專利名稱：制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法及其專用設備的制作方法
技術領域：
本發明的技術方案涉及纖維增強水泥漿，具體地說是制備單向分布鋼纖維增強水 泥漿的方法及其專用設備。
背景技術：
建筑工程中水泥漿的應用較為廣泛，一般用作修補、灌漿、抹面或找平材料，如后 張預應力水泥漿結構的預應力孔灌漿、斜拉橋拉索套管灌漿、大體積水泥漿孔縫灌漿、預制 拼裝結構的拼縫灌漿和裂縫修補填縫等。水泥材料的共同特點是抗壓強度高、抗拉強度低、 極限應變小和脆性大。由于這些特性，致使硬化水泥漿韌性差、易開裂，導致工程質量下降。 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，與拉應力方向一致的鋼纖維可以有效分擔拉應力，對于已經產生的裂縫，跨越 裂縫兩側的鋼纖維可以阻止裂縫的進一步發展，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，與拉應力方向垂直的鋼纖維對改善水泥漿的抗裂性幾乎沒有作用。現有的鋼纖維增強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 入拌和水攪拌均勻，入模振搗密實，硬化成為工程材料。按照這種工藝成型的鋼纖維增強水 泥漿，鋼纖維在水泥漿中隨機亂向分布。實際工程中的水泥漿根據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期受壓而另一部分水泥漿長期受拉，并且應力方 向一般不會改變。因此，采用現有工藝制備單向分布鋼纖維增強水泥漿，只有與拉應力方 向一致或接近的小部分鋼纖維發揮了抗裂的作用。另一方面，有效鋼纖維的分布密度必須 達到一定值才能真正抗裂，對于這個問題的解決工程中一般采用提高鋼纖維整體摻量的方 法，使得即使隨機亂向分布，沿拉應力方向的鋼纖維仍有足夠數量，可以承擔相應的荷載， 水泥漿的性能得以提高，這樣做的缺點是，水泥漿中的鋼纖維的有效利用效率很低，很大部 分鋼纖維不能發揮應有的作用，同時也導致鋼纖維增強水泥漿的原材料成本大幅度增加。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法及其 專用設備，用這種方法和專用設備制備出的單向分布鋼纖維增強水泥漿，其抗折強度比用 現有方法制備的鋼纖維增強水泥基材料提高20% 100%，或節省鋼纖維25% 60%。本發明解決該技術問題所采用的技術方案是制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，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 機中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物；第二步，澆入試模或模板
將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入非金屬試模或模板中；第三步，施加磁場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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，再將該線圈 和試模或模板一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專用設備的直流電源使線圈 通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測 試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述線圈內磁感應強度為 LoxiO-3T 8. OX 10_3T，開啟上述專用設備的振動臺振動30 300秒，然后按順序依次關 閉上述專用設備的振動臺并將其從試模或模板下移出，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或模板移出該線圈；第四步，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平，拆模和養護后得到單向分布鋼纖維增強水泥漿。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，所述鋼纖維是長度為13mm，長徑比 為40，鋼纖維按符合建筑鋼材標準制成。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，所述將鋼纖維和其它原材料投入攪 拌機中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物，其優選的操作過程是，先將稱量好的水和高 效減水劑投入攪拌機攪拌均勻，再將稱量好的水泥投入攪拌機攪拌20 120秒，然后邊攪 拌邊投入鋼纖維，繼續攪拌60 300秒，通過調整高效減水劑摻量或用水量，控制同配比的 無纖維新拌水泥漿拌合物的流動度在90mm 180mm的范圍內，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，繼續攪拌60 300秒，通過調整高效減水 劑摻量或用水量，控制同配比的無纖維新拌水泥漿拌合物的流動度在90mm 180mm的范圍 內。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，所述的試模或模板的尺寸是 40mm X 40mm X 160mm。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，所述的鋼纖維的體積摻量是按所用 鋼材料的比重來計算的。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，所述高效減水劑見國家標準 GBJ8076。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，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，可以通過商購獲得，所述的直流電源、線圈和振動臺都是本技術 領域常用的設備，是本技術領域技術人員可以自行制作或由商購得到的。制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，由振動臺、線圈和直流電源構成。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，所述振動臺為機械式水泥漿振 動臺，無磁力吸附，其振幅為0. 5士0. 2mm，振動頻率為2850次/分，符合《水泥物理試驗儀 器膠砂振動臺》(JCT723-2005)規定或其它行業相關標準。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，所述線圈的匝數為100 3000 匝，長度為100 550mm，其骨架中的空腔形狀和大小根據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，在該線圈的中空腔 內會產生磁感應強度為1. OX ICT3T 8. OX ICT3T的磁場。上述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，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水泥漿的專用設備，所述的直流電源、線圈和振動 臺都是本技術領域常用的設備，是本技術領域技術人員可以自行制作或由商購得到的。本發明的有益效果是(1)原理對鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場，利用纖維狀鋼材在強磁場中會被磁化，當纖維 方向與磁場方向不垂直時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，進而在定向磁場作用下，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，水泥漿拌合物振動過程中處于液化狀態 時，其中的鋼纖維在磁場作用力作用下會發生轉動，方向趨于與磁場方向一致，從而形成單 向或定向分布。由此可見，本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法及專用設備完全 克服了現有技術工藝成型的鋼纖維增強水泥漿，鋼纖維在水泥漿中隨機亂向分布，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揮應有的作用，同時也導致鋼纖 維增強水泥漿的原材料成本大幅度增加的缺點，具有突出的實質性的特點。(2)實踐發明人經過大量研究，研制出制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備。應用 過程中根據新拌水泥漿和易性和鋼纖維的尺寸與形狀，來調整直流電源的電壓電流，以控 制線圈內部空間中的磁感應強度。實踐證明，鋼纖維水泥漿拌合物和易性越好，所需的磁場 磁感應強度越小，反之拌合物和易性越差，則需增大電流，提高磁場磁感應強度。(3)效果與采用現有技術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， 用本發明方法和專用設備制備的單向分布鋼纖維水泥漿的抗折強度提高了 20% 100% ； 如果產品抗折強度相同，用本發明方法和專用設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，與已有技術相比本發明有顯著的進步。(下面的實施例 將提供具體詳細的數據對比，以證明本發明有顯著的進步。)
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的結構示意圖。圖2是本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的直流電源外部示意 圖。圖3是本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的線圈示意圖。圖4是本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的線圈橫截面示意圖。圖5是本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的振動臺示意圖。圖中，1.直流電源，2.線圈，3.振動臺，4.電流控制旋鈕，5.開關。
具體實施例方式圖1所示實施例表明，本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備由直流 電源1、線圈2和振動臺3構成，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的開關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小；線圈2放置在振動臺3 上。圖2所示實施例表明，本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的直流 電源1外部設置有交流電(AC)輸入端、直流電輸出端、開關5和電流控制旋鈕4。圖3所示實施例表明，本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的線圈 2，其匝數為100 3000匝，長度1為100 160mm，保證長于置于線圈的骨架中空腔內的非 金屬試模的長度。線圈2接在直流電源1的直流電輸出端(DC)上。圖4所示實施例表明，本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的線圈 2的空腔的橫截面為方形，大小根據所置入的試模而定。圖5所示實施例顯示本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的振動 臺3，其大小以能夠放置線圈和試模為準。實施例1第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質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，再投入稱量好的水泥攪拌 20秒，然后在保持攪拌機持續攪拌的狀態下徐徐投入稱量好的鋼纖維，鋼纖維投料過程中 保持攪拌機持續攪拌，鋼纖維投料完成后繼續攪拌60秒后出料，測定鋼纖維水泥漿拌合物 的流動度為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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，線圈生成磁場的方向與 試件長軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專 用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述 線圈內磁感應強度為1. OX 10_3T，開啟上述專用設備的振動臺振動30秒，然后按順序依次 關閉上述專用設備的振動臺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，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內環境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時后拆模，移入養護室養護，保持溫度為 20士2°C，相對濕度> 90%，養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到單向分布 鋼纖維增強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為6. 96MPa。
對比實施例1除缺少實施例1中的第三步之外，其他工藝與實施例1相同。同樣養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為5. 81MPa。實施例1與對比實施例1的原料配比和鋼纖維用量相同，而實施例1得到的單向 分布鋼纖維增強水泥漿的28d抗折強度比對比實施例1得到的非單向分布的鋼纖維增強水 泥漿的28d抗折強度提高20 %。實施例2第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質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，再投 入稱量好的水泥攪拌120秒，然后在保持攪拌機持續攪拌的狀態下徐徐投入稱量好的鋼纖 維，鋼纖維投料過程中保持攪拌機持續攪拌，鋼纖維投料完成后繼續攪拌300秒后出料，測 定鋼纖維水泥漿拌合物的流動度為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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，線圈生成磁場的方向與 試件長軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專 用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述 線圈內磁感應強度為10. OX 10_3T，開啟上述專用設備的振動臺振動300秒，然后按順序依 次關閉上述專用設備的振動臺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，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內環境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時后拆模，移入養護室養護，保持溫度 為20士2°C，相對濕度> 90%，養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到單向 分布鋼纖維增強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為 20.65MPa。對比實施例2除缺少實施例2中的第三步之外，其他工藝與實施例2相同。同樣養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為10.30MPa。實施例2與對比實施例2的原料配比和鋼纖維用量相同，而實施例2得到的單向 分布鋼纖維增強水泥漿的28d抗折強度比對比實施例2得到的非單向分布的鋼纖維增強水 泥漿的28d抗折強度提高100%。
實施例3第一步，配制鋼纖維水泥漿拌合物按質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，再投入稱 量好的水泥攪拌120秒，然后在保持攪拌機持續攪拌的狀態下徐徐投入稱量好的鋼纖維， 鋼纖維投料過程中保持攪拌機持續攪拌，鋼纖維投料完成后繼續攪拌300秒后出料，測定 鋼纖維水泥漿拌合物的流動度為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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，線圈生成磁場的方向與 試件長軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專 用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述 線圈內磁感應強度為5. OX 10_3T，開啟上述專用設備的振動臺振動90秒，然后按順序依次 關閉上述專用設備的振動臺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，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內環境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時后拆模，移入養護室養護，保持溫度為 20士2°C，相對濕度> 90%，養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到單向分布 鋼纖維增強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為7. 85MPa。對比實施例3除第一步中所用原料按質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%的鋼纖維和缺少實施例3中的第三步之外，其 他工藝與實施例3相同。同樣養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為7. 80MPa。實施例3與對比實施例3的28d抗折強度基本一樣，而實施例3得到的單向分布 的鋼纖維增強水泥漿的鋼纖維用量只有對比實施例3得到的非單向分布的鋼纖維增強水 泥漿的鋼纖維用量的一半，降低了 60%。實施例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，再投入稱量好的水泥攪拌70秒，然后在保持攪拌機持續攪拌的狀態下徐徐投入稱量 好的鋼纖維，鋼纖維投料過程中保持攪拌機持續攪拌，鋼纖維投料完成后繼續攪拌180秒 后出料，測定鋼纖維水泥漿拌合物的流動度為180mm，其他均同實施例1。實施例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，繼續攪拌60秒后出料，測定 鋼纖維水泥漿拌合物的流動度為90mm，其他均同實施例2。實施例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，繼續攪拌300秒后出料，測定 鋼纖維水泥漿拌合物的流動度為135mm，其他均同實施例3。實施例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，再投入稱量好的水 泥攪拌120秒，然后在保持攪拌機持續攪拌的狀態下徐徐投入稱量好的鋼纖維，鋼纖維投 料過程中保持攪拌機持續攪拌，鋼纖維投料完成后繼續攪拌300秒后出料，測定鋼纖維水 泥漿拌合物的流動度為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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，線圈生成磁場的方向與 試件長軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專 用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述 線圈內磁感應強度為5. OX 10_3T，開啟上述專用設備的振動臺振動90秒，然后按順序依次 關閉上述專用設備的振動臺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，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內環境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時后拆模，移入養護室養護，保持溫度為 20士2°C，相對濕度> 90%，養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到單向分布 鋼纖維增強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為7. 95MPa。對比實施例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%的鋼纖維和缺少實施例7中的第三步之外，其他工藝與 實施例7相同。同樣養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為6. 92MPa。實施例7與對比實施例7的28d抗折強度基本一樣，而實施例7得到的單向分布 的鋼纖維增強水泥漿的鋼纖維用量只有對比實施例7得到的非單向分布的鋼纖維增強水泥漿的鋼纖維用量降低了 20%。實施例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，再投入稱量好的水 泥攪拌120秒，然后在保持攪拌機持續攪拌的狀態下徐徐投入稱量好的鋼纖維，鋼纖維投 料過程中保持攪拌機持續攪拌，鋼纖維投料完成后繼續攪拌300秒后出料，測定鋼纖維水 泥漿拌合物的流動度為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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，線圈生成磁場的方向與 試件長軸線方向一致，再將該線圈和試模一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專 用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁 場，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述 線圈內磁感應強度為5. OX 10_3T，開啟上述專用設備的振動臺振動90秒，然后按順序依次 關閉上述專用設備的振動臺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，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕 輕抹平后置于室內環境，表面覆蓋塑料薄膜，24小時后拆模，移入養護室養護，保持溫度為 20士2°C，相對濕度> 90%，養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到單向分布 鋼纖維增強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為6. 45MPa。對比實施例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%的鋼纖維和缺少實施例8中的第三步之外，其他工藝與 實施例8相同。同樣養護至規定的28d齡期時將試件從養護室取出，得到非單向分布的鋼纖維增 強水泥漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強度檢驗方法》測得其抗折強度為6. 42MPa。實施例8與對比實施例8的28d抗折強度基本一樣，而實施例8得到的單向分布 的鋼纖維增強水泥漿的鋼纖維用量只有對比實施例8得到的非單向分布的鋼纖維增強水 泥漿的鋼纖維用量降低了 40%。上述實施例中所用制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備的線圈的匝數在 100 3000匝和長度1為100 160mm的范圍內選定，以保證長于置于線圈的骨架中空腔 內的非金屬試模的長度，其骨架中的空腔形狀和大小根據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；所述振動臺為機械式水泥漿振動臺，無磁力吸附，其振幅為0. 5 士 0. 2mm，振動頻率為2850次/分，符合《水泥物理試驗儀器膠砂振動臺》(JCT723-2005)規定或其它行業 相關標準；鋼纖維按符合建筑鋼材標準制成。
權利要求
制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，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中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物；第二步，澆入試模或模板將第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物澆入非金屬試模或模板中；第三步，施加磁場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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中空腔內，再將該線圈和試模或模板一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一步配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致或根據設計要求確定，上述線圈內磁感應強度為1.0×10 3T～8.0×10 3T，開啟上述專用設備的振動臺振動30～300秒，然后按順序依次關閉上述專用設備的振動臺并將其從試模或模板下移出，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或模板移出該線圈；第四步，拆模與養護將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內的鋼纖維水泥漿拌合物試件表面輕輕抹平，靜置、拆模和養護后得到單向分布鋼纖維增強水泥漿。
2.根據權利要求1所述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，其特征在于所述鋼 纖維按符合建筑鋼材標準制成。
3.根據權利要求1所述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法，其特征在于所述將 鋼纖維和其它原材料投入攪拌機中均勻拌合配制成鋼纖維水泥漿拌合物，其操作過程是， 先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機攪拌均勻，再將稱量好的水泥投入攪拌機攪拌 20 120秒，然后邊攪拌邊投入鋼纖維，繼續攪拌60 300秒，通過調整高效減水劑摻量或 用水量，控制同配比的無纖維新拌水泥漿拌合物的流動度在90mm 180mm的范圍內，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，繼續攪拌60 300 秒，通過調整高效減水劑摻量或用水量，控制同配比的無纖維新拌水泥漿拌合物的流動度 在90mm 180mm的范圍內。
4.制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，由振動臺、線圈和直流電源構成。
5.根據權利要求4所述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，其特征在于所 述振動臺為機械式水泥漿振動臺，無磁力吸附，其振幅為0.5士0. 2mm，振動頻率為2850次/ 分。
6.根據權利要求4所述制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的專用設備，其特征在于所 述線圈的匝數為100 3000匝，長度為100 160mm，其骨架中的空腔形狀和大小根據被置 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，在該線圈的中空腔內會產生磁感應強度為1. OX 10_3T 8. OX 10_3Τ的磁場。
全文摘要
本發明制備單向分布鋼纖維增強水泥漿的方法及其專用設備，涉及纖維增強水泥漿，其關鍵步驟是，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水泥漿的專用設備的線圈的骨架中的空腔內，再將該線圈和試模一起置于上述專用設備的振動臺上，開啟上述專用設備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對配制成的鋼纖維水泥漿拌合物施加磁場實現對鋼纖維定向，磁場方向與試件測試或工作狀態時的拉應力方向保持一致；該專用設備由振動臺、線圈和直流電源構成。用本發明方法和專用設備制備出的單向分布鋼纖維增強水泥漿，其抗折強度比用現有方法制備的鋼纖維增強水泥漿提高20％～100％，或節省鋼纖維25％～60％。
文檔編號C04B28/00GK101913190SQ201010235398
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者慕儒, 田穩苓, 白彥剛, 趙全明 申請人:河北工業大學