CN207567122U - 一种端锚型螺旋式钢纤维 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种端锚型螺旋式钢纤维，该钢纤维，包括中间段以及设置在中间段两端的锚固端，所述锚固端通过平滑过渡段与中间段连接，所述中间段、锚固端以及平滑过渡段由同一根钢丝一体成型，中间段呈螺旋体状，其由钢丝轧扁呈横截面为腰形状的片状体后螺旋扭转而成；该钢纤维的制作加工方法，包括如下步骤：钢丝的夹持和固定；钢纤维中间段的轧扁；钢纤维中间段的螺旋扭转；钢纤维的截取。采用该结构的钢纤维，其与混凝土基体粘结锚固性能优异，能充分发挥高强钢材的强度，且在纤维混凝土拌合施工过程中不易成团，分散性较好，能够显著改善高强钢纤维对混凝土的增强和增韧效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑材料领域，具体涉及一种新型端锚型螺旋式钢纤维及其制作加工方法。
背景技术
钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍收缩和塑性变形引起混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性、韧性和耐久性。因此，钢纤维混凝土作为一种重要的改性混凝土，在工程实践中正扮演着越来越重要的角色。
纤维间距理论、复合材料理论以及大量的试验研究表明，钢纤维对混凝土的增强增韧效果主要取决于混凝土基体强度fc，钢纤维的长径比(纤维长度l与直径d的比值，即l/d)，钢纤维的体积率，纤维与基体间的粘结强度(τ)，以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大多是钢纤维被拔出而不是被拉断。因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。目前国内外常用的钢纤维主要有平直形钢纤维、压棱形钢纤维、波形钢纤维、弯钩形钢纤维、大头形钢纤维、双尖形钢纤维、集束钢纤维、螺旋形钢纤维等。其中，与本实用新型较为接近的钢纤维包括一种螺旋麻花型钢纤维(王文安，罗光大.CN2063548新型螺旋钢纤维，1990年10月10日)和美国Helixsteel公司的Twisted Steel Micro Rebar(TSMR)。有关的研究表明，这类螺旋形钢纤维能够和混凝土形成良好的握裹力，能够有效约束骨料界面干缩以及收缩时的摩阻力，螺旋肋大幅度增加了混凝土内纤维拔出过程中吸收的能量，能够显著改善纤维与基体间的粘结效果。然而，这种螺旋式钢纤维加强混凝土最终破坏时，往往也是钢纤维从混凝土基体中拔出而不是被拉断，高强钢材的强度没有得到充分的利用。
因此，为了充分发挥高强钢纤维对混凝土的增强和增韧作用，亟需开发一种与混凝土基体锚固性能优异、能充分发挥高强钢材强度的新型钢纤维，优化外形参数控制拌合施工过程中纤维结团的不利影响，保证其在混凝土中良好的分散性，以配制出高性能的钢纤维混凝土。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有的高强钢纤维与混凝土基体锚固性能存在的不足之处，提供一种新型端锚型螺旋式钢纤维及其制作加工方法，其与混凝土基体粘结锚固性能优异，能充分发挥高强钢材的强度，且在纤维混凝土拌合施工过程中不易成团，分散性较好，能够显著改善高强钢纤维对混凝土的增强和增韧效果。
本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：
一种端锚型螺旋式钢纤维，包括中间段以及设置在中间段两端的锚固端，所述锚固端通过平滑过渡段与中间段连接，所述中间段、锚固端以及平滑过渡段由同一根钢丝一体成型，中间段呈螺旋体状，其由钢丝轧扁呈横截面为腰形状的片状体后螺旋扭转而成。
进一步，所述钢纤维的总长度为20-60mm，钢纤维的总长度与成型该钢纤维所用钢丝的直径之间的比为30-80，锚固端长度为该钢丝直径的0.5-2倍，平滑过渡段长度为该钢丝直径的0.5-1倍。
进一步，所述片状体的厚度为该钢丝直径的0.3-0.6倍，宽度为该钢丝直径的1.5-2.2倍，形成螺旋体的螺距为4-8mm。
进一步，所述平滑过渡段为钢丝轧扁过程中在边界位置形成的自然过渡段。
进一步，选用钢丝的直径为0.5-1mm。
制作加工上述的钢纤维，包括如下步骤：
S301：钢丝的夹持和固定；
S302：钢纤维中间段的轧扁：将用于成型钢纤维中间段的钢丝段轧扁呈横截面为腰形状的片状体；
S303：钢纤维中间段的螺旋扭转：将钢纤维中间段螺旋扭转呈螺旋体状；
S304：钢纤维的截取：将成型的钢纤维依次逐段从钢丝上截取下来。
本实用新型的有益效果：
本申请的与混凝土结合使用的钢纤维，通过螺旋体状中间段增强钢纤维与混凝土之间的粘结和锚固，再通过设置在两端的过渡段和锚固端实现钢纤维的端部锚固，避免了中间段出现滑移后钢纤维从混凝土中拔出，避免了锚固端过大带来的拌合成团及分散性不良的问题，能够充分发挥高强钢纤维在混凝土中的增强和增韧效果。更加详细来说，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
1、本实用新型的钢纤维不仅具备传统的螺旋式钢纤维与混凝土基体粘结锚固性能良好的优点，而且在螺旋肋与混凝土基体界面出现滑移后设置了第二道锚固防线，依靠纤维两端的过渡段及锚固端实现其在混凝土内的可靠锚固。
2、本实用新型的钢纤维主体中间段螺旋体外轮廓为光滑鼓形曲面，两端锚固端圆柱体的直径小于中间段螺旋体的外径，在纤维混凝土拌合施工过程中不易成团，钢纤维分散性较好，纤维混凝土拌合质量有保证。
3、本实用新型的钢纤维以高强钢丝为原材料，结构简单，制作简便，综合成本较低，具有广阔的市场前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为实施例中的端锚型螺旋式钢纤维结构示意图。
图2为实施例中的钢纤维中间段的横截面图。
图3为实施例中的钢纤维锚固端的横截面图。
图4为实施例中的端锚型螺旋式钢纤维的制作加工流程图。
图中标号：1-端锚型螺旋式钢纤维，11-中间段，12-锚固端，13-平滑过渡段。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。
如图1-3，图示所述的端锚型螺旋式钢纤维1，包括由同一根圆柱状的钢丝一体成型的中间段12、设置在中间段两端的锚固端11以及用于连接锚固端与中间段的平滑过渡段13，钢丝直径为0.5-1mm，锚固端保持与钢丝等直径的圆形横截面不变，中间段为钢纤维的主体，中间段呈螺旋体状，外轮廓为光滑鼓形曲面，其由钢丝轧扁呈横截面为腰形状的片状体后螺旋扭转而成，形成的螺旋体的螺距为4-8mm，不难得出，片状体的厚度小于钢丝的直径，片状体的最大宽度大于钢丝的直径，从而确保了中间段螺旋体的外径明显大于端部圆柱体锚固端的直径以及片状体的厚度小于端部圆柱体锚固端的直径，优选地，所述片状体的厚度为该钢丝直径的0.3-0.6倍，宽度为该钢丝直径的1.5-2.2倍；上述结构设计具有的优点是：采用螺旋体状的中间段结构能增强钢纤维与混凝土之间的粘结合锚固；锚固端呈圆柱体状，锚固端的直径小于中间段螺旋体的外径，一方面，通过锚固端实现钢纤维的端部锚固，在螺旋肋与混凝土基体界面出现滑移后构成了第二道锚固防线，避免了中间段出现滑移后钢纤维从混凝土中拔出，提高了钢纤维与混凝土基体结合的可靠性；另一方面，两端锚固端圆柱体的直径小于中间段螺旋体的外径，在纤维混凝土拌合施工过程中不易成团，钢纤维分散性较好，纤维混凝土拌合质量有保证。所述平滑过渡段为钢丝轧扁过程中在边界位置形成的自然过渡段。
本实施例中，所述钢纤维的总长度为20-60mm，优选为25mm-50mm，钢纤维的总长度与成型该钢纤维所用钢丝的直径之间的比为30-80，锚固端长度为该钢丝直径的0.5-2倍，平滑过渡段长度为该钢丝直径的0.5-1倍，钢纤维总长度除去两端的锚固端以及平滑过渡段长度即为钢纤维中间段的长度，中间段的长度不小于4倍螺距长度。
制作加工上述的钢纤维，包括如下步骤：
S301：钢丝的夹持和固定；
S302：钢纤维中间段的轧扁：将用于成型钢纤维中间段的钢丝段轧扁呈横截面为腰形状的片状体，在中间段的两侧自然形成扁平状的平滑过渡段；
S303：钢纤维中间段的螺旋扭转：将钢纤维中间段螺旋扭转呈螺旋体状；
S304：钢纤维的截取：将成型的钢纤维依次逐段从钢丝上截取下来，截取过程中，在平滑过渡段远离中间段一端保留合适尺寸的圆柱体钢丝，以便形成钢纤维的锚固端。图4为钢纤维的制作加工流程图。整个过程简单方便，成本低。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种端锚型螺旋式钢纤维，其特征在于：包括中间段以及设置在中间段两端的锚固端，所述锚固端通过平滑过渡段与中间段连接，所述中间段、锚固端以及平滑过渡段由同一根钢丝一体成型，中间段呈螺旋体状，其由钢丝轧扁呈横截面为腰形状的片状体后螺旋扭转而成。
2.根据权利要求1所述的端锚型螺旋式钢纤维，其特征在于：所述钢纤维的总长度为20-60mm，钢纤维的总长度与成型该钢纤维所用钢丝的直径的比值为30-80，锚固端长度为该钢丝直径的0.5-2倍，平滑过渡段长度为该钢丝直径的0.5-1倍。
3.根据权利要求1所述的端锚型螺旋式钢纤维，其特征在于：所述片状体的厚度为该钢丝直径的0.3-0.6倍，宽度为该钢丝直径的1.5-2.2倍，形成螺旋体的螺距为4-8mm。
4.根据权利要求1所述的端锚型螺旋式钢纤维，其特征在于：所述平滑过渡段为钢丝轧扁过程中在边界位置形成的自然过渡段。
5.根据权利要求1所述的端锚型螺旋式钢纤维，其特征在于：选用钢丝的直径为0.5-1mm。
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| CN201721635527.7U CN207567122U (zh) | 2017-11-30 | 2017-11-30 | 一种端锚型螺旋式钢纤维 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114790795A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-26 | 吉林建筑大学 | 一种代替钢筋参与构件受力的回收钢纤维集束安装方法 |
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2017
- 2017-11-30 CN CN201721635527.7U patent/CN207567122U/zh active Active
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