用于混凝土加固的三維形變纖維的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 依據35 U.S.C. 1 19(e)，本申請要求申請號為No. 61/759, 067，申請日為2013年 1月31日的美國臨時專利申請的優先權，并在此通過引用被并入。
技術領域
[0003] 本發明涉及一種混凝土加固構件，其被混入到混凝土中以用于增強其韌性和能量 吸收能力。
【背景技術】
[0004] 混凝土是一種相對的脆性材料，具有較差的拉伸強度。增強混凝土的韌性和能量 吸收能力的一種已知方法是在整個混凝土中分散通常為鋼制的短纖維。所述纖維通常設置 有一個或多個形變，該形變允許其更加有效地銷定在水泥基體中。
[0005] 例如申請日為1993年6月1日的美國專利No. 5, 215, 830中Cinti所述的一種典 型的纖維結構披露了一種纖維，該纖維具有一個基本上直的中心部分和兩個從中心部分橫 向偏移的末端部分。該末端部分都朝向纖維的同一側偏移。
[0006] 另一種替代結構由Over等人于1995年9月19日申請的美國專利No. 5, 451，471 所公開。Over等人公開的纖維具有沿其長度布置的平坦部分。該平坦部被示為是共平面 的，雖然該專利暗示它們反而能夠交替地轉動四分之一圈。Over等人并未建議以非90度的 任何角度旋轉該平坦部分，并且沒有給出任何暗示以表明所披露的90度旋轉是否會有任 何有益的效果。在這方面，該專利也沒有提供任何測試結果。

【發明內容】

[0007] 本發明旨在提供一種改進的混凝土加固構件結構。本發明涉及混凝土加固構件， 其沿軸延伸，并且其具有徑向遠離軸而擴展的錨定形變。特別是，本發明是針對結構，其中， 這些錨定形變被布置為圍繞軸彼此錯開，以大于0°且小于90°的角度。已經發現這種混 凝土加固構件在控制裂縫形成和擴張方面可以是非常有效的。
[0008] 于是，一方面，本發明屬于一種混凝土組合物，其包含一種混凝土基體和多個混凝 土加固構件，而每個所述混凝土加固構件包括：一個沿著軸在縱向方向上延伸的主體，并具 有一個橫向寬度；以及多個軸向間隔的錨定部分，與所述主體整體地形成；每個所述錨定 部分具有至少一個橫向延伸部分，其沿相對于主體的軸徑向延伸的相關平面在橫向方向上 突起，該橫向延伸部分的尺寸適用于錨定該混凝土加固構件以防在所述混凝土基體凝固之 后的相對軸向運動；第一所述錨定部分的橫向延伸部分的相關平面，相對于第二所述錨定 部分的橫向延伸部分的相關平面，以約±(15° -75° )的角度范圍圍繞軸徑向偏置。
[0009] 優選地，每個所述銷定部分包含：一個第一所述橫向延伸部分和一個第二所述橫 向延伸部分，每個所述橫向延伸部分從軸線朝各自的遠端周邊向外延伸；所述第一和第二 橫向延伸部分限定了一對普通平坦的或大致凹狀的主表面；其中，所述第一和第二橫向延 伸部分基本上是共平面的。
[0010] 在一個優選實施例中，每個所述錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面，相對 于所述錨定部分的每個相鄰的第一橫向延伸部分的相關平面，以約±(30° -60° )的角度 圍繞軸徑向偏置。
[0011] 在另一個優選實施例中，每個所述混凝土加固構件具有一個第一軸端和一個第 二軸端，以及其中，每個所述錨定部分但不包括最接近該混凝土加固構件的所述第二軸端 的錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面，相對于設置在軸向更接近于該混凝土加固 構件的第二軸端的所述錨定部分的連續的每一個的第一橫向延伸部分的相關平面，以約 + (30° -60° )的角度范圍圍繞軸徑向偏置。
[0012] 最優選地，該第一錨定部分的橫向延伸部分的相關平面相對于該第二錨定部分的 橫向延伸部分的相關平面，以約±45°的角度圍繞軸線徑向偏置。
[0013] 在一個實施例中，每個混凝土加固構件均具有約10mm至100mm的軸向長度；以及 其中，每個混凝土加固構件的主體具有圓形、矩形、正方形或橢圓形的橫截面，并且具有約 0. 1_至3_的橫截面寬度；以及其中，每個混凝土加固構件都具有2至4個所述錨定部分， 而每個所述錨定部分均具有于主體最大橫截面寬度約2至12倍的軸向長度；以及其中，每 個所述錨定部分均具有各自的軸向中心點，所述錨定部分的連續兩個的各自軸向中心點之 間的軸向距離為約該混凝土加固構件的軸向長度的4分之一至8分之一；以及其中，對于每 個所述錨定部分，所述主表面之間的最小距離小于主體最大橫截面寬度的4分之一；并且 其中，對于每個所述錨定部分，第一橫向延伸部分和第二橫向延伸部分的各自的遠端周邊 之間的最大距離約為主體最大橫截面寬度的1. 1至3. 0倍
[0014] 在另外一個實施例中，所述混凝土加固構件由鋼制成；每個所述混凝土加固構件 都具有約10mm至100mm的軸向長度；每個混凝土加固構件的主體是圓柱形并且具有約 0. 1_至3_的直徑；該混凝土加固構件每個都具有2至4個所述錨定部分，而每個所述錨 定部分具有約4至12倍于主體直徑的軸向長度；每個所述錨定部分具有各自的軸向中心 點，所述錨定部分的連續部分的各自的軸向中心點之間的軸向距離為該混凝土加固構件的 軸向長度的約4分之一至8分之一；對于每個所述的錨定部分，主表面之間的最小距離小于 主體直徑的4分之一；并且，對于每個所述的錨定部分，第一橫向延伸部分的各自遠端外圍 邊緣與第二橫向延伸部分之間的最大距離為主體直徑的約1. 1至3. 0倍。
[0015] 凝固的混凝土基體選擇具有約25MPa至lOOMPa之間的固化基體強度的，更優選為 約35MPa至45MPa之間的固化的基體強度的。
[0016] 優選地，所述混凝土加固構件均勾分布并隨機定向地遍布于整個混凝土組合物， 并且約占該混凝土組合物體積的〇. 1 %至3 %之間。
[0017] 另一方面，本發明屬于用于混合成混凝土組合物的一種混凝土加固構件，包含：在 縱向方向上沿軸延伸的一個主體，并具有一個橫向寬度；還有至少2個在主體上軸向間隔 的錨定部分，每個所述錨定部分都具有一個第一橫向延伸部分和一個第二橫向延伸部分， 每個橫向延伸部分都從該主體朝各自的遠端周邊沿著相對于主體的軸徑向延伸的相關平 面向外延伸，該橫向延伸部分的尺寸適用于錨定該混凝土加固構件以防在所述混凝土基體 凝固之后的相對軸向運動；一個所述錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面相對于另一 個所述錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面，以約30°至60°之間的角度范圍圍繞 軸徑向偏置。
[0018] 在一個優選實施例中，該第一橫向延伸部分和該第二橫向延伸部分基本上共平 面。
[0019] 優選地，所述第一和第二橫向延伸部分限定為一對主表面；并且其中，所述主表面 為普通平面或大致凹面，并且沒有突起。
[0020] 所述主表面之間的最大距離，其是沿一條垂直于第一橫向延伸部分的相關平面的 直線測得，為小于該主體的橫向寬度。
[0021] 在一些實施例中，所述錨定部分是通過壓縮選定的所述主體的軸向間隔部分形成 的。
[0022] 最優選地，一個所述錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面相對于另一個所述 錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面圍繞軸線徑向偏移約45°的角度。
[0023] 可選地，所述混凝土加固構件具有至少3個所述錨定部分，以及其中，一個較遠的 所述錨定部分的第一橫向延伸部分的相關平面相對于一個所述錨定部分的第一橫向延伸 部分的相關平面，以約大于0°且小于180°的角度圍繞軸徑向偏置，并且所述較遠的錨定 部分的第一橫向延伸部分的相關平面相對于另一個所述錨定部分的第一橫向延伸部分的 相關平面，以大于0°且小于180°的角度圍繞軸徑向偏置。
[0024] 在一些優選的實施例中，所述錨定部分在所述主體的軸端被間隔開。
[0025] 在一個實施例中，所述主體具有一個圓形、矩形、正方形或橢圓形的橫截面，并且 其最大橫截面寬度約為〇? 1mm至3mm ;并且其中，所述混凝土加固構件具有2至4個所述 錨定部分，而每個所述錨定部分具有于主體最大橫截面寬度約2至12倍的軸向長度；以及 其中，每個所述錨定部分均具有各自的軸向中心點，所述錨定部分的連續兩個的各自軸向 中心點之間的軸向距離為約該混凝土加固構件的軸向長度的4分之一至8分之一；以及其 中，對于每個所述錨定部分，所述主表面之間的最小距離小于主體最大橫截面寬度的4分 之一；并且其中，對于每個所述錨定部分，第一橫向延伸部分和第二橫向延伸部分的各自的 遠端周邊之間的最大距離約為主體最大橫截面寬度的1. 1至3. 0倍。
[0026] 在另一個實施例中，主體是圓柱形的，并且具有約0. 1mm至3mm的直徑；該混凝土 加固構件具有約l〇mm至100mm的軸向長度；該混凝土加固構件具有2至4個所述銷定部 分，每個所述錨定部分約4至12倍于主體直徑的軸向長度；每個所述錨定部分具有各自的 軸向中心點，所述錨定部分的連續部分的各自的軸向中心點之間的軸向距離為該混凝土加 固構件的軸向長度的約4分之一至8分之一；對于每個所