CN105293963A - 单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，为解决现有技术中存在的混凝土中采用纤维时其使用效果较差且不稳定的问题而发明。所述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，包括第一金属网和第二金属网，所述第一金属网的螺旋线由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线由其连接端直线延伸至开口端，所述第一金属网的螺旋线与侧围线在相交处固定连接；所述第二金属网的螺旋线由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线由其连接端直线延伸至开口端，所述第二金属网的螺旋线与侧围线在相交处固定连接；所述第一金属网与所述第二金属网通过各自连接端连接形成钝角。本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网用于混入混凝土中。

Description

单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网。

背景技术

目前，在工程施工中，为了改善混凝土的抗裂性能及耐久性能，在混凝土中掺入一定量的纤维，使构成较为单一的混凝土，形成一种纤维混凝土复合材料。纤维按照其性质分类，主要可分为:矿物材料(如石棉、硼、碳素、玻璃纤维)、合成材料(如尼龙、聚酯、聚丙烯等纤维)、金属材料(如不锈钢和低碳钢纤维)，其中，以钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯的使用较为普遍，纤维的形状主要有长直形、波浪形、弯钩形、扭曲形、大头形、平面网状形等。工程施工前，将纤维混入混凝土中，进行搅拌，再将混有纤维的混凝土浇注至需要的工程施工地点。由于纤维的长度很短，在混凝土中是乱向分布的，起到阻碍砼内部裂纹的扩展、阻滞宏观裂缝的发生和发展的作用，进而，在一定程度上提高混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度，以及改善混凝土的耐久性能。

然而，现有技术中，存在如下问题：由于目前使用的纤维多采用线形形状，其长度很短，混合至混凝土中后，纤维受力较为单一，混凝土凝固过程中，纤维阻碍混凝土内部裂纹扩展效果不理想，混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度提高有限，甚至在一些施工环境下没有一点提高；另外，基于纤维阻裂增强力学机理，在混凝土出现宏观裂纹时，纤维阻滞裂缝发生和发展效果不佳，混凝土抗冲击性、抗疲劳性、裂后韧性和耐久性提升有限，甚至在一些施工环境下，其提升混凝土性能的作用微乎其微。由此可以得知，混凝土中采用现有技术中的纤维时，纤维的使用效果较差，且使用效果不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，以解决现有技术中存在的混凝土中采用纤维时其使用效果较差且不稳定问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，包括第一金属网和第二金属网，所述第一金属网的螺旋线由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线由其连接端直线延伸至开口端，所述第一金属网的螺旋线与侧围线在相交处固定连接。

所述第二金属网的螺旋线由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线由其连接端直线延伸至开口端，所述第二金属网的螺旋线与侧围线在相交处固定连接。

所述第一金属网与所述第二金属网通过各自连接端连接形成钝角。

基于上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，为增强该金属网的纵向整体性，使其不易变形，同时为防止金属网横向搅在一起，影响该金属网的使用性能及使用效果，设置所述第一金属网的侧围线为4条、且沿所述第一金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

或者，设置所述第一金属网的侧围线为6条、且沿所述第一金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

同理，设置所述第二金属网的侧围线为4条、且沿所述第二金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

或者，设置所述第二金属网的侧围线为6条、且沿所述第二金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

基于上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，该单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的结构决定其可适用于不同粒径大小的混凝土骨料，实际使用中，所述第一金属网和所述第二金属网的开口端的口径大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系。

进一步地，所述第一金属网和所述第二金属网的连接端至开口端的距离大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系。

进一步地，所述第一金属网和所述第二金属网的螺旋线的螺距大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系。

上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网可以为对称结构，也可以为非对称结构，实际使用中，根据施工现场的实际需要，设定上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网各个尺寸的大小，因此，所述第一金属网的开口端的口径与所述第二金属网的开口端的口径相等或不同。

同理，所述第一金属网的连接端至开口端的距离与所述第二金属网的连接端至开口端的距离相等或不同，根据施工现场的实际需要进行设定。

使用本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网时，针对混凝土的原始裂纹阶段而言，在该阶段内，混凝土浇筑后，便开始凝固成结，此过程中，其中多余的水分逐渐失去，水泥浆体硬化收缩，当收缩应力达到混凝土的抗拉强度时，出现在浆体和骨料界面上的裂缝或者气孔等，开始稳定、缓慢的发展，逐渐形成大量的界面原始裂缝，同时也出现极少量的砂浆裂缝，处于该阶段的混凝土，由于其需要的纤维主要平行于骨料边壁，即与界面裂缝平行，因此，现有技术中乱向分布的纤维起不到阻裂作用。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网是个立体结构，螺旋金属网能够包裹砂浆，其为一种介于骨料和浆体之间的结构，能够抵抗部分水泥砂浆的收缩变形，承担部分收缩应力，消除部分界面原始裂缝，能够对处于上述阶段的混凝土起到阻裂作用。

针对混凝土的砂浆裂缝起裂阶段而言，在该阶段内，随着荷载的增加，界面原始裂缝进入砂浆，砂与硬化水泥浆的界面发生解体破坏，从而导致裂缝进入硬化的水泥浆。现有技术中，裂缝的发展遇到乱向分布的纤维的阻碍，裂缝扩展放缓，纤维起到阻裂增强的作用，乱向分布的纤维与裂缝交叉，通过裂缝扩展形成一个或若干集中力，阻碍裂缝发展，但阻碍效果一般。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，在该阶段的机理为：界面原始裂缝扩展至螺旋金属网范围时，首先，螺旋金属网与裂纹交叉，形成阻碍，第一步减缓裂缝扩展；当裂缝继续往螺旋金属网内发展时，由于螺旋金属网对网内砂浆形成套箍效应，网内砂浆强度增强，第二步减缓裂缝扩展；由于裂缝扩展受阻，裂缝出现分叉，一些分叉阶裂缝延着阻力较小的方向发展，绕开螺旋金属网或骨料，裂缝扩展线路延长，形成第三步减缓裂缝扩展。通过上述三步对裂缝的阻碍，混凝土内部裂缝分布更加均匀，延缓了裂缝贯通时间，混凝土处于该阶段时，所述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网阻裂增强明显，韧性增加明显。

针对混凝土的裂缝稳定扩展阶段而言，在该阶段内，荷载继续增加，裂缝将继续扩展，有的伸入浆体，有的相互结合形成宏观裂缝，同时有新的裂缝产生，其应力-应变关系曲线出现非线性变化。由于裂缝迅速失稳扩展，宏观裂缝随之出现并显著增长，裂缝发展必须绕开纤维才能进一步发展，现有技术中，密集的纤维分布使得裂缝扩展需要消耗能量，表现为裂缝扩展区出现一个集中塑性区域，但该塑性区域的延性提高有限。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，在该阶段的机理为：由于螺旋金属网的存在，延长了裂缝扩展线路，裂缝扩展在绕开和穿越螺旋金属网后寻找平衡，混凝土极限强度继续增长，这种平衡表现说明，形成宏观裂缝的过程是曲折的，在前期不是一条明显的主裂缝，而是均匀分布在金属网体内或附近，到了中后期，这种区域不断增大，表现为一定范围的塑性区，其延性得到充分发挥。

针对混凝土的裂缝不稳定扩展阶段而言，在该阶段内，当荷载超过临界应力时，裂缝将继续扩展、聚合，砂浆裂缝急剧增多，即使荷载维持不变，裂缝也将失稳扩展，造成破坏。现有技术中，该阶段中纤维起到阻滞作用，减缓裂缝扩展速度，纤维与水泥砂浆的粘结逐渐减弱，纤维拉断或拔出，使得混凝土延性提升有限。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，在该阶段的机理为：由于螺旋金属网的存在，且螺旋金属网是空间受力结构，进入裂纹不稳定扩展阶段，该螺旋金属网与水泥砂浆仍然能够有效粘结，其变形明显增长，混凝土消耗能量缓慢发展，螺旋金属网破坏，延性得到进一步增强。

综上所述，现有技术中，由于目前使用的纤维多采用线形形状，其长度很短，混合至混凝土中后，纤维受力较为单一，混凝土凝固过程中，纤维阻碍混凝土内部裂纹扩展效果不理想，混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度提高有限，甚至在一些施工环境下没有一点提高；另外，基于纤维阻裂增强力学机理，在混凝土出现宏观裂纹时，纤维阻滞裂缝发生和发展效果不佳，混凝土抗冲击性、抗疲劳性、裂后韧性和耐久性提升有限，甚至在一些施工环境下，其提升混凝土性能的作用微乎其微。由此可以得知，混凝土中采用现有技术中的纤维时，纤维的使用效果较差，且使用效果不稳定。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，由于其为立体结构，即为空间受力结构，在混凝土产生裂纹的各个阶段中，金属网的螺旋喇叭形设计能够有效与骨料嵌固，阻碍混凝土内部裂纹扩展效果较为理想，混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度得以大幅提高，混凝土的抗冲击性、抗疲劳性、裂后韧性和耐久性得以大幅提升，因此，混凝土中采用本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，替代现有技术中使用的纤维，对于混凝土的性能效果的提高有明显作用，且使用效果稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的横截面图。

附图标记：

1-第一金属网2-第二金属网3-螺旋线

4-侧围线

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的横截面图，参照图1所示，所述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，包括第一金属网1和第二金属网2，所述第一金属网1的螺旋线3由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线4由其连接端直线延伸至开口端，所述第一金属网1的螺旋线3与侧围线4在相交处固定连接。

所述第二金属网2的螺旋线3由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线4由其连接端直线延伸至开口端，所述第二金属网2的螺旋线3与侧围线4在相交处固定连接。

所述第一金属网1与所述第二金属网2通过各自连接端连接形成钝角。

使用本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网时，针对混凝土的原始裂纹阶段而言，在该阶段内，混凝土浇筑后，便开始凝固成结，此过程中，其中多余的水分逐渐失去，水泥浆体硬化收缩，当收缩应力达到混凝土的抗拉强度时，出现在浆体和骨料界面上的裂缝或者气孔等，开始稳定、缓慢的发展，逐渐形成大量的界面原始裂缝，同时也出现极少量的砂浆裂缝，处于该阶段的混凝土，由于其需要的纤维主要平行于骨料边壁，即与界面裂缝平行，因此，现有技术中乱向分布的纤维起不到阻裂作用。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网是个立体结构，螺旋金属网能够包裹砂浆，其为一种介于骨料和浆体之间的结构，能够抵抗部分水泥砂浆的收缩变形，承担部分收缩应力，消除部分界面原始裂缝，能够对处于上述阶段的混凝土起到阻裂作用。

针对混凝土的砂浆裂缝起裂阶段而言，在该阶段内，随着荷载的增加，界面原始裂缝进入砂浆，砂与硬化水泥浆的界面发生解体破坏，从而导致裂缝进入硬化的水泥浆。现有技术中，裂缝的发展遇到乱向分布的纤维的阻碍，裂缝扩展放缓，纤维起到阻裂增强的作用，乱向分布的纤维与裂缝交叉，通过裂缝扩展形成一个或若干集中力，阻碍裂缝发展，但阻碍效果一般。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，在该阶段的机理为：界面原始裂缝扩展至螺旋金属网范围时，首先，螺旋金属网与裂纹交叉，形成阻碍，第一步减缓裂缝扩展；当裂缝继续往螺旋金属网内发展时，由于螺旋金属网对网内砂浆形成套箍效应，网内砂浆强度增强，第二步减缓裂缝扩展；由于裂缝扩展受阻，裂缝出现分叉，一些分叉阶裂缝延着阻力较小的方向发展，绕开螺旋金属网或骨料，裂缝扩展线路延长，形成第三步减缓裂缝扩展。通过上述三步对裂缝的阻碍，混凝土内部裂缝分布更加均匀，延缓了裂缝贯通时间，混凝土处于该阶段时，所述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网阻裂增强明显，韧性增加明显。

针对混凝土的裂缝稳定扩展阶段而言，在该阶段内，荷载继续增加，裂缝将继续扩展，有的伸入浆体，有的相互结合形成宏观裂缝，同时有新的裂缝产生，其应力-应变关系曲线出现非线性变化。由于裂缝迅速失稳扩展，宏观裂缝随之出现并显著增长，裂缝发展必须绕开纤维才能进一步发展，现有技术中，密集的纤维分布使得裂缝扩展需要消耗能量，表现为裂缝扩展区出现一个集中塑性区域，但该塑性区域的延性提高有限。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，在该阶段的机理为：由于螺旋金属网的存在，延长了裂缝扩展线路，裂缝扩展在绕开和穿越螺旋金属网后寻找平衡，混凝土极限强度继续增长，这种平衡表现说明，形成宏观裂缝的过程是曲折的，在前期不是一条明显的主裂缝，而是均匀分布在金属网体内或附近，到了中后期，这种区域不断增大，表现为一定范围的塑性区，其延性得到充分发挥。

针对混凝土的裂缝不稳定扩展阶段而言，在该阶段内，当荷载超过临界应力时，裂缝将继续扩展、聚合，砂浆裂缝急剧增多，即使荷载维持不变，裂缝也将失稳扩展，造成破坏。现有技术中，该阶段中纤维起到阻滞作用，减缓裂缝扩展速度，纤维与水泥砂浆的粘结逐渐减弱，纤维拉断或拔出，使得混凝土延性提升有限。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，在该阶段的机理为：由于螺旋金属网的存在，且螺旋金属网是空间受力结构，进入裂纹不稳定扩展阶段，该螺旋金属网与水泥砂浆仍然能够有效粘结，其变形明显增长，混凝土消耗能量缓慢发展，螺旋金属网破坏，延性得到进一步增强。

综上所述，现有技术中，由于目前使用的纤维多采用线形形状，其长度很短，混合至混凝土中后，纤维受力较为单一，混凝土凝固过程中，纤维阻碍混凝土内部裂纹扩展效果不理想，混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度提高有限，甚至在一些施工环境下没有一点提高；另外，基于纤维阻裂增强力学机理，在混凝土出现宏观裂纹时，纤维阻滞裂缝发生和发展效果不佳，混凝土抗冲击性、抗疲劳性、裂后韧性和耐久性提升有限，甚至在一些施工环境下，其提升混凝土性能的作用微乎其微。由此可以得知，混凝土中采用现有技术中的纤维时，纤维的使用效果较差，且使用效果不稳定。相比于现有技术，本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，由于其为立体结构，即为空间受力结构，在混凝土产生裂纹的各个阶段中，金属网的螺旋喇叭形设计能够有效与骨料嵌固，阻碍混凝土内部裂纹扩展效果较为理想，混凝土的抗拉、抗弯、抗剪等强度得以大幅提高，混凝土的抗冲击性、抗疲劳性、裂后韧性和耐久性得以大幅提升，因此，混凝土中采用本发明提供的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，替代现有技术中使用的纤维，对于混凝土的性能效果的提高有明显作用，且使用效果稳定。

基于上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，为增强该金属网的纵向整体性，使其不易变形，同时为防止金属网横向搅在一起，影响该金属网的使用性能及使用效果，设置所述第一金属网的侧围线为4条、且沿所述第一金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

或者，设置所述第一金属网的侧围线为6条、且沿所述第一金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

同理，设置所述第二金属网的侧围线为4条、且沿所述第二金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

或者，设置所述第二金属网的侧围线为6条、且沿所述第二金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

基于上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，该单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的结构决定其可适用于不同粒径大小的混凝土骨料，实际使用中，所述第一金属网和所述第二金属网的开口端的口径大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系，在施工现场，可以根据实际需要，对该单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的开口端的口径大小进行设定。

进一步地，所述第一金属网和所述第二金属网的连接端至开口端的距离大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系，在施工现场，可以根据实际需要，对该单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的开口端的口径大小进行设定。

进一步地，所述第一金属网和所述第二金属网的螺旋线的螺距大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系，在施工现场，可以根据实际需要，对该单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网的螺距大小进行设定。

上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网可以为对称结构，也可以为非对称结构，实际使用中，根据施工现场的实际需要，设定上述单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网各个尺寸的大小，因此，所述第一金属网的开口端的口径与所述第二金属网的开口端的口径相等或不等。

同理，所述第一金属网的连接端至开口端的距离与所述第二金属网的连接端至开口端的距离相等或不等，根据施工现场的实际需要进行设定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，包括第一金属网和第二金属网，所述第一金属网的螺旋线由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线由其连接端直线延伸至开口端，所述第一金属网的螺旋线与侧围线在相交处固定连接；

所述第二金属网的螺旋线由其连接端向开口端螺旋延伸形成喇叭状、多条侧围线由其连接端直线延伸至开口端，所述第二金属网的螺旋线与侧围线在相交处固定连接；

所述第一金属网与所述第二金属网通过各自连接端连接形成钝角。

2.根据权利要求1所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网的侧围线为4条、且沿所述第一金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

3.根据权利要求1所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网的侧围线为6条、且沿所述第一金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

4.根据权利要求1所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第二金属网的侧围线为4条、且沿所述第二金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

5.根据权利要求1所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第二金属网的侧围线为6条、且沿所述第二金属网的螺旋线的圆周均匀排布。

6.根据权利要求1-5所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网和所述第二金属网的开口端的口径大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系。

7.根据权利要求6所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网和所述第二金属网的连接端至开口端的距离大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系。

8.根据权利要求7所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网和所述第二金属网的螺旋线的螺距大小，均与混凝土最大骨料的粒径大小成正比关系。

9.根据权利要求8所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网的开口端的口径与所述第二金属网的开口端的口径相等或不等。

10.根据权利要求9所述的单向螺旋喇叭形砼阻裂增强金属网，其特征在于，所述第一金属网的连接端至开口端的距离与所述第二金属网的连接端至开口端的距离相等或不等。