一種基于納米效應的巖土材料性能提高方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于巖土工程與新材料交叉領域，特別涉及一種基于納米效應的巖土材料性能提高方法及裝置，適用于土木工程等的建筑材料及其使用。
【背景技術】
[0002]發展新型建筑材料是解決資源利用與環境保護的有效途徑，也是巖土工程與新材料領域的前沿課題之一。建筑材料要求具有強度高、耐久性好、適應性廣、使用功能好等特征，以水泥、混凝土、鋼筋混凝土、磚等為代表的主要建筑材料改進已經取得了一定進展與成果。但是，目前，水泥、混凝土、鋼筋混凝土、磚等建筑材料生產加工、構筑成型等過程中嚴重損耗了資源、嚴重破壞了生態環境、造成了大量污染，且強度、耐久性等基本性能仍難以滿足工程需要，難以可循環利用，成本高。同時，基坑、地基、基礎、隧道、邊坡等幾乎所有工程施工過程中會產生大量的無用巖土體，這些巖土體的開挖、運輸與堆放不僅破壞生態環境、難以有效控制，也會極大的提升工程成本。這些自然巖土材料的無用主要因為其強度低、耐久性差、難以通過砌筑達到相關功能要求，從而造成浪費與損耗。而自然巖土材料具有可結性、可筑性、可重復使用性且分布廣、易于獲取等特征，并具有一定強度和耐久性，使得這些自然巖土材料擁有巨大的潛在可改造空間，可望形成無損無害的新型建筑材料。因此，利用自然巖土材料的可結性、可筑性、可重復使用性及其自身強度與耐久性，發明一種基于納米效應的巖土材料性能提高方法及裝置，解決目前水泥、混凝土、鋼筋混凝土、磚等建筑材料的損耗大、破壞生態環境突出、污染重、控制難、成本高等問題；同時可較現有上述建筑材料進一步提升強度、耐久性、循環利用性等性能，對尋求替代現有高損耗高污染的建筑材料，具有十分重要的科學意義和實際應用價值。
【發明內容】
[0003]本發明的目是，針對水泥、混凝土、鋼筋混凝土、磚等建筑材料的損耗大、破壞生態環境突出、污染重、控制難、成本高、難循環利用等問題，提供一種利用自身及其納米效應提高巖土材料性能方法及裝置，實現建筑材料的節約、環保、低成本、可循環利用。
[0004]本發明涉及的一種基于納米效應的巖土材料性能提高方法，利用自然巖土材料的可結性、可筑性、可重復使用性及其自身強度與耐久性，首先將自然巖土體采集放入巖土材料收集分選系統，初步分選出易納米化與難納米化的巖土材料。接著將易納米化巖土材料輸送到巖土材料納米化系統，利用高壓粉碎等納米材料制備技術，根據不同強度需求將巖土材料的納米化，形成顆粒直徑小于巖石微空隙的納米巖土材料，用于顆粒聯接致密成型；再結合二次分選將剩余的難納米化的巖土土材料的再次分離；同時，將初步分選與二次分選出的難納米化的巖土材料輸送到高強巖土材料成型系統，利用高磨壓技術，根據不同工程實際需求使難納米化的高強巖土材料制備成所需類型，用于加強致密成型材料的性能。然后，根據工程對材料性能需求，將上述二者產生的納米巖土材料、高強巖土成型材料分別輸送到巖土材料高熵電/磁混合系統中，利用電/磁作用、翻轉振動等使納米巖土材料與高強巖土成型材料充分混合，從而降低納米巖土材料的有序性，提高其熵值。而后通過巖土材料高熵傳輸系統，將混合巖土材料的傳輸與供給到工程指定位置，并在傳輸過程中通過旋轉/振動進一步提高混合巖土材料熵值。最后，根據工程需求制作成各種形式的模板，在工程指定位置進行拼裝聯接成混合巖土材料致密成型系統;根據納米顆粒間的范德華力等相互作用機制與效應，利用熱壓等納米材料致密化技術，結合工程需求將混合巖土材料致密與成型，即將納米材料顆粒聯接致密成整體，也使納米材料顆粒進入高強巖土材料的微空隙并外延相互聯接，以讓整個混合巖土材料成為整體，實現巖土材料性能的提升，用于建造各種工程。此外，由于巖土材料經過納米化、致密化處理，其抗拉、抗壓、抗剪等強度、耐久性等性能指標遠遠高于其自然狀態，并可根據不同需求便捷快速的進行工程建造，以尋求替代現有高損耗高污染的建筑材料。
[0005]本發明涉及的一種基于納米效應的巖土材料性能提高裝置，由巖土材料收集分選系統、巖土材料納米化系統、高強巖土材料成型系統、巖土材料高熵電/磁混合系統、混合巖土材料高熵傳輸系統、混合巖土材料致密成型系統組成。
[0006]1、巖土材料收集分選系統
[0007]巖土材料收集分選系統由巖土材料輸入接口、材料一次分選器、易納米化巖土材料輸出控制器、易納米化巖土材料輸出接口、高強巖土材料輸出控制器、高強巖土材料輸出接口等組成，可實現巖土材料收集，實現易納米化、難納米化的巖土材料的初步分選與輸出及其控制。
[0008]2、巖土材料納米化系統
[0009]巖土材料納米化系統由巖土材料輸入接口、納米材料制備器、材料二次分選器、納米材料輸出控制器、納米材料輸出接口、高強材料輸出控制器、高強材料輸出接口等組成，可實現根據不同強度需求將巖土材料的納米化，實現不同強度需求條件下可納米化與難納米化的巖土土材料的分離。
[0010]3、高強巖土材料成型系統
[0011]高強巖土材料成型系統由高強巖土材料輸入接口、高強巖土材料接收接口、高強巖土材料成型器、高強成型材料輸出控制器、高強成型材料輸出接口等組成，可實現根據需求使難納米化的高強巖土材料制備成所需類型，實現不同需求條件下高強成型材料輸出量的控制。
[0012]4、巖土材料高熵電/磁混合系統
[0013]巖土材料高熵電/磁混合系統由納米材料輸入接口、高強成型材料輸入接口、巖土材料綜合混合器、電/磁發生與控制器、混合巖土材料輸出控制器、混合巖土材料輸出接口等組成，可實現納米巖土材料、高強巖土成型材料的混合，實現納米巖土材料有序性的降低、熵值的提高。
[0014]5、混合巖土材料高熵傳輸系統
[0015]巖土材料高熵傳輸系統由混合巖土材料輸入接口、混合巖土材料收集器、混合巖土材料傳輸通道、振動/旋轉控制器、高熵混合巖土材料輸出控制器、高熵混合巖土材料輸出接口等組成，可實現混合巖土材料的傳輸與供給，實現混合巖土材料熵值的進一步提高。
[0016]6、混合巖土材料致密成型系統
[0017]混合巖土材料致密成型系統由熱量控制器、壓力控制器、上施壓模板、側施壓模板、底施壓模板、內嵌熱壓器等組成，可實現不同需求條件下混合巖土材料的致密與成型，實現巖土材料性能的提升。
[0018]本發明具有以下優點:
[0019]1、能夠實現將自然巖土材料轉化為可滿足不同工程需求的建筑材料。
[0020]2、能夠實現不同需求條件下巖土材料強度、耐久性等性能的快速提升。
[0021]3、能夠實現建筑用材料的節約、環保、低成本、可循環利用。
[0022]4、能夠實現不同需求條件下預制或現場便捷建造的任意形狀結構物。
[0023]5、能夠實現不同需求條件下土木工程等建造期限的大幅縮短。
[0024]6、本方法及裝置穩定性高、連續性高、可控性強、節能、效率高、成本低、結構簡單、操作方便，對技術操作人員沒有很強的技術要求。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明裝置的整體組成結構示意圖。
[0026]其中:
[0027]A.巖土材料收集分選系統:Al.巖土材料輸入接口 ；A2.材料一次分選器;A3.易納米化巖土材料輸出控制器;A4.易納米化巖土材料輸出接口；A5.高強巖土材料輸出控制器；A6.高強巖土材料輸出接口。
[0028]B.巖土材料納米化系統:B1.巖土材料輸入接口； B2.納米材料制備器;B3.材料二次分選器;B4.納米材料輸出控制器;B5.納米材料輸出接口； B6.高強材料輸出控制器;B7.高強材料輸出接口。
[0029]C.高強巖土材料成型系統:Cl.高強巖土材料輸入接口 ；C2.高強巖土材料接收接口；C3.高強巖土材料成型器;C4.高強成型材料輸出控制器;C5.高強成型材料輸出接口。
[0030]D.巖土材料高熵電/磁混合系統:Dl.納米材料輸入接口； D2.高強成型材料輸入接口；D3.巖土材料綜合混合器;D4.電/磁發生與控制器;D5.混合巖土材料輸出控制器;D6.混合巖土材料輸出接口。
[0031 ] E.混合巖土材料高熵傳輸系