CN101913188A - 制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法及其专用设备 - Google Patents
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Abstract
本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法及其专用设备，涉及纤维增强混凝土，其关键步骤是，将配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入非金属试模并置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中的空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场实现对钢纤维定向，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致；该专用设备由振动台、线圈和直流电源构成。用本发明方法和专用设备制备出的单向分布钢纤维增强混凝土，其抗折强度比用现有方法制备的钢纤维增强混凝土提高25％～100％，或节省钢纤维25％～60％。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及纤维增强混凝土，具体地说是制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法及其专用设备。
背景技术
混凝土是土木、交通、水利、核电以及许多工程中广泛使用的结构材料。混凝土的特点是抗压强度高、抗拉强度低和极限应变小，是一种脆性材料。由于这些特性，导致混凝土韧性差和易开裂，工程中普通结构混凝土拉应力区的混凝土一般都是带裂缝工作。裂缝处的钢筋得不到混凝土的有效保护，可能会过早发生锈蚀，对结构耐久性影响很大。掺加钢纤维是提高混凝土抗裂性、韧性和改善抗拉性能的最有效方法之一。掺加钢纤维以后，与拉应力方向一致的钢纤维可以有效分担拉应力。对于已经产生的裂缝，跨越裂缝两侧的钢纤维可以阻止裂缝的进一步发展，减小裂缝的宽度，从而提高混凝土的抗裂性。与拉应力方向不一致的钢纤维提高混凝土抗裂性的效果随着方向的偏离而下降，与拉应力方向垂直的钢纤维对改善混凝土抗裂性几乎没有作用。
现有的钢纤维混凝土的成型工艺是，将砂、石、水泥等原材料和钢纤维一起混合，加入拌和水搅拌均匀，入模振捣密实。按照这种工艺成型的钢纤维混凝土，钢纤维在混凝土中随机乱向分布。实际工程中的结构混凝土根据部位不同受到特定荷载的作用，部分混凝土长期受压而另一部分混凝土长期受拉，并且应力方向一般不会改变。因此，如果采用传统工艺制备钢纤维混凝土，只有与拉应力方向一致或接近的小部分钢纤维发挥了抗裂的作用。另一方面，有效钢纤维的分布密度必须达到一定值才能真正抗裂，对于这个问题工程中一般采用提高钢纤维整体掺量的方法，使得即使随机乱向分布，沿拉应力方向的钢纤维仍有足够数量，可以承担相应的荷载，混凝土的性能得以提高，这样做的缺点是，混凝土中的钢纤维的有效利用效率很低，很大部分钢纤维不能发挥应有的作用，同时也导致制备钢纤维增强混凝土的原材料成本大幅度增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法及其专用设备，用这种方法和专用设备制备出的单向分布钢纤维增强混凝土，其抗折强度比用现有方法制备的钢纤维增强混凝土提高25％～100％，或节省钢纤维25％～60％。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，具体步骤如下：
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的钢纤维混凝土组成组分的配合比，称取实际操作时所需量的胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维，将称取的胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维投入搅拌机中均匀拌合配制成钢纤维混凝土拌合物；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致，上述线圈内磁感应强度为1.0×10-3T～20.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动30～300秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，拆模与养护
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平，静置，拆模，养护后得到单向分布钢纤维增强混凝土。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，所述钢纤维为低碳钢材料制成。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，所述将称取的胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维投入搅拌机中均匀拌合配制成钢纤维混凝土拌合物，其优选的操作过程是，将称量好的胶凝材料、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌90～300秒，通过调整减水剂掺量或用水量，控制混凝土拌合物坍落度在40mm～160mm范围内。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，所述钢纤维混凝土配合比的公知设计方法可以从《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS 38-1992)、《钢纤维混凝土》(JG/T3064-1999)和《新型和特种混凝土配合比设计及施工性能检测实用手册》(王培民，中国建材出版社，2004年)中得知。从上述公知的文献中可以得知钢纤维混凝土的组成原料为胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维，其中胶凝材料为水泥或水泥与粉煤灰和矿粉中的一种或两种的混合物，高效减水剂见国家标准GBJ8076。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，所述的直流电源、线圈和振动台都是本技术领域常用的设备，是本技术领域技术人员可以自行制作或由商购得到的。
制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，由振动台、线圈和直流电源构成。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，所述振动台为机械式混凝土振动台，无磁力吸附，其振幅为0.5±0.2mm，振动频率为2850次/分，符合《混凝土试验用振动台》(JGT 3020-94)规定或其它行业相关标准。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，所述线圈的匝数为300～1000匝，长度为150～550mm，其骨架中的空腔形状和大小根据被置入其中的浇入了钢纤维混凝土拌合物的非金属试模的形状和大小确定，允许将浇入了钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于其中，在接通电压为1～30伏和电流为0.1～20安的直流电时，在该线圈的中空腔内会产生磁感应强度为1.0×10-3T～20.0×10-3T的磁场。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，所述直流电源可提供输出的直流电压为0～30伏和直流电流为0～20安。
上述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，所述的直流电源、线圈和振动台都是本技术领域常用的设备，是本技术领域技术人员可以自行制作或由商购得到的。
本发明的有益效果是：
(1)原理
对钢纤维混凝土拌合物施加磁场，利用纤维状钢材在强磁场中会被磁化，当纤维方向与磁场方向不垂直时在纤维两端分别形成磁S极和磁N极的特性，施加外部磁场将混凝土拌合物中的钢纤维磁化成两端为两极的小磁体，进而在定向磁场作用下，被磁化钢纤维的两端分别受到大小相等方向相反的作用力，混凝土拌合物在振动过程中处于液化状态时，其中的钢纤维在磁场作用力作用下会发生转动，方向趋于与磁场方向一致，从而形成单向或定向分布。由此可见，本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法及专用设备完全克服了现有技术工艺成型的钢纤维增强混凝土，钢纤维在其中随机乱向分布，致使混凝土中的钢纤维的有效利用效率很低，很大部分钢纤维不能发挥应有的作用，同时也导致钢纤维增强混凝土的原材料成本大幅度增加的缺点。因此，本发明具有突出的实质性的特点。
(2)实践
发明人经过大量研究，研制出制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备。应用过程中根据新拌混凝土和易性和钢纤维的尺寸与形状，来调整直流电源的电压电流，以控制线圈内部空间中的磁感应强度。实践证明，钢纤维混凝土拌合物和易性越好，所需的磁场磁感应强度越小，反之拌合物和易性越差，则需增大电流，提高磁场磁感应强度。
(3)效果
与采用现有技术方法制备的钢纤维混凝土相比，用本发明方法和专用设备制备的单向分布钢纤维混凝土的抗拉强度提高了25％～100％。如果所用原料配合比完全相同，用本发明方法和专用设备制备的单向分布钢纤维混凝土的抗折强度提高了25％～100％；如果产品抗折强度相同，用本发明方法和专用设备制备单向分布钢纤维混凝土，其中钢纤维用量降低25％～60％，由此可见，与已有技术相比本发明有显著的进步。(下面的实施例将提供具体详细的数据对比，以进一步证明本发明有显著的进步。)
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的结构示意图。
图2是本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的直流电源外部示意图。
图3是本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈示意图。
图4是本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈横截面示意图。
图5是本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的振动台示意图。
图中，1.直流电源，2.线圈，3.振动台，4.电流控制旋钮，5.开关。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备由直流电源1、线圈2和振动台3构成，其中直流电源1有交流电(AC)输入端和直流电输出端，直流电输出端接至线圈2，直流电源1的开关5控制是否为线圈2提供直流电，用直流电源1的电流控制旋钮4控制为线圈2提供直流电的电压和电流的大小；线圈2放置在振动台3上。
图2所示实施例表明，本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的直流电源1外部设置有交流电(AC)输入端、直流电输出端、开关5和电流控制旋钮4。
图3所示实施例表明，本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈2，其匝数为300～1000匝，长度l为150～550mm，保证长于置于线圈的骨架中空腔内的非金属试模的长度。线圈2接在直流电源1的直流电输出端(DC)上。
图4所示实施例表明，本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈2的空腔的横截面为方形，大小根据所置入的试模而定。
图5所示实施例显示本发明制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的振动台3，其大小以能够放置线圈和试模为准。
实施例1
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的强度等级为C40的混凝土组成组分的质量配合比为水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝180∶375∶75∶780∶990∶2.2∶47称量所需量的水、水泥、粉煤灰、砂、石、高效减水剂和钢纤维，所用钢纤维为低碳钢材料采用切削工艺制成，直径0.5mm，长径比为40。将称量好的水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌90秒，混凝土拌合物坍落度为160mm；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入100mm×100mm×400mm的非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为3.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动90秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，制备单向分布钢纤维增强混凝土
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平后置于室内环境，表面覆盖塑料薄膜，24小时后拆模，移入养护室养护，保持温度为20±2℃，相对湿度≥90％，养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到单向分布钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为8.70MPa。
对比实施例1
除缺少实施例1中的第三步之外，其他工艺与实施例1相同。
同样养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到非单向分布的钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为6.95MPa。
实施例1与对比实施例1的原料配比和钢纤维用量相同，而实施例1得到的单向分布钢纤维增强混凝土的28d抗折强度比对比实施例1得到的非单向分布的钢纤维增强混凝土的28d抗折强度提高25％。
实施例2
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的强度等级为C55的混凝土组成组分的质量配合比为水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝170∶385∶95∶775∶980∶3.0∶117称量所需量的水、水泥、粉煤灰、砂、石、高效减水剂和钢纤维，所用钢纤维为低碳钢材料采用切削工艺制成，直径0.5mm，长径比为40。将称量好的水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌300秒，混凝土拌合物坍落度为40mm；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入100mm×100mm×400mm的非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为12.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动180秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，制备成型的单向分布钢纤维增强混凝土
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平后置于室内环境，表面覆盖塑料薄膜，24小时后拆模，移入养护室养护，保持温度为20±2℃，相对湿度≥90％，养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到单向分布钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为20.4MPa。
对比实施例2
除缺少实施例2中的第三步之外，其他工艺与实施例2相同。
同样养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到非单向分布的钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为11.2MPa。
实施例2与对比实施例2的原料配比和钢纤维用量相同，而实施例2得到的单向分布的钢纤维增强混凝土的28d抗折强度比对比实施例2得到的非单向分布的钢纤维增强混凝土的28d抗折强度提高100％。
实施例3
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的强度等级为C45的混凝土组成组分的质量配合比为水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝165∶430∶0∶815∶970∶3.2∶59称量所需量的水、水泥、粉煤灰、砂、石、高效减水剂和钢纤维，所用钢纤维为低碳钢材料采用切削工艺制成，直径0.5mm，长径比为40。将称量好的水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌180秒，混凝土拌合物坍落度为135mm；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入100mm×100mm×400mm的非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为10.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动240秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，制备成型的单向分布钢纤维增强混凝土
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平后置于室内环境，表面覆盖塑料薄膜，24小时后拆模，移入养护室养护，保持温度为20±1℃，相对湿度≥95％，养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到单向分布钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为9.7MPa。
对比实施例3
除第一步中所用原料的规定质量比为：水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝165∶430∶0∶805∶940∶3.2∶117和缺少实施例3中的第三步之外，其他工艺与实施例3相同。
同样养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到非单向分布的钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为9.6MPa。
实施例3与对比实施例3的28d抗折强度基本一样，而实施例3得到的单向分布的钢纤维增强混凝土的钢纤维用量只有对比实施例3得到的非单向分布的钢纤维增强混凝土的钢纤维用量的一半，降低了60％。
实施例4
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的强度等级为C35的混凝土组成组分的质量配合比为水∶水泥∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝171∶390∶810∶1000∶2.5∶29称量所需量的水、水泥、砂、石、高效减水剂和钢纤维，所用钢纤维为低碳钢材料采用切削工艺制成，直径0.5mm，长径比为40。将称量好的水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌180秒，混凝土拌合物坍落度为130mm；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入100mm×100mm×400mm的非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为10.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动240秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，制备成型的单向分布钢纤维增强混凝土
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平后置于室内环境，表面覆盖塑料薄膜，24小时后拆模，移入养护室养护，保持温度为201C，相对湿度95％，养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到单向分布钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为7.88MPa。
对比实施例4
除第一步中所用原料的规定质量比为：水∶水泥∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝171∶390∶810∶1000∶2.5∶39和缺少实施例4中的第三步之外，其他工艺与实施例4相同。
同样养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到非单向分布的钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为7.87MPa。
实施例4与对比实施例4的28d抗折强度基本一样，而实施例4得到的单向分布的钢纤维增强混凝土的钢纤维用量只有对比实施例4得到的非单向分布的钢纤维增强混凝土的钢纤维用量的一半，降低了25％。
实施例5
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的强度等级为C25的混凝土组成组分的质量配合比为水∶水泥∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝182∶350∶882∶956∶1.2∶35称量所需量的水、水泥砂、石、高效减水剂和钢纤维，所用钢纤维为低碳钢材料采用切削工艺制成，直径0.5mm，长径比为40。将称量好的水泥、粉煤灰、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌180秒，控制混凝土拌合物坍落度在115mm；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入100mm×100mm×400mm的非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为10.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动240秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，制备成型的单向分布钢纤维增强混凝土
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平后置于室内环境，表面覆盖塑料薄膜，24小时后拆模，移入养护室养护，保持温度为201C，相对湿度95％，养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到单向分布钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为6.57MPa。
对比实施例5
除第一步中所用原料的规定质量比为：水∶水泥∶砂∶石∶高效减水剂∶钢纤维＝182∶350∶882∶956∶1.2∶59和缺少实施例5中的第三步之外，其他工艺与实施例5相同。
同样养护至规定的28d龄期时将试件从养护室取出，得到非单向分布的钢纤维增强混凝土，按照GBJ 81-1985《普通混凝土力学性能试验方法》测得其抗折强度为6.55MPa。
实施例5与对比实施例5的28d抗折强度基本一样，而实施例5得到的单向分布的钢纤维增强混凝土的钢纤维用量只有对比实施例5得到的非单向分布的钢纤维增强混凝土的钢纤维用量的一半，降低了40％。
上述实施例中：所用制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的匝数在300～1000匝和长度l为150～550mm的范围内选定，以保证长于置于线圈的骨架中空腔内的非金属试模的长度，其骨架中的空腔形状和大小根据被置入其中的浇入了钢纤维混凝土拌合物的非金属试模的形状和大小确定，允许将浇入了钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于其中；所述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的振动台为机械式混凝土振动台，无磁力吸附，其振幅为0.5±0.2mm，振动频率为2850次/分，符合《混凝土试验用振动台》(JGT 3020-94)规定或其它行业相关标准。
Claims (6)
1.制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，具体步骤如下：
第一步，配制钢纤维混凝土拌合物
按公知的设计方法所确定的钢纤维混凝土组成组分的配合比，称取实际操作时所需量的胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维，将称取的胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维投入搅拌机中均匀拌合配制成钢纤维混凝土拌合物；
第二步，浇入试模
将第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物浇入非金属试模中；
第三步，施加磁场
将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为1.0×10-3T～20.0×10-3T，开启上述专用设备的振动台振动30～300秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维混凝土拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；
第四步，拆模与养护
将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维混凝土拌合物试件表面轻轻抹平，静置，拆模，养护后得到单向分布钢纤维增强混凝土。
2.根据权利要求1所述制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，其特征在于：所述钢纤维为低碳钢材料制成。
3.根据权利要求1所述制备单向分布钢纤维增强混凝土的方法，其特征在于：所述将称取的胶凝材料、砂、石、高效减水剂和钢纤维投入搅拌机中均匀拌合配制成钢纤维混凝土拌合物，其操作过程是，将称量好的胶凝材料、砂、石投入搅拌机干料搅拌均匀，然后边搅拌边投入全部称量好的钢纤维至搅拌均匀，再加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌90～300秒，通过调整减水剂掺量或用水量，控制混凝土拌合物坍落度在40mm～160mm范围内。
4.制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，由振动台、线圈和直流电源构成。
5.根据权利要求4所述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，其特征在于：所述振动台为机械式混凝土振动台，无磁力吸附，其振幅为0.5±0.2mm，振动频率为2850次/分。
6.根据权利要求4所述制备单向分布钢纤维增强混凝土的专用设备，其特征在于：所述线圈的匝数为300～1000匝，长度为150～550mm，其骨架中的空腔形状和大小根据被置入其中的浇入了钢纤维混凝土拌合物的非金属试模的形状和大小确定，允许将浇入了钢纤维混凝土拌合物的非金属试模置于其中，在接通电压为1～30伏和电流为0.1～20安的直流电时，该在线圈的中空腔内会产生磁感应强度为1.0×10-3T～20.0×10-3T的磁场。
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