CN106938894B - 环羽状钢纤维 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环羽状钢纤维，至少包括主杆、至少三根次杆；所述次杆设置于所述主杆上，且所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线呈锐角，多根所述次杆沿所述主杆的径向呈环状设置。本发明通过主杆与次杆的立体结构组合，构筑多方向的空间受力体系，克服了常规钢纤维立体增强混凝土力学性能的目的。本发明由于采用上述结构，提升了混凝土的抗压、抗折、抗裂强度及韧性。由于主次杆间夹角不大，混凝土搅拌过程中易分散，施工性能良好，操作性与实用性也较强。

Description

环羽状钢纤维
技术领域
本发明涉及土木、水利及市政工程的混凝土材料技术领域，尤其涉及一种钢纤维结构。
背景技术
随着大型、异型及复杂混凝土结构的增多，混凝土正朝着高强度、高性能的方向迅猛发展，同时也产生许多新的技术问题。例如，高性能混凝土结构普遍存在收缩变形较大、脆性明显以及抗裂性能不足等突出缺点。为解决这些问题，工程界进行了广泛研究与探索，并且有了一定的突破。
现有技术中，文献号为CN104778369A的发明专利采用增强混凝土力学性能的结构，通过膨胀剂补偿收缩，可以高混凝土的抗裂性能。申请号为 201420291784.3的实用新型专利通过将限位分成位于不同平面的线段，能够在一定程度上提高混凝土的抗裂性能，增强受力。
但是，现有技术在使用后，依然存在一些缺陷：
1、会对混凝土的强度造成一定程度的降低。
2、现有技术在一定程度上能够增强受力，但是由于弯折段短且受力体系不够稳定，增强受力的作用不明显。
本技术领域的技术人员致力于解决上述技术缺陷。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的一个技术目的在于：解决常规钢纤维平面应变力为主的缺陷。
本发明的另一个技术目的在于：增强钢纤维与混凝土间的摩擦力、咬合与粘结力，实现构筑空间受力体系、立体增强混凝土力学性能。
为实现上述技术目的，本发明提供了一种环羽状钢纤维，至少包括主杆、至少三根次杆；所述次杆设置于所述主杆上，且所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线呈锐角，多根所述次杆沿所述主杆的径向呈环状设置；所述主杆的两端设置有由内向外逐步增大的主杆端锤，所述次杆远离所述主杆的端部设置有由内向外逐步增大的次杆端锤；所述主杆与所述主杆端锤表面设置螺纹；所述次杆与所述次杆端锤表面设置螺纹。
进一步地，所述主杆采用抗拉强度≥1000MPa，弹性模量＞210GPa的冷拉钢丝。
进一步地，所述冷拉钢丝直径为0.30mm～0.90mm，公称长度为30mm～80mm，且长径比为40～80。
进一步地，所述次杆采用抗拉强度≥1000MPa，弹性模量＞210GPa的冷拉钢丝。
进一步地，所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线的锐角为15°～75°。
进一步地，所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线的锐角为45°。
本发明的有益效果：
本发明由于采用了上述结构设计，具有如下有益效果：
1、本发明通过主杆与次杆的立体结构组合，构筑多方向的空间受力体系，克服了常规钢纤维立体增强混凝土力学性能的目的。
2、本发明由于采用上述结构，提升了混凝土的抗压、抗折、抗裂强度及韧性。
3、由于主次杆间夹角不大，混凝土搅拌过程中易分散，施工性能良好，操作性与实用性也较强。
附图说明
图1为本发明的一个具体实施例的结构示意图。
图2为本发明的一个具体实施例的剖面结构图。
图3为本发明的一个具体实施例的主次杆位置关系结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
实施例：
如图1所示为本发明的一个具体实施例的结构示意图，至少包括主杆1、六根次杆2、两个主杆端锤3、六个次杆端锤4。
次杆2设置于主杆1上，主杆1的两端设置有主杆端锤3，次杆2远离主杆1的端部设置有次杆端锤4。主杆端锤3设置为由内向外逐步增大的端状结构，次杆端锤4设置为由内向外逐步增大的端状结构。
次杆2与主杆1的轴向呈锐角，且角度为15°～75°，最佳角度为45°；每三根次杆2互相间隔地沿主杆1的径向呈环状设置，最佳的每三根次杆2以 120°的间隔设置，且环状结构位于主杆1与主杆端锤3总长的黄金分割点处。
主杆1与主杆端锤3表面分布螺纹结构；次杆2与次杆端锤4表面分布螺纹结构。
在本实施例中，优选主杆1直径为0.8mm，长度为50mm，同时次杆2直径为0.4mm，长为20mm，且采用六根次杆2。
优选的，主杆1的材质采用抗拉强度≥1000MPa，弹性模量＞210GPa的冷拉钢丝，冷拉钢丝直径为0.30mm～0.90mm，公称长度为30mm～80mm，且长径比为40～80。
当然，本实施例只是本发明的一个较佳实施例，在其他实施例中，在主杆1上可以设置三根次杆2，在另外一些实施例中，可以设置三根以上的正整数数量的次杆2，每根次杆2与与主杆1的径向所成的角度可以不相同，当然，由于每个主杆上设置有两根主杆端锤3，因此主杆端锤3的数量有主杆1 的数量决定，由于每个次杆2上均设置一个次杆端锤4，因此次杆端锤4的数量根据次杆2的数量的不同而设置，上述技术方案均能实现本发明的实施效果。
优选的，次杆2的材质采用抗拉强度≥1000MPa，弹性模量＞210GPa的冷拉钢丝。
本实施例中，主杆1、次杆2、主杆端锤3、次杆端锤4由于表面采用螺纹结构，从而增强了钢纤维与混凝土间的摩擦力、咬合与粘结力，克服了常规钢纤维平面应变为主的缺陷，实现利用钢纤维立体增强混凝土空间受力性能的目标。
本实施例中，由于主杆1与次杆2之间的夹角为锐角，最佳角度为45°，其夹角不大，混凝土搅拌过程中易分散，施工性能良好，操作性与实用性也较强。
此外，本实施例由于采用了上述结构，使混凝土抗裂增韧性能优良、粘结强度高以及提升混凝土耐久性的优点，可实现节能减排和可持续发展。
将本实施例与未掺钢纤维的基准样本进行对比混凝土力学性能上的差异，得出如下数据：
表1混凝土配合比列表
将上述混凝土制备完好后，放入标准养护室养护28天后，依照《CECS 13-2009钢纤维混凝土试验方法标准》进行力学性能测试。
测试结果主要如下：掺加本发明的混凝土结构抗压性能提升35％，抗折强度增加45％，开裂面积与未掺入的基准样相比减少50％左右，混凝土的韧性等综合力学性能得到了大幅提升。
因此，采用本发明进行施工后，混凝土结构的抗压、抗折、抗裂强度及韧性等均得到大幅提升。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种环羽状钢纤维，至少包括主杆、至少三根次杆；其特征在于：所述次杆设置于所述主杆上，且所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线呈锐角，多根所述次杆沿所述主杆的径向呈环状设置；所述主杆的两端设置有由内向外逐步增大的主杆端锤，所述次杆远离所述主杆的端部设置有由内向外逐步增大的次杆端锤；所述主杆与所述主杆端锤表面设置螺纹；所述次杆与所述次杆端锤表面设置螺纹。
2.根据权利要求1所述的环羽状钢纤维，其特征在于：所述主杆采用抗拉强度≥1000MPa，弹性模量＞210GPa的冷拉钢丝。
3.根据权利要求2所述的环羽状钢纤维，其特征在于：所述冷拉钢丝直径为0.30mm～0.90mm，公称长度为30mm～80mm，且长径比为40～80。
4.根据权利要求1所述的环羽状钢纤维，其特征在于：所述次杆采用抗拉强度≥1000MPa，弹性模量＞210GPa的冷拉钢丝。
5.根据权利要求1所述的环羽状钢纤维，其特征在于：所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线的锐角为15°～75°。
6.根据权利要求5所述的环羽状钢纤维，其特征在于：所述次杆的延伸方向与所述主杆的轴线的锐角为45°。
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