一种高性能钢筋及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高性能钢筋及其制备方法，其加工工艺的步骤如下：（1）将高碳钢线材（盘条）经过酸洗、磷化、拉拔、退火、再拉拔、再退火等工序制成直径为1±0.1mm的钢丝；（2）将钢丝表面处理后电镀铜再冷拉成0.2～0.25mm的高强微细钢丝；（3）5～9根镀铜微细钢丝单向加捻成单层螺旋状股线，多股股线再双向交互拧绕构成多层麻花状的高性能钢筋。本发明一种高性能钢筋，具有超高的抗拉强度；凹凸不平的表面与混凝土的粘结性能优良；镀铜表面耐锈蚀，保障钢筋的长期使用寿命。
【专利说明】一种高性能钢筋及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高性能钢筋及其制备方法，属于建筑材料【技术领域】的土木结构工 程材料，更具体涉及一种能够与混凝土材料牢固粘结、耐锈蚀、高抗拉强度的高性能钢筋。
【背景技术】
[0002] 目前，我国正处于城镇化快速发展的历史阶段，城镇化水平不断提高，对建筑用钢 材的需求量较大，建筑用钢所占比重约占钢材总消费量的50%。随着房屋建设的持续发展， 螺纹钢消费量也有较大幅度的提升，占建筑用钢的40?50%。
[0003] 建筑工程质量要求的提高对钢筋的屈服强度的要求也越来越高，目前大量使用的 是高强钢筋，其屈服强度为400MPa级(对应抗拉强度为540 MPa)，新研发的高性能抗震钢 筋的屈服强度为500MPa级(对应抗拉强度为630MPa)。普通钢筋因其相对平整的表面与混 凝土的粘结性能不够好，混凝土的抗裂性能与韧性的提升空间小。另外钢筋的的锈蚀也严 重影响了混凝土结构的耐久性，尤其是在桥梁、海港工程、水利工等各种设施更是如此。
[0004] 专利CN 101988172B公开了高强抗震钢筋及其制造方法，钢筋的屈服强度为 500?1200MPa，强度不够高；CN 100558479C公开了预应力铝包钢绞线，其铝外保护层 的抗氧化性弱，抗拉性能差；CN 101403119B公开了用77MNA钢生产高强度钢绞线工艺， 采用镀锌防锈蚀，但在酸性条件下，会发生化学反应产生气体，对混凝土强度不利；CN 201330471Y公开了高强度低松弛预应力钢绞线，为解决与混凝土结合力较低的问题在钢 丝上设有最大深度为0. Imm的刻痕，其落差小且对钢筋本身有损伤。所述关于钢绞线的专 利都是单向加捻，结构紧密度差。以上专利对钢丝的电镀前处理一般采用酸洗除锈+碱性 除油的方法，工艺繁琐，污染大。
[0005] 当前钢筋存在的这些弱点限制了土木工程建筑对现代高性能混凝土的更高要求 及更快的发展。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种高性能钢筋，其最小组成单位是抗拉强度超过 2800MPa的高强微细钢丝，由其加捻、拧绕而成的等效直径为6?20mm的钢筋，抗拉强度可 达 2000MPa。
[0007] 本发明所述的高性能钢筋由多股钢丝束双向交互拧绕而成，每股钢丝束由直径为 0. 2?0. 25mm的5到9根高强微细钢丝组成，所述钢筋的轴向为螺旋麻花状。
[0008] 所述钢筋的最小组成单位是抗拉强度> 2800MPa的高强微细钢丝。
[0009] 本发明所述的钢丝选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、 退火热处理得到直径为l±〇. Imm的钢丝；后冷拉成为直径为0. 2?0. 25mm的钢丝。
[0010] 本发明所述钢绞线的轴向为螺旋麻花状，凹凸不平的线性表层及钢丝间的缝隙增 大了钢筋与混凝土的粘结面积，提高了钢筋与混凝土的粘结性能，从而提高混凝土的抗裂 性能。
[0011] 所述高性能钢筋的等效直径为6?20mm。
[0012] 作为改进，直径为1±0. Imm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0. 2?0. 25mm的高 强微细钢丝； 作为改进，在每根钢丝的表面镀铜，铜层的厚度25?35 μ m，表面的镀铜层提高了钢筋 的耐锈蚀能力，延长了钢筋的使用周期，减少因维修或更换而投入的大量人力、物力。
[0013] 本发明还提供一种高性能钢筋的制备方法，包括如下工艺步骤：（1)将高碳钢线 材(盘条）经过酸洗、磷化、拉拔、退火、再拉拔、再退火等工序制成直径为l±〇. Imm的钢丝； (2)将钢丝表面处理后电镀铜再冷拉成直径为0. 2?0. 25mm的高强微细钢丝；（3) 5?9 根镀铜微细钢丝单向加捻成单层螺旋状股线，多股股线再双向交互拧绕构成多层麻花状的 高性能钢筋。
[0014] 本发明与混凝土的粘接强度与锚固作用明显提高，可显著改善混凝土的韧性，达 到提升混凝土的综合性能的目的。其自身的高抗拉强度来能在受力相同的情况下减少钢筋 的用量，实现低碳环保，维护人类的生存环境和保障人们的健康生活。
[0015] 本发明具有如下有益效果：保证了钢筋混凝土结构的使用寿命，绿色可持续发展。
[0016] 1、本发明的抗拉强度高，承载力提高，钢筋的利用率提高，节省了钢材。在相同的 荷载条件下，降低了钢筋的用量，因施工方便而提高了生产效率。
[0017] 2、本发明的高抗拉强度提高了混凝土构件的承载力，能减小混凝土构件的截面尺 寸，降低混凝土的自重，节约资源。
[0018] 3、本发明的轴向为双向加捻螺旋型，和预应力钢绞线相比，自身的结构更紧密牢 固；和普通螺纹钢筋相比，与混凝土有更大的接触面积，展现良好的粘结性能，凹凸有致的 径向表面极大地提高了其与混凝土的握裹力，钢筋与混凝土基体脱粘的能耗增加，钢筋混 凝土的韧性显著增强。
[0019] 4、本发明的镀铜表面，有效缓解酸碱对钢筋的侵蚀，延长了使用寿命，提高建筑物 的耐久性。
[0020] 总之，本发明具有抗拉强度高、与混凝土粘结性能好、增韧效果优良、施工方便、耐 锈蚀等突出优势，有效改善混凝土结构的强度与延性，提高混凝土结构的耐久性，延长建筑 物的使用寿命，实现建筑物的绿色环保与环境的可持续发展。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明的主视图。
[0022] 图2为图1的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图1、2,对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0024] 实施例1、选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处 理得到直径为0. 9mm的钢丝；0. 9 mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0. 2mm的微细钢丝， 铜层厚度=25um ;将5根镀铜微细钢丝单向捻成钢绞线，捻距为2. 8mm，然后再把多股钢绞线 双向交互、叠加拧绕构成公称直径为6mm的高性能钢筋。
[0025] 实施例2、选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处 理得到直径为I. Omm的钢丝；I. O mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0· 22 mm的微细钢 丝，铜层厚度=30um ;将7根镀铜微细钢丝单向捻成钢绞线，捻距为3. 1mm，然后再把多股钢 绞线双向交互、叠加拧绕构成公称直径为IOmm的高性能钢筋。
[0026] 实施例3、选择钢种牌号为72A的盘条经过酸洗、水洗、皂化处理、拉拔、退火热处 理得到直径为I. I mm的钢丝；I. I mm的钢丝通过镀铜、冷拉制得直径为0. 25mm的微细钢 丝，铜层厚度=35um ;将9根镀铜微细钢丝单向捻成钢绞线，捻距为3. 5mm，然后再把多股钢 绞线双向交互、叠加拧绕构成等效直径为20mm的高性能钢筋。
[0027] 本发明的实施例只是为了简要说明其优势与特点，但并不局限于实施例的具体描 述(如材质、镀层厚度、捻距、钢丝束股数等)，相关领域的技术人员在权利要求的范围内做 出的各种调整并不影响本发明的实质内容。
[0028] 本发明的的优势体现在其自身的高抗拉强度以及与混凝土中的粘结强度上，故对 上述实施例与普通螺纹钢筋进行了两方面的对比测试：参照GB/T 228. 1-2010(金属材料室 温拉伸试验方法）测量实施例与普通螺纹钢筋的抗拉强度；将实施例与普通螺纹钢筋埋入 混凝土中，参照JTJ 270-98 (水运工程混凝土试验规程）测试对比实施例和普通螺纹钢筋 与混凝土基体粘结强度的差异。
[0029] 测试结果见表1 : 表1
【权利要求】
1. 一种高性能钢筋及其制备方法，其特征在于：由多股股线双向交互拧绕而成，每股 线由直径为0. 2?0. 25mm的5?9根高强微细钢丝加捻组成，所述钢筋的轴向为螺旋麻花 状； 其加工工艺步骤如下：（1)将高碳钢线材(盘条）经过酸洗、磷化、拉拔、退火、再拉拔、 再退火等工序制成直径为l±〇. 1mm的钢丝；（2)将钢丝表面处理后电镀铜再冷拉成直径为 0. 2?0. 25mm的高强微细钢丝；（3)5?9根镀铜微细钢丝单向加捻成单层螺旋状股线，多 股股线再双向交互拧绕构成多层麻花状的高性能钢筋。
2. 根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：最小组成单位是抗拉强度> 2800MPa的高强微细钢丝。
3. 根据权利要求1所述的高性能钢筋，其特征在于：所述每根钢丝的表面镀铜，铜层的 厚度25?35 u m。
4. 根据权利要求1、3所述的高性能钢筋，其特征在于：所述高强微细钢丝为 0=1 ±0. 1mm的钢丝在镀铜后经冷拉得到的0=0. 2?0. 25 mm的高强微细钢丝。
5. 根据权利要求1所述的高性能钢筋制备方法，其特征在于：步骤（1)中原材料选用 72A钢，经过两道拉拔、两次回火，得到0=1 ±0. 1mm的钢丝； 第一道拉拔压缩率约为78. 8%，第二道拉拔压缩率约为89. 0% ;回火的温度控制在 400±50°C。
6. 根据权利要求1所述的高性能钢筋制备方法，其特征在于：步骤（2)中钢丝电镀前使 用"二合一"酸性除油液，该处理液由非离子型和阴离子型表面活性剂、无机酸和缓蚀剂三 大部分组成，兼有除油和除锈双重功能。
7. 根据权利要求1所述的高性能钢筋制备方法，其特征在于：步骤（2)中电镀液中铜离 子的浓度为60?70g/L，游离氰化钠的浓度为45?55g/L，电镀液的PH值为8. 0?9. 0， 温度为55?65°C，阴极电流密度6?9 A / dm2。
8. 根据权利要求1所述的高性能钢筋制备方法，其特征在于：步骤（3)中微细钢丝采用 单向加捻的方式，捻距为2. 8?3. 5mm ;微细钢丝加捻成的股线采用双向交互捻的方式加工 成钢筋，捻距为股线直径的6. 5?6. 8倍。
【文档编号】B21F45/00GK104372895SQ201410217414
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2014年5月21日
【发明者】刘加平, 吕进, 刘建忠, 崔巩, 李长风 申请人:江苏苏博特新材料股份有限公司