專利名稱：制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂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)方案涉及本發(fā)明的技術(shù)方案涉及纖維增強(qiáng)砂漿，具體地說是制備單 向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法及其專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
砂漿是建筑工程中廣泛使用的材料，大量用于鋼筋砂漿結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)等工程， 可用作結(jié)構(gòu)材料和非結(jié)構(gòu)材料，是修補(bǔ)墻面和地面等工程的主要建筑材料。建筑砂漿的特 點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高、抗拉強(qiáng)度低和極限應(yīng)變小，是一種脆性材料。由于這些特性，砂漿韌性差、 易開裂，導(dǎo)致工程質(zhì)量下降。摻加鋼纖維是提高砂漿抗裂性、韌性和改善抗拉性能的最有效 方法之一。砂漿在摻加鋼纖維以后，其中與拉應(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，從而提高砂漿的抗裂性；但是，其中與拉應(yīng)力方向不完全一致的鋼纖維提高砂漿抗裂性 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改善砂漿抗裂性幾乎沒有作 用。目前已有的鋼纖維砂漿的成型工藝是將砂、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)。按照這種工藝成型的鋼纖維砂漿，鋼纖維在砂漿中隨機(jī) 亂向分布。實(shí)際工程中的砂漿根據(jù)部位或結(jié)構(gòu)形式不同，可能沿某一方向受到拉應(yīng)力的作 用，而其它方向可能受壓或拉應(yīng)力較小，并且使用過程中應(yīng)力方向一般不會改變。因此，鋼 纖維砂漿中亂向分布的鋼纖維，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，砂漿中的有效纖維的分布密度必須達(dá)到一定值才能真正起到抗裂的作 用。對于這個問題的解決，工程中一般采用提高砂漿中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，砂漿的性能得以 提高。如此做法的缺點(diǎn)是，砂漿中摻加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，同時也導(dǎo)致制備鋼纖維砂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)問題是提供制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法及其專 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)砂漿，其抗折強(qiáng)度比用現(xiàn)有 方法制備的鋼纖維增強(qiáng)砂漿提高25% 100%，或節(jié)省鋼纖維25% 60%。本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，具體步驟如下第一步，配制鋼纖維砂漿拌合物按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的普通砂漿組成組分的配合比，稱取實(shí)際操作時所需量 的膠凝材料、砂和高效減水劑，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0. 3% 1. 5%的鋼纖 維，將稱取的膠凝材料、砂、高效減水劑和鋼纖維投入攪拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維砂漿 拌合物；
3
第二步，澆入試模或模板將第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物澆入非金屬試模中；第三步，施加磁場將第二步得到的澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試?；蚰?板一起置于上述專用設(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)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砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài) 時的拉應(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1.0X 10， 10. OX 10_3T，開啟上述專用設(shè)備的振動臺振動30 300秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用 設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物 的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂漿拌合物試件表面輕輕 抹平，靜置，拆模，養(yǎng)護(hù)后得到單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，所述鋼纖維是符合建筑鋼材標(biāo)準(zhǔn)要求 的低碳鋼。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，所述將稱取的鋼纖維和普通砂漿的原 材料投入攪拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維砂漿拌合物，其優(yōu)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(jī)，再投入稱量好的膠凝材料，開啟攪拌機(jī)攪拌20 120秒，邊 攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投入稱量好的鋼纖維，繼續(xù)攪拌60 300秒，通過調(diào) 整減水劑摻量或用水量，控制砂漿拌合物稠度在40mm 120mm范圍內(nèi)；或者先將稱量好的 膠凝材料和稱量好的砂干料攪拌均勻后，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60 300秒，通過調(diào)整減水劑摻量或用水量，控制砂漿拌 合物稠度在40mm 120mm范圍內(nèi)。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，所述確定普通砂漿配合比的公知的設(shè) 計(jì)方法可以從《砌筑砂漿配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ98-2000)、《預(yù)拌砂漿技術(shù)規(guī)程》(DGJ32/ J13-2005)、《混凝土與沙漿配合比設(shè)計(jì)手冊》(賈立群，中國建筑工業(yè)出版社，2007年)和 《建筑砂漿配合比速查手冊》(中國建筑工業(yè)出版社，ISBN:7112047749)中得知。從上述公 知的文獻(xiàn)中可以得知普通砂漿的組成原料為膠凝材料、砂、高效減水劑，其中膠凝材料為水 泥或水泥與粉煤灰和礦粉中的一種或兩種的混合物，高效減水劑見國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ8076。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，所述的鋼纖維的體積摻量是按所用鋼 材料的比重來計(jì)算的。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，所述的原料膠凝材料、砂、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(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得到的。制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備，由振動臺、線圈和直流電源構(gòu)成。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備，所述振動臺為機(jī)械式砂漿振動 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(yàn)儀器 膠砂振動臺》(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)砂漿的專用設(shè)備，所述線圈的匝數(shù)為100 3000 匝，長度為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砂漿 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砂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(nèi)會 產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為1. OX ICT3T 10. OX 10_3T的磁場。上述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(shè)備，所述的直流電源、線圈和振動臺 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得到的。本發(fā)明的有益效果是(1)原理對鋼纖維砂漿拌合物施加磁場，利用纖維狀鋼材在強(qiáng)磁場中會被磁化，當(dāng)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，施加外部磁場將砂漿 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，砂漿拌合物振動過程中處于液化狀態(tài)時，其中 的鋼纖維在磁場作用力作用下會發(fā)生轉(zhuǎn)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(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法及專用設(shè)備完全克服了現(xiàn) 有技術(shù)工藝成型的鋼纖維增強(qiáng)砂漿，鋼纖維在砂漿中隨機(jī)亂向分布，砂漿中的鋼纖維的有 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，同時也導(dǎo)致鋼纖維增強(qiáng)砂漿的原 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)過大量研究，研制出制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備。應(yīng)用過 程中根據(jù)新拌砂漿和易性和鋼纖維的尺寸與形狀，來調(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，鋼纖維砂漿拌合物和易性越好，所需的磁場磁感應(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)方法制備的鋼纖維砂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砂漿的抗折強(qiáng)度提高了 25% 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砂漿，其中鋼纖維用量 降低25% 60%，由此可見，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)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(shè)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(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)砂漿的專用設(shè)備由直流電 源1、線圈2和振動臺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放置在振動臺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)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(shè)備的線圈2， 其匝數(shù)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(nèi)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(shí)施例表明，本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(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)砂漿的專用設(shè)備的振動臺 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，配制鋼纖維砂漿拌合物按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M5的砂漿組成組分的質(zhì)量配合比為水 水泥砂高效減水劑=0.56 1 3 0.003，稱取實(shí)際操作時所需量的水水泥和砂， 再取在普通砂漿中摻加體積摻量為1.5%的鋼纖維(鋼材、水泥、水的密度分別為7800kg/ m3、3100kg/m3、1000kg/m3，可據(jù)此確定所需鋼纖維質(zhì)量)，所用鋼纖維為鋼絲切斷型鋼纖維， 長度為13mm，長徑比為40。先將稱量好的水泥和砂投入砂漿攪拌機(jī)干料攪拌均勻后，邊攪 拌邊投入稱量好的鋼纖維，然加入稱量好的拌和水及高效減水劑，繼續(xù)攪拌60秒后出料， 測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為120mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物澆入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了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模置于制 備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試模一起置 于上述專用設(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)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砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(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. OXlO-3T,開啟上述專用設(shè) 備的振動臺振動30秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流 電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空 腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂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，相對濕度>90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為7. 65MPa。對比實(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)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為6. lOMPa。實(shí)施例1與對比實(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)砂漿的28d抗折強(qiáng)度比對比實(shí)施例1得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)砂漿 的28d抗折強(qiáng)度提高25%。實(shí)施例2第一步，配制鋼纖維砂漿拌合物按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為MlO的砂漿組成組分的質(zhì)量配合比為 水水泥砂高效減水劑=0.3 1 1.5 0. 006，稱取實(shí)際操作時所需量的水水 泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為1.5%的鋼纖維(鋼材、水泥、水的密度分別為 7800kg/m3、3100kg/m3、1000kg/m3，可據(jù)此確定所需鋼纖維質(zhì)量)，所用鋼纖維為鋼絲切斷型 鋼纖維，長度為13mm，長徑比為40。先將稱量好的水投入攪拌機(jī)，再投入稱量好的水泥，開 啟攪拌機(jī)攪拌20秒，邊攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投入稱量好的鋼纖維，繼續(xù) 攪拌180秒，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為40mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物澆入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砂漿拌合物的非金屬試模置于制備 單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試模一起置于 上述專用設(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一 步配制成的鋼纖維砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(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10.0X10_3T，開啟上述專用設(shè)備 的振動臺振動300秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流 電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空 腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂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，相對濕度>90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為21. 20MPa。對比實(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)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為11. 15MPa。實(shí)施例2與對比實(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)砂漿的28d抗折強(qiáng)度是對比實(shí)施例2得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)砂漿 的28d抗折強(qiáng)度的近兩倍，提高近100%。實(shí)施例3按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M7. 5的砂漿組成組分的質(zhì)量配合比為 水水泥砂高效減水劑=0.42 1 2 0.004，稱取實(shí)際操作時所需量的水水 泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0. 5%的鋼纖維(鋼材、水泥、水的密度分別為 7800kg/m3、3100kg/m3、1000kg/m3，可據(jù)此確定所需鋼纖維質(zhì)量)，所用鋼纖維為鋼絲切斷型 鋼纖維，長度為13mm，長徑比為40。先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱量 好的水泥，開啟攪拌機(jī)攪拌120秒，邊攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投入稱量好的 鋼纖維，繼續(xù)攪拌300秒，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為80mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物澆入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砂漿拌合物的非金屬試模置于制備 單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試模一起置于 上述專用設(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一 步配制成的鋼纖維砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(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6. OX 10_3T，開啟上述專用設(shè)備 的振動臺振動120秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流 電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空 腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂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，相對濕度> 90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為9. 05MPa。對比實(shí)施例3除第一步中所用原料按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M7. 5的砂漿組成組 分的質(zhì)量配合比為水水泥砂高效減水劑=0.42 1 2 0.004，稱取實(shí)際操作時 所需量的水水泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為1.0%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)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為9. 15MPa。實(shí)施例3與對比實(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)砂漿的鋼纖維用量只有對比實(shí)施例3得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)砂漿 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砂漿拌合物中，先將稱量好的水泥和砂投入砂漿攪拌機(jī)干料 攪拌均勻后，邊攪拌邊投入稱量好的鋼纖維，然加入稱量好的拌和水及高效減水劑，繼續(xù)攪
8拌180秒后出料，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為120mm，其他均同實(shí)施例1。實(shí)施例5除第一步配制鋼纖維砂漿拌合物中，先將稱量好的水泥和砂投入砂漿攪拌機(jī)干料 攪拌均勻后，邊攪拌邊投入稱量好的鋼纖維，然加入稱量好的拌和水及高效減水劑，繼續(xù)攪 拌300秒后出料，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為40mm，其他均同實(shí)施例2。實(shí)施例6除第一步配制鋼纖維砂漿拌合物中，先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機(jī)， 再投入稱量好的水泥，開啟攪拌機(jī)攪拌70秒，邊攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投 入稱量好的鋼纖維，繼續(xù)攪拌180秒，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為80mm，其他均同實(shí)施 例3。實(shí)施例7按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M15的砂漿組成組分的質(zhì)量配合比為 水水泥砂高效減水劑=0. 32 1 1.3 0. 0075，稱取實(shí)際操作時所需量的水水 泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0. 3%的鋼纖維(鋼材、水泥、水的密度分別為 7800kg/m3、3100kg/m3、1000kg/m3，可據(jù)此確定所需鋼纖維質(zhì)量)，所用鋼纖維為鋼絲切斷型 鋼纖維，長度為13mm，長徑比為40。先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱量 好的水泥，開啟攪拌機(jī)攪拌120秒，邊攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投入稱量好的 鋼纖維，繼續(xù)攪拌300秒，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為55mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物澆入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砂漿拌合物的非金屬試模置于制備 單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試模一起置于 上述專用設(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一 步配制成的鋼纖維砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(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6. OX 10_3T，開啟上述專用設(shè)備 的振動臺振動120秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流 電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空 腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂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，相對濕度>90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為10.45MPa。對比實(shí)施例7除第一步中所用原料按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M7. 5的砂漿組成組 分的質(zhì)量配合比為水水泥砂高效減水劑=0.32 1 1.3 0.0075，稱取實(shí)際操作 時所需量的水水泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0. 375%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)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為10.40Pa。實(shí)施例7與對比實(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)砂漿的鋼纖維用量只有對比實(shí)施例4得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)砂漿 的鋼纖維用量的一半，降低了 25%。實(shí)施例8按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M7. 5的砂漿組成組分的質(zhì)量配合比為 水水泥砂高效減水劑=0. 39 1 1.2. 5 0. 0045，稱取實(shí)際操作時所需量的水 水泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0.4%的鋼纖維(鋼材、水泥、水的密度分別 為7800kg/m3、3100kg/m3、1000kg/m3,可據(jù)此確定所需鋼纖維質(zhì)量)，所用鋼纖維為鋼絲切斷 型鋼纖維，長度為13mm，長徑比為40。先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱 量好的水泥，開啟攪拌機(jī)攪拌120秒，邊攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投入稱量好 的鋼纖維，繼續(xù)攪拌300秒，測定鋼纖維砂漿拌合物的稠度為80mm ；第二步，澆入試模將第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物澆入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砂漿拌合物的非金屬試模置于制備 單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試模一起置于 上述專用設(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對第一 步配制成的鋼纖維砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(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6. OX 10_3T，開啟上述專用設(shè)備 的振動臺振動120秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流 電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空 腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂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，相對濕度>90%，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定的28d齡期時將試件從養(yǎng)護(hù)室取出，得到單向分布 鋼纖維增強(qiáng)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為8. 25MPa。對比實(shí)施例8除第一步中所用原料按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的強(qiáng)度等級為M7. 5的砂漿組成組 分的質(zhì)量配合比為水水泥砂高效減水劑=0.39 1 2.0 0.0045，稱取實(shí)際操作 時所需量的水水泥和砂，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0. 56%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)砂漿，按照GB/T 17671《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》測得其抗折強(qiáng)度為8. 20Pa。實(shí)施例8與對比實(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)砂漿的鋼纖維用量只有對比實(shí)施例4得到的非單向分布的鋼纖維增強(qiáng)砂漿 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)砂漿的專用設(shè)備的線圈的匝數(shù)在 100 3000匝和長度1為100 160mm的范圍內(nèi)選定，以保證長于置于線圈的骨架中空腔 內(nèi)的非金屬試模的長度，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砂漿 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砂漿拌合物的非金屬試模置 于其中；所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的振動臺為機(jī)械式砂漿振動臺，無 磁力吸附，其振幅為0. 85士0. 05mm，振動頻率為2850次/分，符合《水泥物理試驗(yàn)儀器膠砂 振動臺》(JCT723-2005)規(guī)定或其它行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，具體步驟如下第一步，配制鋼纖維砂漿拌合物按公知的設(shè)計(jì)方法所確定的普通砂漿組成組分的配合比，稱取實(shí)際操作時所需量的膠凝材料、砂和高效減水劑，再取在普通砂漿中摻加體積摻量為0.3％～1.5％的鋼纖維，將稱取的膠凝材料、砂、高效減水劑和鋼纖維投入攪拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維砂漿拌合物；第二步，澆入試?；蚰０鍖⒌谝徊脚渲瞥傻匿摾w維砂漿拌合物澆入非金屬試模中；第三步，施加磁場將第二步得到的澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模置于制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備的線圈的骨架中空腔內(nèi)，再將該線圈和試?；蚰０逡黄鹬糜谏鲜鰧Ｓ迷O(shè)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)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砂漿拌合物施加磁場，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(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～10.0×10 3T，開啟上述專用設(shè)備的振動臺振動30～300秒，然后按順序依次關(guān)閉上述專用設(shè)備的振動臺，切斷上述線圈的直流電源，并將澆入了第一步配制成的鋼纖維砂漿拌合物的非金屬試模移出該線圈的骨架中空腔，放置于地面或?qū)嶒?yàn)臺上；第四步，拆模與養(yǎng)護(hù)將第三步施加磁場后得到的在非金屬試模內(nèi)的鋼纖維砂漿拌合物試件表面輕輕抹平，靜置，拆模，養(yǎng)護(hù)后得到單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，其特征在于所述鋼纖 維是符合建筑鋼材標(biāo)準(zhǔn)要求的低碳鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法，其特征在于所述將稱 取的鋼纖維和普通砂漿的原材料投入攪拌機(jī)中均勻拌合配制成鋼纖維砂漿拌合物，其操作 過程是，先將稱量好的水和高效減水劑投入攪拌機(jī)，再投入稱量好的膠凝材料，開啟攪拌機(jī) 攪拌20 120秒，邊攪拌邊加入稱量好的砂，然后邊攪拌邊投入稱量好的鋼纖維，繼續(xù)攪 拌60 300秒，通過調(diào)整減水劑摻量或用水量，控制砂漿拌合物稠度在40mm 120mm范圍 內(nèi)；或者先將稱量好的膠凝材料和稱量好的砂干料攪拌均勻后，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60 300秒，通過調(diào)整減水劑摻量 或用水量，控制砂漿拌合物稠度在40mm 120mm范圍內(nèi)。
4.制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(shè)備，由振動臺、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)砂漿的專用設(shè)備，其特征在于所述 振動臺為機(jī)械式砂漿振動臺，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(jù)權(quán)利要求4所述制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的專用設(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砂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砂 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(nèi)會產(chǎn)生磁感應(yīng)強(qiáng)度為1. OX ICT3T 10. OX ICT3T的磁場。
全文摘要
本發(fā)明制備單向分布鋼纖維增強(qiáng)砂漿的方法及其專用設(shè)備，涉及纖維增強(qiáng)砂漿，其關(guān)鍵步驟是，將配制成的鋼纖維砂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)砂漿的專用設(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)備的振動臺上，開啟上述專用設(shè)備的直流電源使線圈通電形成磁場，以對配制成的鋼纖維砂漿拌合物施加磁場實(shí)現(xiàn)對鋼纖維定向，磁場方向與試件測試或工作狀態(tài)時的拉應(yīng)力方向保持一致；該專用設(shè)備由振動臺、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)砂漿，其抗折強(qiáng)度比用現(xiàn)有方法制備的鋼纖維增強(qiáng)砂漿提高25％～100％，或節(jié)省鋼纖維25％～60％。
文檔編號B28B1/087GK101913189SQ20101023538
公開日2010年12月15日 申請日期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, 趙全明 申請人:河北工業(yè)大學(xué)