CN109824305A - 一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，包括以下步骤：S1：选用水泥、粉煤灰、砂子、减水剂、电场活化液制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料混合；S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.2‑1.8％，并加入界面材料；S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，期间每隔8‑12h进行1‑2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。本发明对纤维进行界面处理，有效的提高了纤维增强高延性混凝土的整体抗压性、抗弯曲性和抗疲劳性。
Description
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域，具体是涉及一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法。
背景技术
纤维增强高延性混凝土是由混凝土中加入纤维作为增强相组成的多相复合材料。纤维增强混凝土材料的整体性能取决于每种组成材料的性质，骨料和基体的比例，以及骨料与基体之间的界面等。其中，骨料与沥青之间界面的粘合性能通常对混凝土的整体性能有显著的影响。通过多次试验，发现85％以上的纤维增强高延性混凝土破坏都起源于界面或者与界面破坏有关。为了提高纤维增强高延性混凝土的整体抗压性、抗弯曲性和抗疲劳性，需要采用各种技术对纤维增强相周围的界面进行处理。
目前，在制备纤维增强高延性混凝土时，只是简单的植入纤维，没有对纤维周围做任何界面处理。在纤维增强高延性混凝土使用过程中，经常出现早期破损现象。这些破损多数都是由于是制备过程中，没有对纤维周围界面进行合适处理，导致破损多出现在纤维与混凝土接触界面处。为此，我们经过多年实验，拟提出一种新的界面处理技术和制备方法，以增加纤维增强高延性混凝土的耐久性和耐损伤能力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法。
本发明的技术方案是:一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥、粉煤灰、砂子、减水剂、电场活化液制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先慢速搅拌1-2min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，慢速搅拌1.5-2min，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，快速搅拌1-2min；
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.2-1.8％，并加入界面材料；在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；所述特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，所述特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，期间每隔8-12h进行1-2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果。
进一步地，所述水泥、粉煤灰、砂子、减水剂以及电场活化液的用量分别为：水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg。
进一步地，所述电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，所述储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，所述碳纤维层厚度为0.1mm，所述储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。
更进一步地，所述电场活化液的制备方法为：按质量分数选取所述纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在8000-17000V，频率在20-1200KHz；处理5-8min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理2-3min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
进一步地，所述步骤S1中电场活化液加入前需进行预搅拌处理。进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果。
进一步地，所述界面材料为环氧树脂界面材料或机油材料。
更进一步地，所述界面材料在混合过程中，环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：(1.5-3)，其中，A胶是树脂组份，B胶是固化剂组份，添加的玻璃纤维的比例降低，环氧树脂B胶的添加比例也相应降低；机油材料为牌号20、30、40的机油，其中，添加的玻璃纤维的比例降低，机油材料的牌号越多。
进一步地，所述强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
进一步地，所述辅助设备主要包括下主体、上主体、送料组件、搅拌轮、振动发生器、配电箱；
所述上主体左右两侧各设有一个加料斗，所述加料斗通过加料口与上主体内部连通，上主体内从上到下依次设有第一隔板、第二隔板、第三隔板、第四隔板，所述加料口位于所述第二隔板与第三隔板之间的上主体内壁上；
所述第一隔板上表面中心设有驱动电机，所述第二隔板与第一隔板之间设有传动杆，所述传动杆上端与驱动电机连接，传动杆上齿面相对设有上半形齿轮、下半形齿轮，所述上半形齿轮、下半形齿轮均为锥齿轮的一半，且左右交错分布，传动杆前后左右四个方位各设有一个传动块，所述传动块上下两端分别与第一隔板、第二隔板连接，传动块与上半形齿轮、下半形齿轮位置对应处各设有锥齿形面与其啮合，所述第三隔板与第二隔板之间设有中心杆，所述中心杆上下两端分别与第二隔板、第三隔板连接，中心杆内部中空，且左右两外侧各设有一个搅拌块，中心杆内壁与所述搅拌块位置对应处各设有一个锥齿轮，所述传动杆下端贯穿第二隔板并延伸至中心杆内，传动杆下端设有锥形齿形面与所述锥齿轮啮合，所述中心杆前后左右四个方位各设有一个搅动杆，所述搅动杆上端分别贯穿第二隔板与一个所述传动块连接，所述第三隔板上设有多个落料孔，第三隔板下方设有控料板，所述控料板圆周处与环形电机连接，所述环形电机与上主体嵌于外壁上，控料板上设有与落料孔匹配的配合孔，所述第四隔板下底面等角度设有四个送料组件；
所述送料组件包括转动杆和螺旋轨道，所述转动杆上端通过转动电机与第四隔板连接，转动杆下端设有锥形台，所述螺旋轨道位于转动杆上，第四隔板与送料组件位置对应处各设有一个出料孔与其连通；
所述下主体上端与所述上主体可拆卸连接，下主体底端结构呈左右两个对称凸圆以及中部的凹圆组成，所述凸圆处设有一个所述搅拌轮，下主体的凸圆、凹圆处外侧面等间距设有多个振动块，下主体左右侧面通过支架固定支撑，所述支架内底面设有所述振动发生器，振动发生器与振动块导线连接，支架右侧面设有所述配电箱，配电箱与所述环形电机、驱动电机、送料组件、搅拌轮、振动发生器电性连接。传统搅拌组件进行玻璃纤维与界面材料的混合其混合度难以保证，本装置通过上主体的上半形齿轮、下半形齿轮交错分布，并配合传动块上下的锥齿形面实现顺逆搅拌，通过后续送料组件螺旋输送将混合物匀速送至锥形台继而均匀匀速落入掺合料中，实现匀速送料，保证混合物料落入掺合料的均匀度，同时通过双凸圆与凹圆结构的配合大幅度增加振动接触面，提高对玻璃纤维界面处理的效果，增强纤维增强高延性混凝土的各项性能。
更进一步地，所述搅拌轮包括搅拌管、搅拌电机，所述搅拌管设有多个，且分别与搅拌电机上周向设有的连接杆连接，所述搅拌管为中空管件，其内壁等角度设有多个扰流斜块，所述扰流斜块为设置在其搅拌管内壁上倾斜凸块，所述下主体两个对称凸圆的搅拌轮转动方向相反。通过搅拌管作用实现改变通过管内物料的流动方向，进行扰流搅拌，同时两个搅拌轮转动方向相反，提高搅拌效果。
本发明装置的工作方法为：拆开上主体，将掺合料加入下主体内，再装上上主体，将界面材料和玻璃纤维分别从左右两侧的加料斗投入，打开辅助装置，驱动电机工作传动杆进行转动，传动杆转动期间通过上半形齿轮和下半形齿轮交替与每一个传动块的上下的锥齿形面啮合传动，使传动块进行不断的正转反转切换转动，传动块带动搅动杆进行转动；期间传动杆下端与中心杆内左右两个锥齿轮分别啮合带动其转动，进而带动搅拌块进行搅拌转动，充分搅拌后，打开环形电机，环形电机转动使配合孔和落料孔对接，混合料落入第四隔板上，再通过转动电机转动使螺旋轨道带动物料向下运动至锥形台，进而落至掺合料中，通过两个搅拌轮反向旋转将掺合料与混合料进行混合，期间振动发生器工作驱动各个振动块进行振动，辅助物料的混合，搅拌管在转动过程中，管内流过的物料通过扰流斜块的作用进行顺逆时针出管，促进搅拌混合充分进行。
本发明的有益效果是:
(1)本发明采用纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法进行混凝土制备，对纤维进行界面处理，有效的提高了纤维增强高延性混凝土的整体抗压性、抗弯曲性和抗疲劳性。
(2)本发明采用的界面处理方法，选材简单有效，污染小，成本低，经济效果好，采用电场活化液作为基液，可改善混凝土的使用效果，显著增强纤维增强高延性混凝土的耐久性等。
(3)本发明采用的辅助装置对玻璃纤维与界面材料的混合效果优，传统搅拌组件进行玻璃纤维与界面材料的混合其混合度难以保证，本装置通过上主体内顺逆搅拌以及通过后续送料组件进行匀速送料，保证混合物料落入掺合料的均匀度，同时通过双凸圆与凹圆结构的配合大幅度增加振动接触面，提高对玻璃纤维界面处理的效果，增强纤维增强高延性混凝土的各项性能。
附图说明
图1是本发明添加界面材料后高延性混凝土示意图。
图2是本发明不同截面材料抗压弹性模量比较。
图3是本发明三组试件破坏后的扫描电镜微观表征，其中，(a)未加界面、(b)环氧树脂界面、(c)机油界面。
图4是本发明的辅助装置整体结构示意图。
图5是图4的A-A处俯视图。
图6是图4的B-B处俯视图。
图7是图4的C-C处俯视图。
图8是搅拌管的内部结构示意图。
其中，1-下主体、11-支架、12-凸圆、12-凹圆、2-上主体、21-第一隔板、22-第二隔板、23-第三隔板、231-落料孔、24-第四隔板、241-出料孔、25-加料斗、26-加料口、27-环形电机、28-控料板、281-配合孔、3-传动杆、31-上半形齿轮、32-下半形齿轮、33-驱动电机、4-传动块、5-搅动杆、6-中心杆、61-锥齿轮、62-搅拌块、7-送料组件、71-转动杆、72-转动电机、73-螺旋轨道、74-锥形台、8-搅拌轮、81-搅拌管、811-扰流斜块、82-搅拌电机、9-振动发生器、91-振动块、10-配电箱。
具体实施方式
实施例1
一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先45rpm速度搅拌1min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，45rpm速度搅拌1.5min，将电场活化液进行预搅拌处理，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，150rpm速度搅拌1min；进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果；
电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，碳纤维层厚度为0.1mm，储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。电场活化液的制备方法为：按质量分数选取纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在8000V，频率在20KHz；处理5min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理2min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.2％，并加入界面材料；界面材料为环氧树脂界面材料，环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：1.5，其中，A胶是树脂组份，B胶是固化剂组份。在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为18℃，相对湿度为96％，期间每隔8h进行1min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果；
强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
实施例2
一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先55rpm的速度搅拌1.5min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，50rpm的速度搅拌2min，将电场活化液进行预搅拌处理，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，180rpm的速度搅拌1.5min；进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果；
电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，碳纤维层厚度为0.1mm，储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。电场活化液的制备方法为：按质量分数选取纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在11000V，频率在800KHz，处理7min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理2.5min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.5％，并加入界面材料；界面材料为环氧树脂界面材料，环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：2.5，其中，A胶是树脂组份，B胶是固化剂组份。在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为20℃，相对湿度为96％，期间每隔11h进行2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果；
强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
实施例3
一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先65rpm速度搅拌2min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，65rpm速度搅拌2min，将电场活化液进行预搅拌处理，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，210rpm速度搅拌2min；进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果；
电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，碳纤维层厚度为0.1mm，储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。电场活化液的制备方法为：按质量分数选取纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在17000V，频率在1200KHz；处理8min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理3min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.8％，并加入界面材料；界面材料为环氧树脂界面材料，环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：3，其中，A胶是树脂组份，B胶是固化剂组份。在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为22℃，相对湿度为96％，期间每隔12h进行2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果；
强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
实施例4
一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先45rpm速度搅拌1min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，45rpm速度搅拌1.5min，将电场活化液进行预搅拌处理，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，150rpm速度搅拌1min；进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果；
电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，碳纤维层厚度为0.1mm，储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。电场活化液的制备方法为：按质量分数选取纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在8000V，频率在20KHz；处理5min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理2min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.2％，并加入界面材料；界面材料为机油材料，机油材料为牌号40的机油。在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为18℃，相对湿度为96％，期间每隔8h进行1min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果；
强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
实施例5
一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先55rpm的速度搅拌1.5min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，50rpm的速度搅拌2min，将电场活化液进行预搅拌处理，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，180rpm的速度搅拌1.5min；进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果；
电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，碳纤维层厚度为0.1mm，储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。电场活化液的制备方法为：按质量分数选取纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在11000V，频率在800KHz；处理7min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理2.5min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.5％，并加入界面材料；界面材料为机油材料，机油材料为牌号30的机油。在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为20℃，相对湿度为96％，期间每隔11h进行2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果；
强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
实施例6
一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先65rpm速度搅拌2min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，65rpm速度搅拌2min，将电场活化液进行预搅拌处理，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，210rpm速度搅拌2min；进行预搅拌可以防止储电微球局部聚集影响电场活化液的使用效果；
电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，碳纤维层厚度为0.1mm，储电微球粒径为0.5mm。采用电场活化液进行混凝土各材料的混合，可以提高混凝土基液的活性，继而增强混凝土的使用效果，同时配加有储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体，储电微球可以在电场活化后进行电场活化液活性的保持和稳定，纳米掺铝氧化锌粉体可以在电场活化液制备中增强电场活化的效果，继而增强电场活化液的使用效果。电场活化液的制备方法为：按质量分数选取纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在17000V，频率在1200KHz；处理8min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理3min后，即得到电场活化液。通过该功率下的高频电场进行电场活化，并配加有纳米掺铝氧化锌粉体以及储电微球，可以显著增强电场活化液的活性以及使用效果。
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.8％，并加入界面材料；界面材料为机油材料，机油材料为牌号20的机油。在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为22℃，相对湿度为96％，期间每隔12h进行2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。在养护期间进行短时间紫外光照处理并配洒强化剂，可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，延缓混凝土料的凝固等，增强混凝土料的使用效果；
强化剂由四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵、脱氢乙酸钠、去离子水按照质量比5：6：2：1：23配制而成。通过上述配比制成的强化剂，四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵可以增强混凝土料的整体抗压性以及抗疲劳性，脱氢乙酸钠可以促进四硼酸钠、六偏磷酸钠、硼酸铵的混合以及效果，延缓混凝土料的凝固，采用上述强化剂并配合紫外光照处理使用效果最优。
如图4所示，上述方法使用的辅助设备主要包括下主体1、上主体2、送料组件7、搅拌轮8、振动发生器9、配电箱10；
如图4所示，上主体2左右两侧各设有一个加料斗25，加料斗25通过加料口26与上主体2内部连通，上主体2内从上到下依次设有第一隔板21、第二隔板22、第三隔板23、第四隔板24，加料口26位于第二隔板22与第三隔板23之间的上主体2内壁上；
如图4-7所示，第一隔板21上表面中心设有驱动电机33，第二隔板22与第一隔板21之间设有传动杆3，传动杆3上端与驱动电机33连接，传动杆3上齿面相对设有上半形齿轮31、下半形齿轮32，上半形齿轮31、下半形齿轮32均为锥齿轮的一半，且左右交错分布，传动杆3前后左右四个方位各设有一个传动块4，传动块4上下两端分别与第一隔板21、第二隔板22连接，传动块4与上半形齿轮31、下半形齿轮32位置对应处各设有锥齿形面与其啮合，第三隔板23与第二隔板22之间设有中心杆6，中心杆6上下两端分别与第二隔板22、第三隔板23连接，中心杆6内部中空，且左右两外侧各设有一个搅拌块62，中心杆6内壁与搅拌块62位置对应处各设有一个锥齿轮61，传动杆3下端贯穿第二隔板22并延伸至中心杆6内，传动杆3下端设有锥形齿形面与锥齿轮61啮合，中心杆6前后左右四个方位各设有一个搅动杆5，搅动杆5上端分别贯穿第二隔板22与一个传动块4连接，第三隔板23上设有多个落料孔231，第三隔板23下方设有控料板28，控料板28圆周处与环形电机27连接，环形电机27与上主体2嵌于外壁上，控料板28上设有与落料孔231匹配的配合孔281，第四隔板24下底面等角度设有四个送料组件7；
如图4所示，送料组件7包括转动杆71和螺旋轨道73，转动杆71上端通过转动电机72与第四隔板24连接，转动杆71下端设有锥形台74，螺旋轨道73位于转动杆71上，第四隔板24与送料组件7位置对应处各设有一个出料孔241与其连通；
如图4所示，下主体1上端与上主体2可拆卸连接，下主体1底端结构呈左右两个对称凸圆12以及中部的凹圆13组成，凸圆12处设有一个搅拌轮8，下主体1的凸圆12、凹圆13处外侧面等间距设有多个振动块91，下主体1左右侧面通过支架11固定支撑，支架11内底面设有振动发生器9，振动发生器9与振动块91导线连接，支架11右侧面设有配电箱10，配电箱10与环形电机27、驱动电机33、送料组件7、搅拌轮8、振动发生器9电性连接。搅拌轮8包括搅拌管81、搅拌电机82，搅拌管81设有多个，且分别与搅拌电机82上周向设有的连接杆连接，如图8所示，搅拌管81为中空管件，其内壁等角度设有多个扰流斜块811，扰流斜块811为设置在其搅拌管81内壁上倾斜凸块，下主体1两个对称凸圆12的搅拌轮8转动方向相反。通过搅拌管81作用实现改变通过管内物料的流动方向，进行扰流搅拌，同时两个搅拌轮8转动方向相反，提高搅拌效果。传统搅拌组件进行玻璃纤维与界面材料的混合其混合度难以保证，本装置通过上主体2的上半形齿轮31、下半形齿轮32交错分布，并配合传动块4上下的锥齿形面实现顺逆搅拌，通过后续送料组件7螺旋输送将混合物匀速送至锥形台74继而均匀匀速落入掺合料中，实现匀速送料，保证混合物料落入掺合料的均匀度，同时通过双凸圆与凹圆结构的配合大幅度增加振动接触面，提高对玻璃纤维界面处理的效果，增强纤维增强高延性混凝土的各项性能。
上述装置的工作方法为：拆开上主体2，将掺合料加入下主体1内，再装上上主体2，将界面材料和玻璃纤维分别从左右两侧的加料斗25投入，打开辅助装置，驱动电机工作传动杆3进行转动，传动杆3转动期间通过上半形齿轮31和下半形齿轮32交替与每一个传动块4的上下的锥齿形面啮合传动，使传动块4进行不断的正转反转切换转动，传动块4带动搅动杆5进行转动；期间传动杆3下端与中心杆6内左右两个锥齿轮61分别啮合带动其转动，进而带动搅拌块62进行搅拌转动，充分搅拌后，打开环形电机27，环形电机27转动使配合孔281和落料孔231对接，混合料落入第四隔板24上，再通过转动电机72转动使螺旋轨道73带动物料向下运动至锥形台74，进而落至掺合料中，通过两个搅拌轮8反向旋转将掺合料与混合料进行混合，期间振动发生器9工作驱动各个振动块91进行振动，辅助物料的混合，搅拌管81在转动过程中，管内流过的物料通过扰流斜块811的作用进行顺逆时针出管，促进搅拌混合充分进行。
实验对比例
(一)将实施例1-3、实施例4-6所得试样进行抗压弹性模量对比，得出：
实施例2较实施例1抗压弹性模量高11％，实施例2较实施例3抗压弹性模量高9％，得出实施例2较实施例1、3性能最优，即玻璃纤维为1.5％时，环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：2.5，此时的抗压弹性模量最高；
实施例5较实施例4抗压弹性模量高7％，实施例5较实施例6抗压弹性模量高8％，得出实施例5较实施例4、6性能最优，即玻璃纤维为1.5％时，添加30号机油界面时抗压弹性模量最高。
(二)按配合比配制混凝土材料后，分别制作三组试块，每组三个；第一组为未添加任何界面材料；第二组为添加环氧树脂加入料(采用本实施例2方法)；第三组为粘性机油加入料(采用本实施例5方法)。
第二组和第三组为添加界面材料的新材料，如图1所示，图中，粘弹性界面即为添加的新界面材料。试验中，环氧树脂界面材料为弹性材料。机油材料为粘性材料。
将三组试块进行压力试验，可看到实验结果如图2所示；通过比较，可以明显看出加入环氧树脂后的抗压弹性模量增加了1倍，加入机油的抗压弹性模量增加了60％，大大提高了高延性混凝土的力学性能；
(二)将破坏后的三种试件进行扫描电镜微观表征，如图3所示；可以看出加入界面后，玻璃纤维的粘合力明显增加。
(三)最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
S1：选用水泥、粉煤灰、砂子、减水剂、电场活化液制备混凝土掺合料；将配制混凝土的材料，依次倒入搅拌锅内，放置在搅拌机上先慢速搅拌1-2min，待搅拌均匀后加入玻璃纤维，慢速搅拌1.5-2min，然后缓缓加入电场活化液，待材料与电场活化液充分接触后，快速搅拌1-2min；
S2：按配合比配制混凝土材料后，玻璃纤维体积掺量为1.2-1.8％，并加入界面材料；在添加界面材料的过程中，需要将玻璃纤维做特殊处理；所述特殊处理具体为：将玻璃纤维放入界面材料中，做充分搅拌，使二者充分接触，然后将充分混合后的玻璃纤维放入容器中，匀速掉入掺合料中，其中，所述特殊处理需要使用辅助设备进行；
S3：将均匀掺合纤维的混凝土料放进恒温恒湿养护箱内养护3d，温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，期间每隔8-12h进行1-2min的紫外光照处理并均匀喷洒剂量为4ml/kg的强化剂。
2.根据权利要求1所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述水泥、粉煤灰、砂子、减水剂以及电场活化液的用量分别为：水泥407kg、粉煤灰407kg、砂子293kg、减水剂1.3kg、电场活化液228kg。
3.根据权利要求1所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述电场活化液由质量分数96％的纯水、质量分数3％的储电微球、质量分数1％的纳米掺铝氧化锌粉体组成，所述储电微球为导电树脂外层包裹一层碳纤维层构成，所述碳纤维层厚度为0.1mm，所述储电微球粒径为0.5mm。
4.根据权利要求3所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述电场活化液的制备方法为：按质量分数选取所述纯水、储电微球以及纳米掺铝氧化锌粉体；将纳米掺铝氧化锌粉体加入纯水中并不断搅拌，并加入高频电场处理，其中，高频电场电压在8000-17000V，频率在20-1200KHz；处理5-8min后，将储电微球加入并继续搅拌，持续处理2-3min后，即得到电场活化液。
5.根据权利要求1所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述步骤S1中电场活化液加入前需进行预搅拌处理。
6.根据权利要求1所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述界面材料为环氧树脂界面材料或机油材料；所述环氧树脂界面具体为环氧树脂A胶和B胶，所述环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：(1.5-3)，所述机油材料为牌号20、30、40的机油。
7.根据权利要求6所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述界面材料在混合过程中，环氧树脂A胶和B胶的混合比例为1：(1.5-3)，其中，A胶是树脂组份，B胶是固化剂组份，添加的玻璃纤维的比例降低，环氧树脂B胶的添加比例也相应降低；机油材料为牌号20、30、40的机油，其中，添加的玻璃纤维的比例降低，机油材料的牌号越多。
8.根据权利要求1所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述辅助设备主要包括下主体(1)、上主体(2)、送料组件(7)、搅拌轮(8)、振动发生器(9)、配电箱(10)；
所述上主体(2)左右两侧各设有一个加料斗(25)，所述加料斗(25)通过加料口(26)与上主体(2)内部连通，上主体(2)内从上到下依次设有第一隔板(21)、第二隔板(22)、第三隔板(23)、第四隔板(24)，所述加料口(26)位于所述第二隔板(22)与第三隔板(23)之间的上主体(2)内壁上；
所述第一隔板(21)上表面中心设有驱动电机(33)，所述第二隔板(22)与第一隔板(21)之间设有传动杆(3)，所述传动杆(3)上端与驱动电机(33)连接，传动杆(3)上齿面相对设有上半形齿轮(31)、下半形齿轮(32)，所述上半形齿轮(31)、下半形齿轮(32)均为锥齿轮的一半，且左右交错分布，传动杆(3)前后左右四个方位各设有一个传动块(4)，所述传动块(4)上下两端分别与第一隔板(21)、第二隔板(22)连接，传动块(4)与上半形齿轮(31)、下半形齿轮(32)位置对应处各设有锥齿形面与其啮合，所述第三隔板(23)与第二隔板(22)之间设有中心杆(6)，所述中心杆(6)上下两端分别与第二隔板(22)、第三隔板(23)连接，中心杆(6)内部中空，且左右两外侧各设有一个搅拌块(62)，中心杆(6)内壁与所述搅拌块(62)位置对应处各设有一个锥齿轮(61)，所述传动杆(3)下端贯穿第二隔板(22)并延伸至中心杆(6)内，传动杆(3)下端设有锥形齿形面与所述锥齿轮(61)啮合，所述中心杆(6)前后左右四个方位各设有一个搅动杆(5)，所述搅动杆(5)上端分别贯穿第二隔板(22)与一个所述传动块(4)连接，所述第三隔板(23)上设有多个落料孔(231)，第三隔板(23)下方设有控料板(28)，所述控料板(28)圆周处与环形电机(27)连接，所述环形电机(27)与上主体(2)嵌于外壁上，控料板(28)上设有与落料孔(231)匹配的配合孔(281)，所述第四隔板(24)下底面等角度设有四个送料组件(7)；
所述送料组件(7)包括转动杆(71)和螺旋轨道(73)，所述转动杆(71)上端通过转动电机(72)与第四隔板(24)连接，转动杆(71)下端设有锥形台(74)，所述螺旋轨道(73)位于转动杆(71)上，第四隔板(24)与送料组件(7)位置对应处各设有一个出料孔(241)与其连通；
所述下主体(1)上端与所述上主体(2)可拆卸连接，下主体(1)底端结构呈左右两个对称凸圆(12)以及中部的凹圆(13)组成，所述凸圆(12)处设有一个所述搅拌轮(8)，下主体(1)的凸圆(12)、凹圆(13)处外侧面等间距设有多个振动块(91)，下主体(1)左右侧面通过支架(11)固定支撑，所述支架(11)内底面设有所述振动发生器(9)，振动发生器(9)与振动块(91)导线连接，支架(11)右侧面设有所述配电箱(10)，配电箱(10)与所述环形电机(27)、驱动电机(33)、送料组件(7)、搅拌轮(8)、振动发生器(9)电性连接。
9.根据权利要求8所述的一种纤维增强高延性混凝土材料界面优化方法，其特征在于，所述搅拌轮(8)包括搅拌管(81)、搅拌电机(82)，所述搅拌管(81)设有多个，且分别与搅拌电机(82)上周向设有的连接杆连接，所述搅拌管(81)为中空管件，其内壁等角度设有多个扰流斜块(811)，所述扰流斜块(811)为设置在其搅拌管(81)内壁上倾斜凸块，所述下主体(1)两个对称凸圆(12)的搅拌轮(8)转动方向相反。
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