CN219752177U - 用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，包括第一纤维段和第二纤维段，所述第一纤维段的外侧涂敷有树脂或塑料形成第一涂敷层，所述第一涂敷层内混杂有用于调整第一涂敷层密度的若干颗粒；所述第一涂敷层的外侧涂敷有树脂或塑料形成第二涂敷层，所述第二纤维段位于第二涂敷层内，使得所述胶管束纤维横截面的重心和几何中心不重合。本实用新型能够尽可能地使纤维分布接近板梁结构的混凝土构件力学性能提升最大化的分布形式。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，属于超高性能混凝土材料技术领域。
背景技术
纤维增强混凝土（Fiber reinforced concrete，FRC）简称纤维混凝土，是迅速发展的新型复合材料之一。它是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体，而以金属纤维、合成纤维、无机非金属纤维以及天然有机纤维作为增强材料组成的复合材料。在混凝土中掺入细而短，均匀分布的纤维后，可以明显起到防裂、增强和增韧的效果。根据掺入纤维的类别，纤维混凝土可分为金属纤维混凝土、合成纤维混凝土、植物纤维混凝土、天然纤维混凝土、人造纤维混凝土等，其中发展最迅速、应用最广泛的是钢纤维混凝土。
纤维分布是影响纤维混凝土性能增强的主要技术参数之一，不同的纤维分布将对纤维混凝土的各项力学指标有着非常关键的增益效应，能够使纤维在空间上和角度上都完全均匀分布，目前仍然是各方追求的目标，但是这种均匀的分布方式为随机乱向分布，并没有充分发挥纤维的增益效果，造成了纤维资源的浪费，提高了施工成本。
工程实践中需要利用纤维对混凝土力学性能的增益效果，纤维的取向会造成材料性能的各向异性（特别是靠近模板或成型表面处）。因此，理想状态的纤维分布就应该是对混凝土力学性能提升最大化的分布形式，以板梁结构为例，对于受弯构件，理想的纤维分布是在顶板和底板水平分布，而且分布的密度是顶底板密度大，腹板密度低；对于受剪构件，理想的纤维分布是垂直主拉应力作用方向分布。但是，现有技术中无法对纤维的取向和空间分布进行控制，因此，在实际工程实践中真正的理想状态是不存在的。
申请人检索发现，有人利用电磁原理，将混凝土中的钢纤维方向进行影响和定向，钢纤维具有铁磁特性，在外加磁场作用下,会产生运动，通过调节磁场大小与方向,使钢纤维按照一定方向转动和排布，从而增强掺加了钢纤维的水泥基材料的抗拉性能、增韧效果；但是，电磁仅能吸附铁磁性纤维，不能应用于非铁磁性纤维，而且，电磁吸附也无法改变钢纤维在混凝土构件中的空间分布，具有一定的局限性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种可以在板梁结构中使纤维尽可能保持在混凝土中水平分布的自悬浮式胶管束纤维，该胶管束纤维还能够控制其在混凝土中的空间分布。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，包括第一纤维段和第二纤维段，所述第一纤维段的外侧涂敷有树脂或塑料形成第一涂敷层，所述第一涂敷层内混杂有用于调整第一涂敷层密度的若干颗粒；所述第一涂敷层的外侧涂敷有树脂或塑料形成第二涂敷层，所述第二纤维段位于第二涂敷层内，使得所述胶管束纤维横截面的重心和几何中心不重合。
本实用新型对第一纤维段和第二纤维段的材质不作限定，因此所述第一纤维段、第二纤维段均可以为钢纤维段、镀铜钢纤维段、SMA纤维段、碳纤维段、玻璃纤维段、聚乙烯纤维段或聚乙烯醇纤维段。
本实用新型通过将第一纤维段涂敷第一涂敷层，相当于加大了第一纤维段的截面，并在第一涂敷层中添加颗粒调整第一涂敷层的密度，然后通过第二涂敷层将第一纤维段和第二纤维段结合在一起，从而形成胶管束纤维，即通过树脂或塑料将两种不同的纤维约束在一起形成纤维管束。
由于在第一涂敷层内混杂有颗粒，可以调整混杂颗粒的材质来调整第一涂敷层的密度，通过合理的调整，可以保证所述胶管束纤维横截面的重心和几何中心不重合，形成类似于不倒翁的结构，这样当制备混凝土板梁构件时，在加水搅拌阶段以及振动密实阶段，胶管束纤维会悬浮在流态的水泥混合物中，保证大部分胶管束纤维保持水平状态，并能够保持到最终构件成型，从而有助于对混凝土力学性能提升最大化。
另外，通过调整第一涂敷层的颗粒密度，可以调整胶管束纤维的密度，从而根据不同的需要，使其在加水搅拌阶段以及振动密实阶段保证胶管束纤维尽可能地位于预设的高度，比如通过减小颗粒的密度达到板梁结构的顶板的胶管束纤维分布密度大，腹板的胶管束纤维分布密度小的效果，反之，通过增加颗粒的密度使板梁结构的腹板分布密度大，顶板分布密度小。因此，本实用新型通过调整第一涂敷层的颗粒密度可以改变纤维在混凝土构件中的空间分布，对纤维混凝土的各项力学指标起到增益效应，不但能够尽可能地接近板梁结构的混凝土构件力学性能提升最大化的分布形式，而且节约了纤维资源，降低了施工成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例的横截面示意图。
附图标记：1、第一纤维段；2、第二纤维段；3、第一涂敷层；4、第二涂敷层。
具体实施方式
实施例
本实施例涉及一种用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，如图1所示，包括第一纤维段1和第二纤维段2，所述第一纤维段1的外侧涂敷有树脂或塑料形成第一涂敷层3，所述第一涂敷层3内混杂有用于调整第一涂敷层密度的若干颗粒，所述颗粒优选为金属制成的颗粒或无机材料制成的颗粒，成本较低且与树脂或塑料的密度相差较大，便于调整第一涂敷层的密度。
所述第一涂敷层3的外侧涂敷有树脂或塑料形成第二涂敷层4，所述第二纤维段2位于第二涂敷层4内，使得所述胶管束纤维横截面的重心和几何中心不重合，形成类似于不倒翁的结构形式。第二涂敷层4可以采用普通的树脂或塑料，也可以采用混杂颗粒的树脂或塑料，但在采用混杂颗粒的树脂或塑料时，最好使用不同于第一涂敷层的颗粒，以确保形成类不倒翁的结构。胶管束纤维的截面形状不作限定，可以是圆形等规则形状，也可以是不规则形状。
所述第一纤维段1优选为钢纤维段、镀铜钢纤维段、SMA纤维段、碳纤维段、玻璃纤维段、聚乙烯纤维段或聚乙烯醇纤维段；所述第二纤维段2优选为钢纤维段、镀铜钢纤维段、SMA纤维段、碳纤维段、玻璃纤维段、聚乙烯纤维段或聚乙烯醇纤维段。因此，自悬浮式胶管束纤维中，第一纤维段和第二纤维段可以形成多种组合，但第一纤维段最好为钢纤维段、镀铜钢纤维段或SMA纤维段，第二纤维段最好为碳纤维段、玻璃纤维段、聚乙烯纤维段或聚乙烯醇纤维段，因为此时第一纤维段的密度大于第二纤维段，更容易形成类不倒翁的结构。
本实施例在实施时，首先将第一纤维段采用蘸塑成型工艺，在第一纤维段外侧形成第一涂敷层，相当于增加了第一纤维段的线径，而且还可以通过第一涂敷层内的颗粒调整第一涂敷层的密度；然后通过第二纤维段进一步增加线径，在二次蘸塑成型形成第二涂敷层时，可以增加蘸塑层的厚度，便于形成所述胶管束纤维横截面的重心和几何中心不重合的类不倒翁结构。为了更好地增加胶管束纤维的线径，优选地，所述第二纤维段沿长度方向呈波浪形，比如可以是正弦波形或者弯折成锯齿形等。
优选的，为了防止自悬浮式胶管束纤维在混凝土中滑动，所述第二涂敷层的外侧设有防滑纹。
采用本实施例的自悬浮式胶管束纤维的混凝土的制备，通常包括以下步骤：首先将水泥、骨料等原材料和胶管束纤维，其次加水和其它拌合物进行搅拌，搅拌后放入试模，然后振动密实，待养护到规定的龄期后即完成制备。由于胶管束纤维具有类似于不倒翁的结构，因此在搅拌和振动密实阶段能够尽可能地保持水平状态，该水平状态能够一直保持到最终构件成型，对于板梁结构来说，纤维保持水平正是对混凝土力学性能提升最大化的状态，因此，本申请在节约纤维资源、降低施工成本的基础上，能够对纤维混凝土的各项力学指标起到增益效应。
Claims (5)
1.一种用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，其特征在于：包括第一纤维段和第二纤维段，所述第一纤维段的外侧涂敷有树脂或塑料形成第一涂敷层，所述第一涂敷层内混杂有用于调整第一涂敷层密度的若干颗粒；所述第一涂敷层的外侧涂敷有树脂或塑料形成第二涂敷层，所述第二纤维段位于第二涂敷层内，使得所述胶管束纤维横截面的重心和几何中心不重合。
2.根据权利要求1所述的用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，其特征在于：所述第一纤维段为钢纤维段、镀铜钢纤维段、SMA纤维段、碳纤维段、玻璃纤维段、聚乙烯纤维段或聚乙烯醇纤维段；所述第二纤维段为钢纤维段、镀铜钢纤维段、SMA纤维段、碳纤维段、玻璃纤维段、聚乙烯纤维段或聚乙烯醇纤维段。
3.根据权利要求2所述的用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，其特征在于：所述第二纤维段沿长度方向呈波浪形。
4.根据权利要求1-3之任一项所述的用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，其特征在于：所述颗粒为金属制成的颗粒或无机材料制成的颗粒。
5.根据权利要求1-3之任一项所述的用于板梁结构的自悬浮式胶管束纤维，其特征在于：所述第二涂敷层的外侧设有防滑纹。
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