CN102603221A - 表面粗糙型钢纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面粗糙型钢纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）将直径为0.30～0.90mm的钢丝表面除油，并用水冲洗至钢丝表面呈中性；（2）将钢丝放入电镀浴槽进行镀铜；（3）镀铜完成后，清洗表面的残留物，对钢丝表面进行干燥；（4）将粗糙度≥25μm的钢丝压制成型、切断，即得。本发明方法加工工艺简单，生产效率高，制得的表面粗糙型钢纤维应用于混凝土时能够提高与混凝土基体的粘接强度及自身的耐锈蚀能力，提升钢纤维混凝土的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面粗糙型钢纤维的制备方法，更具体是涉及一种应用于混凝土的表面粗糙型钢纤维的制备方法。
背景技术
钢纤维掺入混凝土已被广泛应用，与未掺加钢纤维的普通混凝土相比，抗裂、增韧的效果非常明显。但随着工程对建筑材料要求的日益提高，钢纤维与混凝土的粘结强度低及自身易锈蚀的缺陷，局限了钢纤维的使用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种表面粗糙型钢纤维的制备方法，使其应用于混凝土时能够提高钢纤维与混凝土基体的粘接强度及自身的耐锈蚀能力，提升钢纤维混凝土的综合性能。
现有技术中，应用于混凝土的钢纤维未经过加工，表面为光滑型的，发明人在研究中发现：在钢纤维的表面增加粗糙度可以增加与混凝土基材的摩擦阻力，在混凝土承受荷载时，增大了的摩擦阻力能够有效地抑制和减缓混凝土裂缝的形成与发展，从而提高混凝土的抗裂性能。本发明中，发明人采用在钢纤维表面增加一个粗糙的镀铜层来增加表面的粗糙度。现有技术中，尽管已有镀铜钢纤维的出现，但应用不同，而且其目的均是为了得到表面较为光滑的镀层，本发明得到的表面粗糙型镀铜钢纤维在那些领域并不被接受。
本发明的技术方案如下：
一种表面粗糙型钢纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将直径为0.30～0.90mm的钢丝表面除油，并用水冲洗至钢丝表面呈中性；
(2)将钢丝放入电镀浴槽进行镀铜；
(3)镀铜完成后，清洗表面的残留物，对钢丝表面进行干燥；
(4)将粗糙度≥25μm的钢丝压制成型、切断，即得表面粗糙型钢纤维。
步骤(2)中电镀电流控制在230～270A，电压控制在1.5～2.5V，在这个范围内电镀效果最好。
步骤(2)中电镀液中的PH值为8.5～9.0，电镀液中的硫酸铜浓度为200±10g/L，同时满足这两者要求，有利于铜在钢丝表面的沉积。
步骤(2)中电镀时间控制为15～20s，本发明中电镀时间控制为15～20s，在此范围内，镀铜层的粗糙度最佳。
步骤(2)中电镀温度控制在40±2℃，在此温度下，有利于电镀的进程。
步骤(3)中，钢丝表面的干燥可采用热风烘、吹的方式。
步骤(4)中，可将粗糙度≥25μm的钢丝按所需形状(如平直型、弓型、压痕型、波浪型、端勾型等)、长度压制成型、切断。压制成型所用的设备为钢纤维领域常用的碾压成型设备。钢丝的表面粗糙度可通过与粗糙度为25μm的表面粗糙度样块比较判断是否≥25μm。
本发明有如下优点：
1、加工工艺简单，生产效率高。
2、本发明的粗糙表面镀层增大了与混凝土基材的摩擦阻力，在混凝土承受荷载时，增大了的摩擦阻力(即钢纤维与混凝土的粘结力)能够有效地抑制和减缓混凝土裂缝的形成与发展，从而提高混凝土的抗裂性能。试验证明，粗糙表面钢纤维与混凝土的粘结强度约是光滑表面钢纤维的110％。
3、本发明的粗糙表面镀层与混凝土有良好的粘结性能，因此纤维拔出的功耗增加，达到了增韧的目的。
4、镀铜层提高了钢纤维的耐锈、蚀能力，降低和延缓了因钢纤维锈蚀引起的混凝土综合性能下降的程度。
附图说明
图1未掺加钢纤维的混凝土的荷载-挠度曲线图。
图2掺有表面平滑型钢纤维的荷载-挠度曲线图。
图3掺有表面粗糙型钢纤维的荷载-挠度曲线图。
具体实施方式
下面用实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于本发明而不是限制本发明。
实施例1
将直径为0.60mm的钢丝通过碱性溶液进行表面除油，用水清洗至表面呈中性，将清洗后的钢丝放入电镀浴槽镀铜，电镀液的PH值为8.5，电镀液中硫酸铜浓度为200g/L，主镀电流控制在230A，浴槽电压控制在2V，电镀的时间为18s，电镀过程的温度设置为38℃，镀铜完成后，用水清洗表面残留物，采用热风吹干钢丝的表面，然后与粗糙度为25μm的表面粗糙度样块比较，测得钢丝的表面粗糙度≥25μm后将钢丝压制成型并切断，得到长度为30mm的弓型钢纤维。
实施例2
将直径为0.90mm的钢丝通过碱性溶液进行表面除油，用水清洗至表面呈中性，将清洗后的钢丝放入电镀浴槽镀铜，电镀液的PH值为8.8，电镀液中硫酸铜浓度为210g/L，主镀电流控制在250A，浴槽电压控制在1.5V，电镀的时间为20s，电镀过程的温度设置为40℃，镀铜完成后，用水清洗表面残留物，采用热风吹干钢丝的表面，然后与粗糙度为25μm的表面粗糙度样块比较，测得钢丝的表面粗糙度≥25μm后将钢丝压制成型并切断，得到长度为60mm的弓型钢纤维。
实施例3
将直径为0.30mm的钢丝通过碱性溶液进行表面除油，用水清洗至表面呈中性，将清洗后的钢丝放入电镀浴槽镀铜，电镀液的PH值为9.0，电镀液中硫酸铜浓度为190g/L，主镀电流控制在270A，浴槽电压控制在2.5V，电镀的时间为15s，电镀过程的温度设置为42℃；镀铜完成后，用水清洗表面残留物，采用热风吹干钢丝的表面，然后与粗糙度为25μm的表面粗糙度样块比较，测得钢丝的表面粗糙度≥25μm后将钢丝压制成型并切断，得到长度为25mm的弓型钢纤维。
本发明的的优势体现在混凝土/砂浆的应用上，故将上述实施例与表面平滑型钢纤维掺入混凝土中，对比其力学性能的差异。
1、配制钢纤维混凝土，20L混凝土的试验配方见表1：
表1
注：上表中的数字单位均为kg。
(1)抗折强度、抗压强度测试
混凝土标准养护28天后，依照《CECS13-2009钢纤维混凝土试验方法标准》进行力学性能测试，测试结果见表2：
表2
| 序号 | 抗折强度/MPa | 抗压强度/MPa |
| 1、基准 | 100％ | 100％ |
| 2、平滑型 | 118.9％ | 107.2％ |
| 3、实施例1 | 129.6％ | 110.5％ |
注：以未掺加纤维的混凝土强度作为基准100％，其它钢纤维混凝土与之类比，得到以上数据。
(2)弯曲韧性测试
将实施例1、表面平滑型钢纤维掺入混凝土中，根据ASTM C 1018-98标准，实验测得未掺加钢纤维的混凝土、掺有表面平滑型钢纤维的混凝土以及掺有实施例1表面粗糙型的混凝土的荷载-挠度曲线分别见图1、图2和图3，图中阴影部分面积的大小反映混凝土弯曲韧性的强弱，面积越大，弯曲韧性越好。通过比较、计算面积可知：未掺加纤维的混凝土的弯曲韧性最差，表面粗糙的实施例1与表面平滑型钢纤维相比，混凝土的弯曲韧性提高了约20％。
2、配制钢纤维活性粉末混凝土，1L的试验配方见表3：
表3
| 水泥 | 硅灰 | 粉煤灰 | 砂 | 水 | 减水剂 | 钢纤维掺量 | |
| 1、基准 | 0.55 | 0.15 | 0.3 | 1.2 | 0.1767 | 0.0333 | 0.078 |
| 2、表面平滑型 | 0.55 | 0.15 | 0.3 | 1.2 | 0.1767 | 0.0333 | 0.078 |
| 3、实施例2 | 0.55 | 0.15 | 0.3 | 1.2 | 0.1767 | 0.0333 | 0.078 |
注：上表中的数字单位均为kg。
活性粉末混凝土蒸汽养护7天后，依照《CECS13-2009钢纤维混凝土试验方法》进行力学性能测试，测试结果见表4：
表4
注：以未掺加纤维的混凝土强度作为基准100％，其它钢纤维混凝土与之类比，得到以上数据。
Claims (5)
1.一种表面粗糙型钢纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将直径为0.30～0.90mm的钢丝表面除油，并用水冲洗至钢丝表面呈中性；
（2）将钢丝放入电镀浴槽进行镀铜；
（3）镀铜完成后，清洗表面的残留物，对钢丝表面进行干燥；
（4）将粗糙度≥25μm的钢丝压制成型、切断，即得表面粗糙型钢纤维。
2.如权利要求1所述的表面粗糙型钢纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中电镀电流为230～270A，电压为1.5～2.5V。
3.如权利要求1所述的表面粗糙型钢纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中电镀液的PH值为8.5～9.0，电镀液中的硫酸铜浓度为200±10g/L。
4.如权利要求1所述的表面粗糙型钢纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中电镀时间为15～20s。
5.如权利要求1至4中任一项所述的表面粗糙型钢纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）中电镀温度为40±2℃。
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Effective date of registration: 20140526 Address after: 211103, No. 59 West Wan An Road, Jiangning District, Jiangsu, Nanjing Patentee after: Jiangsu Subute New Materials Co., Ltd. Address before: 210008 No. 12 West Beijing Road, Jiangsu, Nanjing Patentee before: Jiangsu Bote New Materials Co., Ltd. Patentee before: Jiangsu Subute New Materials Co., Ltd. Patentee before: Jiangsu Provincial Architectural Science Institute Ltd. Patentee before: Nanjing Daolu Construction Material Factory |
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Address after: No.6 shuiyougang, Gulou District, Nanjing City, Jiangsu Province 210013 Patentee after: JIANGSU SUBOTE NEW MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 211103, No. 59 West Wan An Road, Jiangning District, Jiangsu, Nanjing Patentee before: JIANGSU SUBOTE NEW MATERIALS Co.,Ltd. |