專利名稱：制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及纖維增強(qiáng)水泥漿，具體地說(shuō)是制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水 泥漿的方法及其專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
建筑工程中水泥漿的應(yīng)用較為廣泛，一般用作修補(bǔ)、灌漿、抹面或找平材料，如后 張預(yù)應(yīng)力水泥漿結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力孔灌漿、斜拉橋拉索套管灌漿、大體積水泥漿孔縫灌漿、預(yù)制 拼裝結(jié)構(gòu)的拼縫灌漿和裂縫修補(bǔ)填縫等。水泥材料的共同特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高、抗拉強(qiáng)度低、 極限應(yīng)變小和脆性大。由于這些特性，致使硬化水泥漿韌性差、易開(kāi)裂，導(dǎo)致工程質(zhì)量下降。 摻加鋼纖維是提高水泥漿抗裂性和韌性，改善抗拉性能的最有效方法之一。水泥漿中摻加 鋼纖維以后，與拉應(yīng)力方向一致的鋼纖維可以有效分擔(dān)拉應(yīng)力，對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，跨越 裂縫兩側(cè)的鋼纖維可以阻止裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，減小裂縫的寬度，從而提水泥漿的抗裂性。 但是，其中與拉應(yīng)力方向不完全一致的鋼纖維提高水泥漿抗裂性的效果隨著方向的偏離而 下降，與拉應(yīng)力方向垂直的鋼纖維對(duì)改善水泥漿的抗裂性幾乎沒(méi)有作用?，F(xiàn)有的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的制備工藝是，將水泥等原材料和鋼纖維一起混合，加 入拌和水?dāng)嚢杈鶆?，入模振搗密實(shí)，硬化成為工程材料。按照這種工藝成型的鋼纖維增強(qiáng)水 泥漿，鋼纖維在水泥漿中隨機(jī)亂向分布。實(shí)際工程中的水泥漿根據(jù)部位不同受到特定荷載 的作用方向不同，往往是一部分水泥漿長(zhǎng)期受壓而另一部分水泥漿長(zhǎng)期受拉，并且應(yīng)力方 向一般不會(huì)改變。因此，采用現(xiàn)有工藝制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，只有與拉應(yīng)力方 向一致或接近的小部分鋼纖維發(fā)揮了抗裂的作用。另一方面，有效鋼纖維的分布密度必須 達(dá)到一定值才能真正抗裂，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的解決工程中一般采用提高鋼纖維整體摻量的方 法，使得即使隨機(jī)亂向分布，沿拉應(yīng)力方向的鋼纖維仍有足夠數(shù)量，可以承擔(dān)相應(yīng)的荷載， 水泥漿的性能得以提高，這樣做的缺點(diǎn)是，水泥漿中的鋼纖維的有效利用效率很低，很大部 分鋼纖維不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，同時(shí)也導(dǎo)致鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的原材料成本大幅度增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法及其 專用設(shè)備，用這種方法和專用設(shè)備制備出的單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，其抗折強(qiáng)度比用 現(xiàn)有方法制備的鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料提高20% 100%，或節(jié)省鋼纖維25% 60%。本發(fā)明解決該技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，具體步驟如下第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質(zhì)量比為水水泥高效減水劑=0. 20 0. 60 1 0 0. 0075組成水泥 漿，在該水泥漿中摻加體積摻量0. 3% 1. 0%的鋼纖維，將鋼纖維和其它原材料投入攪拌 機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物；第二步，澆入試?；蚰０?br> 將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入非金屬試?；蚰０逯?；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試?；蚰?板置于制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈 和試模或模板一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈 通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè) 試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為 LoxiO-3T 8. OX 10_3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30 300秒，然后按順序依次關(guān) 閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試?；蚰０逑乱瞥?，切斷上述線圈的直流電源并將澆入 第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試?；蚰０逡瞥鲈摼€圈；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平，拆模和養(yǎng)護(hù)后得到單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，所述鋼纖維是長(zhǎng)度為13mm，長(zhǎng)徑比 為40，鋼纖維按符合建筑鋼材標(biāo)準(zhǔn)制成。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，所述將鋼纖維和其它原材料投入攪 拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物，其優(yōu)選的操作過(guò)程是，先將稱量好的水和高 效減水劑投入攪拌機(jī)攪拌均勻，再將稱量好的水泥投入攪拌機(jī)攪拌20 120秒，然后邊攪 拌邊投入鋼纖維，繼續(xù)攪拌60 300秒，通過(guò)調(diào)整高效減水劑摻量或用水量，控制同配比的 無(wú)纖維新拌水泥漿拌合物的流動(dòng)度在90mm 180mm的范圍內(nèi)，或者將水泥干料攪拌，邊攪 拌邊投入鋼纖維，然后加入拌合水和高效減水劑，繼續(xù)攪拌60 300秒，通過(guò)調(diào)整高效減水 劑摻量或用水量，控制同配比的無(wú)纖維新拌水泥漿拌合物的流動(dòng)度在90mm 180mm的范圍 內(nèi)。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，所述的試?；蚰０宓某叽缡?40mm X 40mm X 160mm。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，所述的鋼纖維的體積摻量是按所用 鋼材料的比重來(lái)計(jì)算的。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，所述高效減水劑見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GBJ8076。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，所述的原料水泥、高效減水劑和鋼 纖維都是普通的建筑材料，可以通過(guò)商購(gòu)獲得，所述的直流電源、線圈和振動(dòng)臺(tái)都是本技術(shù) 領(lǐng)域常用的設(shè)備，是本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以自行制作或由商購(gòu)得到的。制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，由振動(dòng)臺(tái)、線圈和直流電源構(gòu)成。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，所述振動(dòng)臺(tái)為機(jī)械式水泥漿振 動(dòng)臺(tái)，無(wú)磁力吸附，其振幅為0. 5士0. 2mm，振動(dòng)頻率為2850次/分，符合《水泥物理試驗(yàn)儀 器膠砂振動(dòng)臺(tái)》(JCT723-2005)規(guī)定或其它行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，所述線圈的匝數(shù)為100 3000 匝，長(zhǎng)度為100 550mm，其骨架中的空腔形狀和大小根據(jù)被置入其中的澆入了鋼纖維水泥 漿拌合物的非金屬試模的形狀和大小確定，允許將澆入了鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試
4模置于其中，在接通電壓為1 30伏和電流為0. 1 10安的直流電時(shí)，在該線圈的中空腔 內(nèi)會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為1. OX ICT3T 8. OX ICT3T的磁場(chǎng)。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，所述直流電源可提供輸出的電 壓為0 30伏和直流電流為0 20安。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，所述的直流電源、線圈和振動(dòng) 臺(tái)都是本技術(shù)領(lǐng)域常用的設(shè)備，是本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以自行制作或由商購(gòu)得到的。本發(fā)明的有益效果是(1)原理對(duì)鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場(chǎng)，利用纖維狀鋼材在強(qiáng)磁場(chǎng)中會(huì)被磁化，當(dāng)纖維 方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)在纖維兩端分別形成磁S極和磁N極的特性，施加外部磁場(chǎng)將水 泥漿拌合物中的鋼纖維磁化成兩端為兩極的小磁體，進(jìn)而在定向磁場(chǎng)作用下，被磁化鋼纖 維的兩端分別受到大小相等方向相反的作用力，水泥漿拌合物振動(dòng)過(guò)程中處于液化狀態(tài) 時(shí)，其中的鋼纖維在磁場(chǎng)作用力作用下會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，方向趨于與磁場(chǎng)方向一致，從而形成單 向或定向分布。由此可見(jiàn)，本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法及專用設(shè)備完全 克服了現(xiàn)有技術(shù)工藝成型的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，鋼纖維在水泥漿中隨機(jī)亂向分布，水泥漿 中的鋼纖維的有效利用效率很低，很大部分鋼纖維不能發(fā)揮應(yīng)有的作用，同時(shí)也導(dǎo)致鋼纖 維增強(qiáng)水泥漿的原材料成本大幅度增加的缺點(diǎn)，具有突出的實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)。(2)實(shí)踐發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量研究，研制出制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備。應(yīng)用 過(guò)程中根據(jù)新拌水泥漿和易性和鋼纖維的尺寸與形狀，來(lái)調(diào)整直流電源的電壓電流，以控 制線圈內(nèi)部空間中的磁感應(yīng)強(qiáng)度。實(shí)踐證明，鋼纖維水泥漿拌合物和易性越好，所需的磁場(chǎng) 磁感應(yīng)強(qiáng)度越小，反之拌合物和易性越差，則需增大電流，提高磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度。(3)效果與采用現(xiàn)有技術(shù)方法制備的鋼纖維水泥漿相比，如果所用原料配合比完全相同， 用本發(fā)明方法和專用設(shè)備制備的單向分布鋼纖維水泥漿的抗折強(qiáng)度提高了 20% 100% ； 如果產(chǎn)品抗折強(qiáng)度相同，用本發(fā)明方法和專用設(shè)備制備單向分布鋼纖維水泥漿，其中鋼纖 維用量降低25% 60%，由此可見(jiàn)，與已有技術(shù)相比本發(fā)明有顯著的進(jìn)步。(下面的實(shí)施例 將提供具體詳細(xì)的數(shù)據(jù)對(duì)比，以證明本發(fā)明有顯著的進(jìn)步。)


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的直流電源外部示意 圖。圖3是本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈示意圖。圖4是本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈橫截面示意圖。圖5是本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)示意圖。圖中，1.直流電源，2.線圈，3.振動(dòng)臺(tái)，4.電流控制旋鈕，5.開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式圖1所示實(shí)施例表明，本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備由直流 電源1、線圈2和振動(dòng)臺(tái)3構(gòu)成，其中直流電源1有交流電(AC)輸入端和直流電輸出端，直 流電輸出端接至線圈2，直流電源1的開(kāi)關(guān)5控制是否為線圈2提供直流電，用直流電源1 的電流控制旋鈕4控制為線圈2提供直流電的電壓和電流的大??；線圈2放置在振動(dòng)臺(tái)3 上。圖2所示實(shí)施例表明，本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的直流 電源1外部設(shè)置有交流電(AC)輸入端、直流電輸出端、開(kāi)關(guān)5和電流控制旋鈕4。圖3所示實(shí)施例表明，本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈 2，其匝數(shù)為100 3000匝，長(zhǎng)度1為100 160mm，保證長(zhǎng)于置于線圈的骨架中空腔內(nèi)的非 金屬試模的長(zhǎng)度。線圈2接在直流電源1的直流電輸出端(DC)上。圖4所示實(shí)施例表明，本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈 2的空腔的橫截面為方形，大小根據(jù)所置入的試模而定。圖5所示實(shí)施例顯示本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的振動(dòng) 臺(tái)3，其大小以能夠放置線圈和試模為準(zhǔn)。實(shí)施例1第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質(zhì)量比為水水泥高效減水劑=0.60 1 0組成水泥漿，在該水泥漿中 摻加體積摻量0. 3%的鋼纖維，先將稱量好的拌合水投入攪拌機(jī)，再投入稱量好的水泥攪拌 20秒，然后在保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌的狀態(tài)下徐徐投入稱量好的鋼纖維，鋼纖維投料過(guò)程中 保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌，鋼纖維投料完成后繼續(xù)攪拌60秒后出料，測(cè)定鋼纖維水泥漿拌合物 的流動(dòng)度為180mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入40mmX40mmX 160mm的非金屬試模 中；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，線圈生成磁場(chǎng)的方向與 試件長(zhǎng)軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專 用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述 線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1. OX 10_3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30秒，然后按順序依次 關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試模下移出，切斷上述線圈的直流電源并將澆入第一 步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內(nèi)環(huán)境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時(shí)后拆模，移入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，保持溫度為 20士2°C，相對(duì)濕度> 90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為6. 96MPa。
對(duì)比實(shí)施例1除缺少實(shí)施例1中的第三步之外，其他工藝與實(shí)施例1相同。同樣養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為5. 81MPa。實(shí)施例1與對(duì)比實(shí)施例1的原料配比和鋼纖維用量相同，而實(shí)施例1得到的單向 分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的28d抗折強(qiáng)度比對(duì)比實(shí)施例1得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)水 泥漿的28d抗折強(qiáng)度提高20 %。實(shí)施例2第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質(zhì)量比為水水泥高效減水劑=0.20 1 0.0075組成水泥漿，在該水泥 漿中摻加體積摻量1.0%的鋼纖維，先將稱量好的拌合水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投 入稱量好的水泥攪拌120秒，然后在保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌的狀態(tài)下徐徐投入稱量好的鋼纖 維，鋼纖維投料過(guò)程中保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌，鋼纖維投料完成后繼續(xù)攪拌300秒后出料，測(cè) 定鋼纖維水泥漿拌合物的流動(dòng)度為90mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入40mmX40mmX 160mm的非金屬試模 中；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，線圈生成磁場(chǎng)的方向與 試件長(zhǎng)軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專 用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述 線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為10. OX 10_3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)300秒，然后按順序依 次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試模下移出，切斷上述線圈的直流電源并將澆入第 一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內(nèi)環(huán)境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時(shí)后拆模，移入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，保持溫度 為20士2°C，相對(duì)濕度> 90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向 分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為 20.65MPa。對(duì)比實(shí)施例2除缺少實(shí)施例2中的第三步之外，其他工藝與實(shí)施例2相同。同樣養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為10.30MPa。實(shí)施例2與對(duì)比實(shí)施例2的原料配比和鋼纖維用量相同，而實(shí)施例2得到的單向 分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的28d抗折強(qiáng)度比對(duì)比實(shí)施例2得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)水 泥漿的28d抗折強(qiáng)度提高100%。
實(shí)施例3第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質(zhì)量比為水水泥高效減水劑=0.35 1 0.004組成水泥漿，在該水泥漿 中摻加體積摻量0. 4%的鋼纖維，先將稱量好的拌合水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱 量好的水泥攪拌120秒，然后在保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌的狀態(tài)下徐徐投入稱量好的鋼纖維， 鋼纖維投料過(guò)程中保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌，鋼纖維投料完成后繼續(xù)攪拌300秒后出料，測(cè)定 鋼纖維水泥漿拌合物的流動(dòng)度為135mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入40mmX40mmX 160mm的非金屬試模 中；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，線圈生成磁場(chǎng)的方向與 試件長(zhǎng)軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專 用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述 線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為5. OX 10_3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)90秒，然后按順序依次 關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試模下移出，切斷上述線圈的直流電源并將澆入第一 步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內(nèi)環(huán)境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時(shí)后拆模，移入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，保持溫度為 20士2°C，相對(duì)濕度> 90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為7. 85MPa。對(duì)比實(shí)施例3除第一步中所用原料按質(zhì)量比為水水泥高效減水劑=0.35 1 0.004組 成水泥漿，在該水泥漿中摻加體積摻量0. 8%的鋼纖維和缺少實(shí)施例3中的第三步之外，其 他工藝與實(shí)施例3相同。同樣養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為7. 80MPa。實(shí)施例3與對(duì)比實(shí)施例3的28d抗折強(qiáng)度基本一樣，而實(shí)施例3得到的單向分布 的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的鋼纖維用量只有對(duì)比實(shí)施例3得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)水 泥漿的鋼纖維用量的一半，降低了 60%。實(shí)施例4除第一步配制鋼纖維水泥漿拌合物中，先將稱量好的拌合水和高效減水劑投入攪 拌機(jī)，再投入稱量好的水泥攪拌70秒，然后在保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌的狀態(tài)下徐徐投入稱量 好的鋼纖維，鋼纖維投料過(guò)程中保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌，鋼纖維投料完成后繼續(xù)攪拌180秒 后出料，測(cè)定鋼纖維水泥漿拌合物的流動(dòng)度為180mm，其他均同實(shí)施例1。實(shí)施例5
8
除第一步配制鋼纖維水泥漿拌合物中，先將稱量好的水泥干料攪拌，邊攪拌邊投 入稱量好的鋼纖維，然后加入稱量好的拌合水和高效減水劑，繼續(xù)攪拌60秒后出料，測(cè)定 鋼纖維水泥漿拌合物的流動(dòng)度為90mm，其他均同實(shí)施例2。實(shí)施例6除第一步配制鋼纖維水泥漿拌合物中，先將稱量好的水泥干料攪拌，邊攪拌邊投 入稱量好的鋼纖維，然后加入稱量好的拌合水和高效減水劑，繼續(xù)攪拌300秒后出料，測(cè)定 鋼纖維水泥漿拌合物的流動(dòng)度為135mm，其他均同實(shí)施例3。實(shí)施例7第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按水水泥高效減水劑=0.40 1 0.003組成水泥漿，在該水泥漿中摻加體 積摻量0. 3%的鋼纖維，先將稱量好的拌合水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱量好的水 泥攪拌120秒，然后在保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌的狀態(tài)下徐徐投入稱量好的鋼纖維，鋼纖維投 料過(guò)程中保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌，鋼纖維投料完成后繼續(xù)攪拌300秒后出料，測(cè)定鋼纖維水 泥漿拌合物的流動(dòng)度為95mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入40mmX40mmX 160mm的非金屬試模 中；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，線圈生成磁場(chǎng)的方向與 試件長(zhǎng)軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專 用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述 線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為5. OX 10_3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)90秒，然后按順序依次 關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試模下移出，切斷上述線圈的直流電源并將澆入第一 步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內(nèi)環(huán)境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時(shí)后拆模，移入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，保持溫度為 20士2°C，相對(duì)濕度> 90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為7. 95MPa。對(duì)比實(shí)施例7除第一步中所用原料按水水泥高效減水劑=0.40 1 0.004組成水泥漿， 在該水泥漿中摻加體積摻量0. 36%的鋼纖維和缺少實(shí)施例7中的第三步之外，其他工藝與 實(shí)施例7相同。同樣養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為6. 92MPa。實(shí)施例7與對(duì)比實(shí)施例7的28d抗折強(qiáng)度基本一樣，而實(shí)施例7得到的單向分布 的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的鋼纖維用量只有對(duì)比實(shí)施例7得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的鋼纖維用量降低了 20%。實(shí)施例8第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按水水泥高效減水劑=0.50 1 0.002組成水泥漿，在該水泥漿中摻加體 積摻量0. 4%的鋼纖維，先將稱量好的拌合水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱量好的水 泥攪拌120秒，然后在保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌的狀態(tài)下徐徐投入稱量好的鋼纖維，鋼纖維投 料過(guò)程中保持?jǐn)嚢铏C(jī)持續(xù)攪拌，鋼纖維投料完成后繼續(xù)攪拌300秒后出料，測(cè)定鋼纖維水 泥漿拌合物的流動(dòng)度為105mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入40mmX40mmX 160mm的非金屬試模 中；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，線圈生成磁場(chǎng)的方向與 試件長(zhǎng)軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專 用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述 線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為5. OX 10_3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)90秒，然后按順序依次 關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試模下移出，切斷上述線圈的直流電源并將澆入第一 步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內(nèi)環(huán)境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時(shí)后拆模，移入養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，保持溫度為 20士2°C，相對(duì)濕度> 90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為6. 45MPa。對(duì)比實(shí)施例8除第一步中所用原料按水水泥高效減水劑=0.40 1 0.002組成水泥漿， 在該水泥漿中摻加體積摻量0. 66%的鋼纖維和缺少實(shí)施例8中的第三步之外，其他工藝與 實(shí)施例8相同。同樣養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時(shí)將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強(qiáng)水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測(cè)得其抗折強(qiáng)度為6. 42MPa。實(shí)施例8與對(duì)比實(shí)施例8的28d抗折強(qiáng)度基本一樣，而實(shí)施例8得到的單向分布 的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的鋼纖維用量只有對(duì)比實(shí)施例8得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)水 泥漿的鋼纖維用量降低了 40%。上述實(shí)施例中所用制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的匝數(shù)在 100 3000匝和長(zhǎng)度1為100 160mm的范圍內(nèi)選定，以保證長(zhǎng)于置于線圈的骨架中空腔 內(nèi)的非金屬試模的長(zhǎng)度，其骨架中的空腔形狀和大小根據(jù)被置入其中的澆入了鋼纖維水泥 漿拌合物的非金屬試模的形狀和大小確定，允許將澆入了鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試 模置于其中；所述振動(dòng)臺(tái)為機(jī)械式水泥漿振動(dòng)臺(tái)，無(wú)磁力吸附，其振幅為0. 5 士 0. 2mm，振動(dòng)頻率為2850次/分，符合《水泥物理試驗(yàn)儀器膠砂振動(dòng)臺(tái)》(JCT723-2005)規(guī)定或其它行業(yè) 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；鋼纖維按符合建筑鋼材標(biāo)準(zhǔn)制成。
權(quán)利要求
制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，具體步驟如下第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質(zhì)量比為水∶水泥∶高效減水劑＝0.15～0.7∶1∶0.003～0.0075組成水泥漿，在該水泥漿中摻加體積摻量0.3％～1.0％的鋼纖維，將鋼纖維和其它原材料投入攪拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物；第二步，澆入試?；蚰０鍖⒌谝徊脚渲瞥傻匿摾w維水泥漿拌合物澆入非金屬試?；蚰０逯?；第三步，施加磁場(chǎng)將第二步得到的澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模或模板置于制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試模或模板一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定，上述線圈內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為1.0×10 3T～8.0×10 3T，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)30～300秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)并將其從試?；蚰０逑乱瞥?，切斷上述線圈的直流電源并將澆入第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試?；蚰０逡瞥鲈摼€圈；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場(chǎng)后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕輕抹平，靜置、拆模和養(yǎng)護(hù)后得到單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，其特征在于所述鋼 纖維按符合建筑鋼材標(biāo)準(zhǔn)制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法，其特征在于所述將 鋼纖維和其它原材料投入攪拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物，其操作過(guò)程是， 先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機(jī)攪拌均勻，再將稱量好的水泥投入攪拌機(jī)攪拌 20 120秒，然后邊攪拌邊投入鋼纖維，繼續(xù)攪拌60 300秒，通過(guò)調(diào)整高效減水劑摻量或 用水量，控制同配比的無(wú)纖維新拌水泥漿拌合物的流動(dòng)度在90mm 180mm的范圍內(nèi)，或者 將水泥干料攪拌，邊攪拌邊投入鋼纖維，然后加入拌合水和高效減水劑，繼續(xù)攪拌60 300 秒，通過(guò)調(diào)整高效減水劑摻量或用水量，控制同配比的無(wú)纖維新拌水泥漿拌合物的流動(dòng)度 在90mm 180mm的范圍內(nèi)。
4.制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，由振動(dòng)臺(tái)、線圈和直流電源構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，其特征在于所 述振動(dòng)臺(tái)為機(jī)械式水泥漿振動(dòng)臺(tái)，無(wú)磁力吸附，其振幅為0.5士0. 2mm，振動(dòng)頻率為2850次/ 分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備，其特征在于所 述線圈的匝數(shù)為100 3000匝，長(zhǎng)度為100 160mm，其骨架中的空腔形狀和大小根據(jù)被置 入其中的澆入了鋼纖維水泥漿拌合物的非金屬試模的形狀和大小確定，允許將澆入了鋼纖 維水泥漿拌合物的非金屬試模置于其中，在接通電壓為1 30伏和電流為0. 1 10安的 直流電時(shí)，在該線圈的中空腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為1. OX 10_3T 8. OX 10_3Τ的磁場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的方法及其專用設(shè)備，涉及纖維增強(qiáng)水泥漿，其關(guān)鍵步驟是，將配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入非金屬試模并置于制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中的空腔內(nèi)，再將該線圈和試模一起置于上述專用設(shè)備的振動(dòng)臺(tái)上，開(kāi)啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場(chǎng)，以對(duì)配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼纖維定向，磁場(chǎng)方向與試件測(cè)試或工作狀態(tài)時(shí)的拉應(yīng)力方向保持一致；該專用設(shè)備由振動(dòng)臺(tái)、線圈和直流電源構(gòu)成。用本發(fā)明方法和專用設(shè)備制備出的單向分布鋼纖維增強(qiáng)水泥漿，其抗折強(qiáng)度比用現(xiàn)有方法制備的鋼纖維增強(qiáng)水泥漿提高20％～100％，或節(jié)省鋼纖維25％～60％。
文檔編號(hào)C04B28/00GK101913190SQ201010235398
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者慕儒, 田穩(wěn)苓, 白彥剛, 趙全明 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)