CN216129509U - 一种铣削型钢纤维以及超高性能混凝土耐磨地坪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铣削型钢纤维以及超高性能混凝土耐磨地坪。所述钢纤维包括截面为圆弧形或近似矩形的钢纤维本体，所述钢纤维本体为平直形、拱形或波浪形，其上下表面或全表面粗糙，两端带有端勾。本实用新型克服了普通铣削型钢纤维抗拉强度过低、韧性差的缺点；相比传统微细钢纤维，具有粘结强度高、机械咬合力强等特点，可以有效提高超高性能混凝土的初裂强度，能进一步提高结构耐久性，优选应用领域为超高性能混凝土和超高性能混凝土耐磨地坪。

Description

一种铣削型钢纤维以及超高性能混凝土耐磨地坪

技术领域

本实用新型属于建筑工程材料领域，具体涉及一种铣削型钢纤维以及超高性能混凝土耐磨地坪。

背景技术

超高性能混凝土(UHPC)是一种基于骨料和胶凝材料紧密堆积、低水胶比、钢纤维增强的水泥基材料，具有超高强度、高韧性和优异耐久性，近年来在多个工程领域逐步开展工程应用。其最大骨料粒径小于8mm，通常骨料粒径小于 2.36mm，其水胶比低于0.24，抗压强度不小于120MPa。

超高性能混凝土中通常采用的微丝钢纤维的纤维截面为圆形，直径为 0.15～0.3mm，长度为10～20mm，平直型或端勾型，抗拉强度≥2000MPa；由于界面粘结强度远远低于钢纤维的抗拉强度，微丝钢纤维和超高性能混凝土基体协同工作效果不佳，对超高性能混凝土的抗初裂性能几乎没有影响。超高性能混凝土达到初裂强度后，超高性能混凝土开裂，内部微丝钢纤维在自然环境下会快速锈蚀，从而大幅降低结构耐久性，也使得超高性能混凝土的高耐久性难以发挥作用，急需开发能够提高超高性能混凝土初裂强度的方法。

目前市场上的普通铣削型钢纤维截面为圆弧形，内弧面粗糙，外弧面光滑，长度为30～34mm，截面宽度为1.4～3.8mm，截面厚度为0.1～0.4mm，抗拉强度为700～1000MPa。其与普通混凝土的粘结强度较高，但在超高性能混凝土中的实验表明：普通铣削型钢纤维存在抗拉强度过低、纤维过长、韧性差的缺点，在超高性能混凝土破坏时为纤维拉断，难以发挥其优异的粘结性能。

实用新型内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本实用新型的首要目的在于提供一种铣削型钢纤维。

本实用新型所述铣削型钢纤维用于超高性能混凝土，其强度高，韧性好，表面粗糙，带有端勾。相比微丝钢纤维，具有粘结强度高、机械咬合力强等特点；相比普通铣削型钢纤维，具有高强度、高韧性等特点，可以有效提高超高性能混凝土的初裂强度。

本实用新型的另一目的在于提供上述一种超高性能混凝土耐磨地坪。

本实用新型目的通过以下技术方案实现：

一种铣削型钢纤维，包括截面为圆弧形或近似矩形的钢纤维本体，所述钢纤维本体为平直形、拱形或波浪形，其上下表面或全表面粗糙，两端带有端勾。

优选地，所述铣削型钢纤维抗拉强度为1500～2500MPa，所述铣削型钢纤维本体表面粗糙，大大增加了其与水泥基体的接触面积，使得钢纤维与基体的粘结强度大幅提升；两端带有端勾，进一步加强了钢纤维的锚固力，使得钢纤维的力学性能得到充分发挥，因而能提升超高性能混凝土的初裂强度。

优选地，所述铣削型钢纤维，长度为12～22mm，截面宽度为2～3mm，截面厚度为0.2～0.4mm，端部弯钩长度1～2mm。

优选地，所述钢纤维本体为平直形，其直线部分长度≥纤维总长的2/3；所述钢纤维本体为拱形，拱形弧度为25～45°，更优选为25～35°；所述钢纤维本体为波浪形，设有2个波峰，波高为0.6～1.2mm。

优选地，所述钢纤维本体为平直形，两端带有端勾，端勾为折线形，直线部分可扭转，极大增强了钢纤维的机械咬合力，进而提高钢纤维和基体的界面粘结强度。

所述拱形钢纤维本体，相比于直形，拱形有更好的磨耗能力，能充分发挥纤维的韧性优势，提高其与混凝土基体的协同工作，实现增强增韧的目的。

所述波浪形钢纤维设有2个波峰，波高0.6～1.2mm，加大了钢纤维和基体的接触面积，提高了钢纤维粘结效率，有助于实现各方向锚固力的均匀性，进而增强钢纤维和基体的锚固力。

一种超高性能混凝土耐磨地坪，包括普通混凝土基层、增强钢筋网架和上述铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层，所述增强钢筋网架位于超高性能混凝土层内，并通过连接件与普通混凝土连接。

优选地，所述铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层的厚度为30～100mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：

(1)本实用新型所述铣削型钢纤维其表面粗糙，大大增加了其与超高性能混凝土基体的接触面积，使得钢纤维与超高性能混凝土基体的粘结强度大幅提升。

(2)本实用新型所述铣削型钢纤维抗拉强度为1500～2500MPa，通过采用平直形、拱形或波浪形的构造，两端带有端勾，能提高其与超高性能混凝土基体的协同工作，使得钢纤维的力学性能得到充分发挥，从而提升超高性能混凝土的初裂强度，充分发挥钢纤维的韧性优势，实现增强增韧的目的。

(3)本实用新型所述铣削型钢纤维表面做防锈蚀处理，极大提高了钢纤维的耐腐蚀能力，因此可用于更加复杂恶劣的环境中。

(4)本实用新型应用于超高性能混凝土耐磨地坪领域时，可在不使用层间粘结剂的情况下增强耐磨地坪在疲劳作用下抗冲击性能，减小细小裂缝的产生及冲击下可能产生的隆起。

综合以上特点，本实用新型所述一种铣削型钢纤维，可以有效提升超高性能混凝土的抗裂性能和抗冲击性能，不易产生微小裂缝，从而达到极端环境和特殊要求下的超高性能混凝土抗裂和抗冲击要求，延长结构使用寿命，济效益、社会效益和环境效益显著。

附图说明

图1为本实用新型中铣削平直型钢纤维的示意图，图中：端勾1、截面上表面2、截面下表面3。

图2为本实用新型中铣削拱型钢纤维的示意图，图中：端勾1、截面内弧面 4、截面外弧面5、拱形弧度α。

图3为本实用新型中铣削波浪型钢纤维的示意图，图中：端勾1、波峰6。

图4为本实用新型中铣削型钢纤维的截面示意图，其中近似矩形截面铣削型钢纤维上表面2、下表面3。

图5为本实用新型中铣削型钢纤维的截面示意图，其中圆弧形截面铣削型钢纤维内弧面4，外弧面5。

图6为本实用新型中铣削型钢纤维用于超高性能混凝土耐磨地坪的整体结构示意图，图中：普通混凝土基层9、增强钢筋网架8、铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层7、横向钢筋10、纵向钢筋11、加强连接用短钢筋12。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

本实用新型实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

如附图1和图4，所述一种用于超高性能混凝土的铣削型钢纤维，外观为平直形，其抗拉强度为1500MPa，长度为12mm，截面近似矩形宽度为2.5mm，厚度为0.2～0.4mm，端部弯钩长度1mm，由钢板铣削得到。

实施例2

如附图2和图5，所述一种用于超高性能混凝土的铣削型钢纤维，外观为拱形，其抗拉强度为2000MPa，弦长度为22mm，截面为圆弧形，宽度为2mm，厚度为0.2～0.4mm，端部弯钩长度2mm，弧度α为33°，由钢锭铣削得到。

实施例3

如附图3和图5，所述一种用于超高性能混凝土的铣削型钢纤维，外观为波浪形，其抗拉强度为2500MPa，长度为16mm，截面为圆弧形，宽度为3mm，厚度为0.2～0.4mm，端部弯钩长度1.5mm，设有2个波峰6，波高0.6mm，由钢锭铣削得到。

对比例1

作为比对的微丝钢纤维由广东盖特奇新材料有限公司提供，镀铜平直型，直径为0.22mm，长度为13mm，抗拉强度为2700MPa。

本实用新型优势体现于超高性能混凝土的应用中，故将实施例1-3所述钢纤维掺入超高性能混凝土中并与比例1进行对比，分析其力学性能差异。

下述超高性能混凝土基体采用42.5R硅酸盐水泥，最大粒径为1.18mm的石英砂，硅灰为原状灰，聚羧酸减水剂水剂，自来水。

共设计了4组掺入不同类型钢纤维的超高性能混凝土配比，每组配比的比例在表1给出，各组分按重量比例份数给出，表2为各编号的铣削钢纤维超高性能混凝土的性能。

表1超高性能混凝土配合比

序号	水泥	硅灰	砂	减水剂	水	钢纤维
							1.微丝钢纤维(对比例1)	800	200	1195	50	157	150
2.铣削平直型钢纤维(实施例1)	800	200	1195	50	157	150
							3.铣削拱型钢纤维(实施例2)	800	200	1195	50	157	150
4.铣削波浪型钢纤维(实施例3)	800	200	1195	50	157	150

表2超高性能混凝土性能

序号	初裂强度(MPa)	抗压强度(MPa)	相对磨损量(％)
				1.微丝钢纤维(对比例1)	9.2	150	100
2.铣削平直型钢纤维(实施例1)	11.3	168	88.5
				3.铣削拱型钢纤维(实施例2)	12.1	157	87.1
4.铣削波浪型钢纤维(实施例3)	12.8	159	89.3

上述四组超高性能混凝土中，由于铣削钢纤维与UHPC良好的界面粘结性能，大大加强了UHPC的初裂强度，其中波浪形铣削钢纤维的初裂强度最高。

实施例4

如图6所示，本实用新型一种用于超高性能混凝土的铣削型钢纤维可用于耐磨地坪的领域，耐磨地坪包括铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层7、增强钢筋网架8、普通混凝土基层9、横向钢筋10、纵向钢筋11、加强连接用短钢筋 12。

本实施例所以超高性能混凝土配合比及性能如表1和表2。耐磨性能试验按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30—2005)采用质量损失法，尺寸采用150×150×150mm立方体标准试件，每种配合比制作3组试件并取平均值。

浇筑普通混凝土基层，放置已经绑扎好的增强钢筋网架，迅速浇筑铣削型钢纤维增强超高性能混凝土形成面层，其中铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层厚度为80mm。

增强钢筋网架中横向钢筋10和纵向钢筋11的规格均为12@200，横向钢筋 10为U型，纵向钢筋11位于U型开口处，适用于铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层厚度为60～100mm。

如表2所示，本实施例通过掺加铣削型钢纤维在超高性能混凝土中，在不使用层间粘结剂的情况下降低耐磨地坪在疲劳作用下的质量磨损，减小细小裂缝的产生及冲击下可能造成的损伤。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铣削型钢纤维，其特征在于，包括截面为圆弧形或矩形的钢纤维本体，所述钢纤维本体为平直形、拱形或波浪形，其上下表面或全表面粗糙，两端带有端勾。

2.根据权利要求1所述一种铣削型钢纤维，其特征在于，所述铣削型钢纤维，长度为12～22mm，截面宽度为2～3mm，截面厚度为0.2～0.4mm，端部弯钩长度1～2mm。

3.根据权利要求1所述一种铣削型钢纤维，其特征在于，所述钢纤维本体为平直形，其直线部分长度≥纤维总长的2/3。

4.根据权利要求1所述一种铣削型钢纤维，其特征在于，所述钢纤维本体端勾为折线形，直线部分可扭转。

5.根据权利要求1所述一种铣削型钢纤维，其特征在于，所述钢纤维本体为拱形，拱形弧度为25～45°。

6.根据权利要求1所述一种铣削型钢纤维，其特征在于，所述钢纤维本体为波浪形，设有2个波峰，波高为0.6～1.2mm。

7.一种超高性能混凝土耐磨地坪，其特征在于，包括普通混凝土基层、增强钢筋网架和铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层，所述增强钢筋网架位于超高性能混凝土层内，并通过连接件与普通混凝土连接，所述铣削钢纤维为权利要求1～6所述铣削型钢纤维。

8.根据权利要求7所述一种超高性能混凝土耐磨地坪，其特征在于，铣削型钢纤维增强超高性能混凝土面层的厚度为30～100mm。

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