一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋的制作方法

本实用新型涉及一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，属于新型复合材料领域。

背景技术：

在抵抗混凝土的裂缝时，传统结构型钢纤维(长度不小于3cm,长径比不小于50，主要用于抵抗或限制结构裂缝的扩展并改善混凝土结构构件开裂后韧性的纤维)与玄武岩纤维具有不同的优势；钢纤维具有较高的抗拉强度(1000N/mm²左右)；屈服强度后仍有显著的塑性变形性能。此外，端部弯钩形或波浪形的钢纤维与混凝土界面之间存在较好的粘结性能(图1)；但钢纤维存在锈蚀的问题，由于混凝土结构在正常使用阶段是带裂缝工作的；裂缝的出现加剧了钢纤维锈蚀引起的混凝土结构耐久性降低，尤其是沿海高温、高湿、高盐环境的共同作用将加剧混凝土裂缝处钢纤维的锈蚀与钢纤维混凝土结构耐久性的劣化。

玄武岩纤维具有高强(抗拉强度>3000N/mm²)、轻质(2.6-2.8g/cm³)、耐腐蚀等优点，但玄武岩纤维是一种线弹性材料，破坏时有较为明显的脆性特征(图2)且其作为短切纤维使用时，由于单丝直径很小，弹模(80-100GPa)及刚度较低，与混凝土共同作用时存在下列问题：搅拌时分散困难、易结团，纤维掺量难以提高，对基体的增强增韧效果十分有限；且其与基体的粘结性能主要由纤维表面的摩擦力提供。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服钢纤维和玄武岩短切纤维在各自性能上的缺陷及在混凝土中单独使用时的不足，制备出一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，掺入混凝土基体中不易结团，不发生脆断，且与基体间具有良好的粘结性能，能够显著改善混凝土的强度、提高混凝土在静载及冲击荷载下的韧性、吸收能量的性能、抗裂性和耐久性。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，包括芯柱1、纤维包覆层2、粘结浸润层3。所述的芯柱1为结构型钢纤维，纤维长度30-60mm、直径0.5-0.9mm、长径比不小于50；玄武岩连续纤维沿结构型钢纤维面螺旋缠绕包覆形成纤维包覆层2；包覆纤维包覆层2的芯柱1在粘结浸润剂中进行浸润、粘结，形成粘结浸润层3，烘干硬化后得到微筋。

所述的结构型钢纤维包括端部弯钩形钢纤维、波浪形钢纤维、压棱形钢纤维。

当结构型钢纤维为端部弯钩形钢纤维时，结构型钢纤维表面还需进行压痕处理，压痕深度0.1-0.2mm，压痕长度3-5mm，间距10-15mm；压痕处钢纤维的等效直径不低于压痕前钢纤维直径的80％。

所述的粘结浸润剂为树脂。

本实用新型的效果和益处：

1)本实用新型涉及的微筋采用压痕处理的结构型钢纤维作为芯柱，保证了微筋的刚度、良好的塑性变形能力及其它物理、力学性能，掺入混凝土基体中不易结团，不发生脆断，且与混凝土基体间具有良好的粘结性能，能够显著改善混凝土的强度、提高混凝土在静载及冲击荷载下的韧性、吸收能量的性能、抗裂性。

2)本实用新型涉及的微筋采用玄武岩连续纤维作为包覆层，克服了钢纤维的锈蚀问题，保证了微筋在混凝土裂缝处具有良好的耐腐蚀性，可改善混凝土的耐久性，为其在海洋及岛礁工程中高温、高湿、高盐环境下的应用奠定了基础。

3)不同纤维混杂体系具有下列优点：i)可优化不同纤维材料的性能；ii)不同纤维对混凝土性能产生的正混杂效应，1+1>2。

将具有不同特性的两种材料合成为一种复合材料，使其具有不同材料的不同优势，例如：本实用新型涉及的微筋既具有钢纤维的韧性、又具有玄武岩纤维的高强与耐腐蚀性能；还可在军事工程中降低保障难度，使后勤保障简单化，减轻战时工事抢修的保障压力。

附图说明

图1为纤维限制混凝土裂缝示意图。

图2为玄武岩纤维与钢纤维的应力-应变关系曲线对比。

图3为本实用新型第一实施例的示意图。

图4为本实用新型第二实施例的示意图。

图5端部弯钩形钢纤维、微筋增强混凝土及素混凝土荷载-挠度全曲线对比图。

图6波浪形钢纤维、微筋增强混凝土及素混凝土荷载-挠度全曲线对比图。

图中：1芯柱、2纤维包覆层、3粘结浸润层。

具体实施方式:

以下结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，包括芯柱1、纤维包覆层2、粘结浸润层3。所述的芯柱1为端部弯钩形钢纤维，纤维长度35mm，直径0.55mm，端部弯钩形钢纤维表面的压痕深度0.1mm，压痕长度4mm，压痕间距10mm；玄武岩连续纤维沿结构型钢纤维面螺旋缠绕包覆形成纤维包覆层2；包覆纤维包覆层2的芯柱1在树脂中进行浸润、粘结，形成粘结浸润层3，烘干硬化后得到微筋，如图3所示。

图5为该端部弯钩形钢纤维、微筋增强混凝土及素混凝土的荷载-挠度全曲线的对比图，从图中能够看出，与传统的端部弯钩形钢纤维相比，本实用新型提供的微筋表面的纤维包覆层和粘结浸润层使得微筋在混凝土裂缝处具有良好的耐腐蚀性，能够显著改善纤维及混凝土的耐久性。此外，相同掺量下微筋对混凝土的增强增韧效果更加显著，50kg/m³掺量的微筋对混凝土强度及韧性的影响优于掺量为50kg/m³的端部弯钩形钢纤维。

实施例2

一种玄武岩纤维缠绕包覆结构型钢纤维芯柱的微筋，包括芯柱1、纤维包覆层2、粘结浸润层3。所述的芯柱1为波浪形钢纤维，纤维长度30mm，直径0.66mm；玄武岩连续纤维沿结构型钢纤维面螺旋缠绕包覆形成纤维包覆层2；包覆纤维包覆层2的芯柱1在树脂中进行浸润、粘结，形成粘结浸润层3，烘干硬化后得到微筋，如图4所示。

图6为该波浪形钢纤维、微筋增强混凝土及素混凝土荷载-挠度全曲线对比图。从图中能够看出，与传统的波浪形钢纤维相比，本实用新型提供的微筋表面的纤维包覆层和粘结浸润层使得微筋在混凝土裂缝处具有良好的耐腐蚀性，改善了纤维及混凝土的耐久性。此外，相同掺量下微筋对混凝土的增强增韧效果更加显著，40kg/m³掺量的微筋对混凝土强度及韧性的影响优于掺量为40kg/m³的波浪形钢纤维。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，但并不能因此而理解为对本实用新型专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本实用新型的保护范围。