具有良好锚固性的高伸长率纤维制造技术

本发明专利技术涉及一种用于强化混凝土或砂浆的钢纤维。该纤维具有中部和锚固端部。中部具有最大载荷能力Fm和最大载荷伸长率Ag+e。该最大载荷伸长率Ag+e至少为2.5％。该钢纤维在混凝土或砂浆内的锚固力是最大载荷能力Fm的至少90％。锚固力是在一个锚固端部嵌入混凝土或砂浆内的钢纤维的拔出试验期间获得的最大载荷。该钢纤维的优点是能以常规剂量用在混凝土的承载结构中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于强化混凝土或砂浆的新型钢纤维。该钢纤维具有高的伸长率，并设置有锚固端部，从而在嵌入混凝土或砂浆内时可以获得良好的锚固性。本专利技术还涉及具有这种钢纤维的混凝土或砂浆结构。
技术介绍
众所周知，用钢纤维来强化混凝土或砂浆以便提高混凝土材料的质量。EP-B1-851957(NV Bekaert SA)公开了一种带有扁平的钩形端部的钢纤维，通过采用这种纤维进行强化，从而很大地提高了混凝土的裂后弯曲强度。US-A-4883713(Eurosteel)公开了一种钢纤维，该钢纤维包括圆柱形钢主体，该钢主体具有圆锥形端部，用于提高钢纤维在钢纤维强化混凝土内的锚固性能。引用的这两篇文献以及其他一些文献公开了，由于提高了钢纤维在钢纤维混凝土内的锚固性，可以极大地改善常规钢纤维混凝土的性能。目前，已知的用于混凝土强化的现有技术钢纤维能够很好地改善混凝土结构的正常使用极限状态(SLS)，也就是说，在典型的三点弯曲试验中，对于该试验参见欧洲标准EN14651(金属纤维混凝土试验方法，测量弯拉强度)，这种钢纤维很好地桥接了高达一般所需0.5mm的裂缝或裂缝嘴张开位移(CMOD)，例如CMOD的范围是0.1mm至0.3mm。换言之，公知的钢纤维，例如带有钩状端部的钢纤维和带有圆锥形端部的钢纤维，能够很好地限制高达约0.5mm的裂缝宽度或生长(SLS)。目前，这些纤维的缺点是在承载能力极限状态(ULS)下的性能较低。特别是，承载能力极限状态(ULS)与正常使用极限状态(SLS)下裂后强度的比值较低。该比值由载荷值FR，1(CMOD＝0.5mm)及FR，4(CMOD＝3.5mm)来确定。一些现有技术的纤维在ULS下不能执行功能，因为它们在低于ULS所需的CMOD时断裂。其他纤维，例如具有钩状端部的纤维，设计成被拔出。由于拔出的缘故，这些纤维也已表现出在小位移情况下的位移软化行为。尽管在ULS下的低性能，但是目前已知的纤维还是可以用在所谓的结构性应用中，以便改善承载能力极限状态(ULS)。这里，代替常规的强化手段或者除了常规的强化手段以外(常规的强化手段例如有钢筋、丝网、预应力以及后拉伸)，希望已知的钢纤维承受或承载载荷。但是，为了有效发挥载荷承载作用，这些现有的钢纤维不得不以显著超过20kg/m3至40kg/m3常规剂量的大剂量使用。这种大剂量会导致施工性能问题，例如混合和布料问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种新型的钢纤维，一旦被嵌入混凝土或砂浆中就能够满足新的功能。本专利技术的另一个目的是提供钢纤维，在根据欧洲标准EN 14651(2005年6月)的三点弯曲试验中，这些钢纤维能够永久桥接大于0.5mm的裂缝嘴张开位移。本专利技术的一个目的是提供能够有利地以常规剂量用于结构应用中的钢纤维。本专利技术的另一个目的是提供钢纤维，这些钢纤维允许减少或者避免在张力区采用这些钢纤维强化的混凝土结构的蠕变行为。本专利技术的另一个目的是提供钢纤维，这些钢纤维允许不仅在SLS而且在ULS下计算纤维内应变(或者CMOD)引起的应力。常规钢纤维基本表现出两种工作机理。第一种机理是纤维拔出而纤维不会有任何断裂，例如对于EP-B1-851957中已知的带有钩状端部的钢纤维，以及对于一些波形纤维。在此情况下，CMOD和纤维内应变之间不存在直接关系。第二种机理是纤维失效。在此情况下，纤维被很好地锚固，以便仅仅会发生有限的纤维拔出，但是由于制造纤维的丝的低应变能力，这些纤维将会在低于ULS所需的CMOD下失效。尤其地，ULS和SLS裂后强度之比值较低。当发生纤维失效时，在CMOD和纤维内应变之间不存在直接关系。根据本专利技术的纤维完全或者几乎完全锚固在混凝土或砂浆内，但是因为这些纤维由失效应变高的钢丝制成，因此在达到ULS之前它们不会断裂。对于一根纤维，比值ULS/SLS等于或者大于1。对于根据本专利技术的纤维，纤维应变(从CMOD推出)几乎等于制成这些纤维的丝的应变，以便一根纤维内的应力可以从应变计算得出，不像常规纤维那样。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于强化混凝土或砂浆的钢纤维。该钢纤维具有中部和位于中部一端或两端的锚固端部。钢纤维的中部长度为L，最大载荷能力为Fm(N)，最大载荷伸长率为Ag+e。根据本专利技术的钢纤维，更具体而言是根据本专利技术的钢纤维的中部，最大载荷伸长率至少为2.5％。根据本专利技术的钢纤维在混凝土或砂浆内的锚固力至少为最大载荷能力Fm的90％。锚固力是通过拔出试验期间达到的最大载荷来确定。对于该拔出试验，将钢纤维的一端嵌入混凝土或砂浆内。后面将对该试验做进一步的更详细描述。最大载荷伸长率在本专利技术的上下文中，使用最大载荷伸长率Ag+e而不是使用断裂伸长率At，来表征钢纤维的伸长率，更具体而言是钢纤维中部的伸长率。原因是：一旦达到最大载荷，钢纤维的有效表面就开始收缩，且不能够吸收更高的载荷。最大载荷伸长率Ag+e是最大载荷塑性伸长率Ag和弹性伸长率之和。最大载荷伸长率不包括结构伸长率As，该结构伸长率As可能由于钢纤维中部的波形特征(如果有的话)引起。在波形钢纤维的情况下，在测得Ag+e之前首先要拉直钢纤维。根据本专利技术的钢纤维中部的最大载荷伸长率Ag+e至少为2.5％。根据本专利技术的具体实施例，钢纤维中部的最大载荷伸长率Ag+e高于2.75％，高于3.0％，高于3.25％，高于3.5％，高于3.75％，高于4.0％，高于4.25％，高于4.5％，高于4.75％，高于5.0％，高于5.25％，高于5.5％，高于5.75％，或者甚至高于6.0％。通过对制造钢纤维的钢丝进行特定的应力消除处理例如热处理，可以获得高的最大载荷伸长率Ag+e。最大载荷能力Fm-拉伸强度Rm根据本专利技术的钢纤维，即根据本专利技术的钢纤维的中部，优选具有高的最大载荷能力Fm。最大载荷能力Fm是在拉伸试验中钢纤维承受的最大载荷。中部的最大载荷能力Fm与中部的拉伸强度Rm直接相关，因为拉伸强度Rm是最大载荷能力Fm除以钢纤维的原始横截面积。对于根据本专利技术的钢纤维，钢纤维中部的拉伸强度优选大于1000MPa，更具体而言大于1400MPa，例如大于1500MPa，例如大于1750MPa，例如大于2000MPa，例如大于2500MPa。根据本专利技术的钢纤维的高拉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.12 EP 09162571.51.一种用于强化混凝土或砂浆的钢纤维，所述钢纤维具有中部和
位于所述中部一端或者两端的锚固端部，所述中部具有最大载荷能力
Fm和最大载荷伸长率Ag+e，所述最大载荷伸长率Ag+e至少为2.5％，
所述钢纤维在所述混凝土或砂浆内的锚固力是所述最大载荷能力Fm的至少90％，所述锚固力是在一个所述锚固端部嵌入所述混凝土或砂
浆内的钢纤维的拔出试验期间获得的最大载荷。
2.如权利要求1的钢纤维，其中，所述钢纤维的所述中部的拉伸
强度Rm至少为1000MPa。
3.如权利要求1或2的钢纤维，其中，所述中部的拉伸强度Rm至少为1400MPa。
4.如前述权利要求之任一的钢纤维，其中，所述钢纤维的所述中
部的最大载荷伸长率Ag+e至少为4％。
5.如前述权利要求之任一的钢纤维，其中，所述钢纤维的所述中
部的最大载荷伸长率Ag+e至少为6％。
6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·兰布雷希茨，
申请(专利权)人：贝卡尔特公司，
类型：发明
国别省市：