[实用新型]一种螺旋纤维

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纤维材料，特别涉及一种螺旋纤维。

背景技术

利用架桥机制(纤维在裂缝上架桥以及将张应力转移到开裂截面的能力)将不连续的短纤维随意掺入混凝土中，得到的复合材料是纤维增强混凝土，将短纤维掺入混凝土中可提升混凝土的材料性能。在出现微裂缝时，纤维可以避免裂缝扩大，增加混凝土的极限强度。若纤维和填缝材料的综合性能良好，可以控制微裂缝继续扩大，推迟宏裂隙的形成从而增加混凝土的断裂后韧性和延性。这样就能通过减小裂缝的宽度和间距达到控制混凝土的裂缝的目的。减小裂缝宽度能够降低化学物质和水对结构的不利影响，从而提升结构的长期使用性能。纤维的这种性能可以用来提升钢筋混凝土结构的耐用性和适用性，保持原设计的使用年限。

大量研究发现纤维(包括钢制品和合成制品)可以作为二次钢筋的替代品，如防缩钢筋和温度钢筋。研究表明，加入钢纤维后不仅可以降低钢筋混凝土结构中箍筋的使用数量，还能减少横剪切力钢筋的使用，同时提升结构的整体延性，控制裂缝扩大。但由于商业化纤维的效益成本比率，纤维增强混凝土未能在大型结构中应用。市场上的大多数纤维，如端钩纤维和卷曲钢纤维以及聚丙烯纤维的实际用量不能显示出其有利的结构性能，而具有较好结构性能纤维的价格又较高，如合股纤维，同时在混凝土合成组成中的比例又有严格要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有螺旋结构的纤维，其用于水泥或塑料等基质结构中，可提高材料性能。

基于上述问题，本实用新型提供的技术方案是：

一种螺旋纤维，所述纤维的中心线在三维空间中的几何结构为：

其中，x、y和z分别代表螺旋的任一点在三维空间中的坐标，分别是A域中t的函数。

在其中的一些实施方式中，所述纤维的中心线在三维空间中的几何结构为：

其中，D是螺旋纤维的直径，c是无量纲常数，2πc等于螺旋相邻两圈对应点在中径上的轴向距离。

在其中的一些实施方式中，所述纤维的几何指数参数G_I为：

其中，

N为纤维圆周的数量，N的范围为0～40；

OD为纤维外径，OD的范围为0.2～10mm；

WD_eq.为单线直径，WD_eq.的范围为0.1～1.2mm；

L_f为纤维长度，L_f的范围为4～60mm；

G_I的范围为0～20。

在其中的一些实施方式中，所述纤维采用包括金属、玻璃、碳、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃或聚乙烯醇材料制成。

在其中的一些实施方式中，所述纤维应用于水泥或塑料基质中。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

采用本实用新型的技术方案，该螺旋纤维具有良好的拉拔性能，将其掺入水泥或塑料等基质中，可提高材料的性能，增加基质的极限强度与韧性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种螺旋纤维的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中万能测试机中夹持装置的投影结构示意图；

图3为本实用新型实施例中万能测试机中夹持装置的实体结构示意图；

图4为本实用新型实施例中螺旋纤维的拉拔性能曲线图；

图5为本实用新型实施例中弯曲实验装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中采用螺旋纤维与市场现有纤维的混凝土块

的抗弯性能对比图；

图7为本实用新型实施例中临界挠度测试装置的示意图；

图8(a)、8(b)为本实用新型实施例中横梁的临界剪切力性能曲线图；

图9为本实用新型实施例中横梁的临界挠度性能曲线图；

其中，

1、10、混凝土块；2、螺旋纤维；3、塑料分离装置；4、钢棒；5、拉拔测试螺丝钳；6、11、滚动支座；7、12、加载辊；8、支架；9、14、线性位移传感器；13、横梁；15、锚筋；16、抗拉钢筋。

具体实施方式