[发明专利]用于增强混凝土或砂浆的具有扁平段的钢纤维

说明书

技术领域

本发明涉及用于增强混凝土或者砂浆的钢纤维，所述钢纤维具有中间部分和至少一个锚固端，其中，中间部分具有至少一个扁平段。根据本发明的钢纤维当被嵌入混凝土或者砂浆中时在正常使用极限状态（SLS）和承载能力极限状态（ULS）下显示出良好性能。本发明还涉及包括所述钢纤维的混凝土或者砂浆结构。

背景技术

混凝土是具有低拉伸强度和低应变能力的脆性材料。为了提高混凝土的诸如拉伸强度和应变能力之类的性能，已经开发出了纤维增强混凝土且更特别是金属纤维增强混凝土。现有技术已知的是，诸如纤维浓度、纤维几何形状和纤维纵横比之类的纤维特性极大地影响增强混凝土的性能。

关于纤维的几何形状，众所周知的是，具有不同于直线形状的形状的纤维在混凝土或者砂浆中提供了更好的纤维锚固性。此外已知，优选的是当添加到混凝土或砂浆中或者与其混合时不易于形成球的纤维。现有技术中已知多种不同纤维几何形状的实例。例如，有在整个长度上或者在长度的一部分上具有波浪形的纤维。WO84/02732中描述了在整个长度上成波浪形的钢纤维的实例。此外，现有技术中已知具有钩状端部的纤维。例如，在US 3,942,955中描述了这种纤维。类似地，有横截面轮廓在长度上变化的纤维，例如，具有增厚段和/或扁平段的纤维。如US 4,883,713中描述的，具有增厚段的钢纤维的实例是在每个末端具有钉头形增厚段的钢纤维。日本专利JP6-294017描述了在整个长度上扁平的钢纤维。德国实用新型G9207598描述了具有钩状端部的钢纤维的仅仅中间部分扁平。US 4,233,364描述了直线形钢纤维，其具有扁平端部和在基本上垂直于扁平端部的平面中的凸缘。从EP 851957和EP 1282751已知具有扁平钩状端部的钢纤维。

现有技术已知的用于混凝土增强的纤维在已知应用领域中表现很好，如工业化做地板、喷射混凝土、铺路面…。然而，现有技术已知纤维的缺点是当使用低或者中等纤维掺量时在承载能力极限状态（ULS）下性能比较低。对于更高要求的结构应用，如梁和升起式板坯，使用高的掺量来提供在ULS下所需的性能，一般为0.5vol%（40kg/m³）以上，且高达1.5vol%（120kg/m³）也不稀奇。高的掺量不利于钢纤维增强混凝土的混合和浇注。某些现有技术的纤维不能在ULS下适用，因为它们在低于ULS所要求的裂纹张开位移（CMODs）下断裂。其它纤维如带钩状端部的纤维在ULS下表现不好，因为它们设计成能被拔出。

发明内容

本发明的目的是提供用于增强混凝土或者砂浆的钢纤维，避免了现有技术的缺陷。

另一目的是提供这样的钢纤维，其能够在根据欧洲标准EN 14651（2005年6月）的三点弯曲试验期间桥接大于0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm或者甚至大于3mm的裂纹张开位移。

本发明的另一目的是提供在混凝土或者砂浆中显示出良好锚固性的钢纤维。

另一目的是提供当混入到混凝土或者砂浆中时不易于形成球的钢纤维。

此外，本发明的目的是提供这样的钢纤维，其可以被有利地用于结构应用，其中，以钢纤维的低或者中等掺量（一般为1vol%钢纤维或者0.5vol%钢纤维）使用所述钢纤维。

另外，另一目的是提供这样的钢纤维，其允许减少或者避免用钢纤维增强的开裂混凝土在张力区域中的蠕变行为。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于增强混凝土或者砂浆的钢纤维。所述钢纤维包括中间部分、位于中间部分的一端处的第一锚固端和位于中间部分的另一端处的第二锚固端。中间部分具有长度L。中间部分包括第一扁平段、第二扁平段和中央段。第一扁平段具有长度l_fl1。第二扁平段具有长度l_fl2。中间部分的中央段具有长度l’。中央段位于第一扁平段和第二扁平段之间。第一扁平段靠近但不紧邻第一锚固端，并且第二扁平段靠近但不紧邻第二锚固端。中央段具有至少1000MPa的拉伸强度R_m和至少2.5%的最大载荷伸长率A_g+e。

优选是，中间部分的中央段，即中间部分的在第一扁平段和第二扁平段之间的段，构成中间部分的主要部分。优选是，中央段的长度（l’）除以中间部分的长度（L）的比值（=比值l’/L）大于0.50。更优选是，比值l’/L大于0.55、大于0.60、大于0.65、大于0.70或者甚至大于0.75。长度l’优选介于10到40mm的范围，更优选介于25到40mm的范围。