、选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处理得到直径为0.9mm的钢丝；0.9 mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0.2mm的微细钢丝，铜层厚度=25um；将5根镀铜微细钢丝单向捻成钢绞线，捻距为2.8mm，然后再把多股钢绞线双向交互、叠加拧绕构成公称直径为6mm的高性能钢筋。
实施例2、选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处理得到直径为1.0mm的钢丝；1.0 mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0.22 mm的微细钢丝，铜层厚度=30um；将7根镀铜微细钢丝单向捻成钢绞线，捻距为3.1mm，然后再把多股钢绞线双向交互、叠加拧绕构成公称直径为10mm的高性能钢筋。
实施例3、选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处理得到直径为1.1 mm的钢丝；1.1 mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0.25mm的微细钢丝，铜层厚度=35um；将9根镀铜微细钢丝单向捻成钢绞线，捻距为3.5mm，然后再把多股钢绞线双向交互、叠加拧绕构成等效直径为20mm的高性能钢筋。
本发明的实施例只是为了简要说明其优势与特点，但并不局限于实施例的具体描述（如材质、镀层厚度、捻距、钢丝束股数等），相关领域的技术人员在权利要求的范围内做出的各种调整并不影响本发明的实质内容。
本发明的的优势体现在其自身的高抗拉强度以及与混凝土中的粘结强度上，故对上述实施例与普通螺纹钢筋进行了两方面的对比测试：参照GB/T 228.1-2010（金属材料室温拉伸试验方法）测量实施例与普通螺纹钢筋的抗拉强度；将实施例与普通螺纹钢筋埋入混凝土中，参照JTJ 270-98（水运工程混凝土试验规程）测试对比实施例和普通螺纹钢筋与混凝土基体粘结强度的差异。
测试结果见表1：
表1
注：以普通螺纹钢筋的抗拉强度、粘结强度作为基准100％，其它实施例与之类比，得到以上数据。
Claims (8)
1.一种高性能钢筋，其特征在于：由多股股线双向交互拧绕而成，每股线由直径为0.2～0.25mm的5～9根高强微细钢丝加捻组成，所述钢筋的轴向为螺旋麻花状；其加工工艺步骤如下：(1)将高碳钢线材经过酸洗、磷化、拉拔、退火、再拉拔、再退火工序制成直径为1±0.1mm的钢丝；(2)将钢丝表面处理后电镀铜再冷拉成直径为0.2～0.25mm的高强微细钢丝；(3)5～9根镀铜微细钢丝单向加捻成单层螺旋状股线，多股股线再双向交互拧绕构成多层麻花状的高性能钢筋。
2.根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：最小组成单位是抗拉强度＞2800MPa的高强微细钢丝。
3.根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：所述每根钢丝的表面镀铜，铜层的厚度25～35μm。
4.根据权利要求1或3所述的高性能钢筋，其特征在于：所述高强微细钢丝为Φ＝1±0.1mm的钢丝在镀铜后经冷拉得到的Φ＝0.2～0.25mm的高强微细钢丝。
5.根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：步骤(1)中原材料选用72A钢，经过两道拉拔、两次回火，得到Φ＝1±0.1mm的钢丝；第一道拉拔压缩率约为78.8％，第二道拉拔压缩率约为89.0％；回火的温度控制在400±50℃。
6.根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：步骤(2)中钢丝电镀前使用“二合一”酸性除油液，该除油液由非离子型和阴离子型表面活性剂、无机酸和缓蚀剂三大部分组成，兼有除油和除锈双重功能。
7.根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：步骤(2)中电镀液中铜离子的浓度为60～70g/L，游离氰化钠的浓度为45～55g/L，电镀液的PH值为8.0～9.0，温度为55～65℃，阴极电流密度6～9A/dm2。
8.根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：步骤(3)中微细钢丝采用单向加捻的方式，捻距为2.8～3.5mm；微细钢丝加捻成的股线采用双向交互捻的方式加工成钢筋，捻距为股线直径的6.5～6.8倍。
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| Date | Code | Title | Description |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CP02 | Change in the address of a patent holder |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160914 |