【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料，具体涉及一种改性钢纤维及应用。
技术介绍
1、自20世纪90年代中期uhpfrc复合材料问世以来，研究人员已经进行了大量研究以探索这种创新材料的特性及其在现实世界中的可行应用。其具备显著的机械特性，一般包括超过130mpa的抗压强度和不低于8mpa的抗拉强度，此外，卓越的疲劳性能、能量吸收能力和耐久性也体现了其有望彻底改变建筑行业的特性。
2、对uhpfrc而言，除了基于最紧密堆积理论所设计的粉料体系，钢纤维在体系中的掺入仍然是造就其高韧性和延展性的主要原因，其在体系中均匀分散能有效抵抗uhpfrc受到的拉伸和弯曲破坏。尽管如此，钢纤维较高的成本却阻碍了其在uhpfrc体系中的大批量使用，如何在低掺量的条件下保证钢纤维的高使用效率是当前亟待解决的问题。
3、由于钢纤维的本征拉伸强度远高于其与基体间的结合强度，因此当前研究方向主要集中于修饰钢纤维表面特性，增加其与水泥基体的界面过渡区强度从而改善滑移破坏。cn111517718a公开了一种钢纤维高强度混凝土及其制备方法，其使用硅烷偶联剂、醇和去离子水对钢纤维进行表面改性，增强了钢纤维与有机纤维之间的结合能力；cn116874265a公开了一种高延性多尺度纤维增强水泥基复合材料及其制备方法，其同样使用了硅烷偶联剂对钢纤维表面改性，进行官能团接枝，强化界面过度区强度；cn115477516a公开了一种基于钢纤维表面改性的超高性能混凝土及其制备方法，其使用edta-caco3复合溶液体系对钢纤维表面进行修饰，增加了钢纤维表面的粗糙度并为水泥水化
4、然而，上述方法存在一定的局限性，首先，对于聚合物表面接枝方法，一方面成本偏高，额外增加了钢纤维的成本占比，不具备经济适用性，另一方面改性方法复杂，流程繁琐，难以进行大规模工业应用；其次，常规的无机溶液改性过程会引入大量其他离子，形成的原电池效应会引起钢纤维表面的黄铜镀层溶解，在改性后的干燥过程中形成疏松氧化层，导致改性层极易锈蚀脱落，难以保证改性产物的质量；最后，当前多数表面改性方法的实施仍处在实验室阶段，若要进行工业化推广，则需要一种更经济、更便捷、更稳定的表面处理方法。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维及应用，改性过程简单易于大规模生产，改性剂成本低廉与水泥体系具有完美的适配性，所得改性钢纤维不仅高度耐锈蚀，还能为水泥水化提供成核位点增强界面过渡区强度，提高uhpc试件的力学性能及韧性。
2、为达到上述目的，采用技术方案如下：
3、具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，采用以下方法制备而来：
4、将钢纤维加入水泥的水溶液中快速搅拌，反应10～300min，反应完成后冲洗并干燥即获得水泥改性钢纤维。
5、按上述方案，所述钢纤维具有黄铜镀层，抗拉强度≥2200mpa。
6、按上述方案，所述水泥比表面积为300～380m2/kg，其中cao含量≥60％，sio2含量≥18％。
7、按上述方案，所述水泥的水溶液采用水泥和水的质量比为(0.02～0.5)：1。
8、按上述方案，所述钢纤维和水泥的质量比为(0.3～1.2)：1。
9、按上述方案，所述快速搅拌速率为500～830rpm。
10、按上述方案，所述干燥温度为40～120℃。
11、上述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维的制备方法，包括以下步骤：
12、将钢纤维加入水泥的水溶液中快速搅拌，反应10～300min，反应完成后冲洗并干燥即获得水泥改性钢纤维。
13、上述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维在超高性能混凝土材料中的应用，包括在水泥原材料中加入所述改性钢纤维。
14、具体的应用方案中，将水泥、硅灰、粉煤灰、矿粉、石英砂、高效聚羧酸减水剂混合均匀，加水搅拌至浆体状态后加入改性钢纤维，继续搅拌3-7min后获得均质的超高性能混凝土浆体。
15、一种超高性能混凝土材料，加入了上述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，掺量为1-3vt％。
16、相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：
17、本专利技术在高搅拌速率和高水胶比的条件下，水泥颗粒完全反应形成均质的水化产物悬浮液，其中充满了c-s-h凝胶和氢氧化钙晶体，若溶液中存在钢纤维，根据经典成核理论，异相成核具备更小的势垒，因此水化产物晶核趋向于在钢纤维表面结晶生长，从而修饰钢纤维表面，增加钢纤维表面粗糙度，提高纤维从基体中拔出能，且附着在钢纤维表面的c-s-h凝胶和氢氧化钙晶体还能作为水泥水化的成核位点，加强基体与钢纤维之间的界面结合力，优化界面过渡区。
18、与常规的聚合物接枝和无机溶液改性方法相比，本专利技术所提供的方法将钢纤维表面构造为碱性环境，且并未引入除ca2+外的其他金属离子，因此处理后的钢纤维耐锈蚀能力大幅度提高，避免了干燥过程中的锈蚀破坏，且改性原料均为工业产物，来源广泛，成本低廉，改性过程简便，易于推广，能有效进行工业化应用。
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1.具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于采用以下方法制备而来：
2.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述钢纤维具有黄铜镀层，抗拉强度≥2200MPa。
3.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述水泥比表面积为300～380m2/kg，其中CaO含量≥60％，SiO2含量≥18％。
4.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述水泥的水溶液采用水泥和水的质量比为(0.02～0.5)：1。
5.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述钢纤维和水泥的质量比为(0.3～1.2)：1。
6.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述快速搅拌速率为500～830rpm。
7.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述干燥温度为40～120℃。
8.权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维的制
9.权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维在超高性能混凝土材料中的应用，其特征在于包括在水泥原材料中加入所述改性钢纤维，掺量为1-3vt％。
10.一种超高性能混凝土材料，加入了权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，掺量为1-3vt％。
...【技术特征摘要】
1.具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于采用以下方法制备而来：
2.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述钢纤维具有黄铜镀层，抗拉强度≥2200mpa。
3.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述水泥比表面积为300～380m2/kg，其中cao含量≥60％，sio2含量≥18％。
4.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述水泥的水溶液采用水泥和水的质量比为(0.02～0.5)：1。
5.如权利要求1所述具有超高耐久性及界面结合强度的改性钢纤维，其特征在于所述钢纤维和水泥的质量比为(0...
【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，万大伟，饶梅，俱新疆，余松柏，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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