CN110552508A - 超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，包括以下步骤：S1：提供布料；S2：获得钢纤维轴向排列比例y与的对应关系；S3：依据施工要求设定钢纤维轴线排列比例Y，从所述钢纤维轴向排列比例y与的对应关系中找出与设定的钢纤维轴线排列比例Y对应的；S4：根据布料机的布料效率P及布料机的布料口的直径d计算获得布料机的出料流量V₁，V₁为具体的数值；S5：根据步骤S4获得的V₁及根据步骤S3获得的v₂与v₁的比值关系获得布料机水平行进的速度V₂，V₂为具体的数值；S6：根据确定的V₁、V₂对布料机的对应参数进行设置，并进行超高性能混凝土的浇筑。本发明超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法步骤简单，对钢纤维定向排列具有指导意义。

Description

超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法。

背景技术

超高性能混凝土具有优良的力学性能，近些年来，被运用到各种工程领域中。超高性能混凝土具有优异的力学性能离不开其内部的钢纤维，根据“王强，钢纤维取向角对超高性能混凝土抗拉强度的影响；混凝土与水泥制品；2019年01期”一文，研究表明其内部钢纤维的取向排列对于混凝土的抗拉强度或抗折强度影响显著。那么如何提高钢纤维定向排列将是一个重要的研究方向，定向浇筑排列的原理是使得拌合物中的钢纤维能够顺着浇筑产生的层内剪切力产生重新排列，但是浇筑速度并不确定，拌合物的流量是多少也无法确定，因此目前公开的文献中很难实现钢纤维的定向排列；而现有的公开的报导中提到的只是有一段浇筑速度为0.2m/s，而实际应用中0.2m/s过于粗略，远不能指导实践。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，解决现有技术中很难实现钢纤维定向排列的缺陷。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种超高性能混凝土钢纤维定向排列方法，包括以下步骤：

S1：提供布料机，所述布料机的布料效率为P，单位为m³/min，布料机的布料口的直径为d，单位为m；

S2：获得钢纤维轴向排列比例y与的对应关系；其中的，

v₁表示布料机的出料流量，单位为m/s；

v₂表示布料机的水平行进速度，单位为m/s；

S3：依据施工要求设定钢纤维轴线排列比例Y，Y为具体的数值，从所述钢纤维轴向排列比例y与的对应关系中找出与设定的钢纤维轴线排列比例Y对应的v₂与v₁的比值关系；

S4：根据布料机的布料效率P及布料机的布料口的直径d计算获得布料机的出料流量V₁，V₁为具体的数值；

S5：根据步骤S4获得的V₁及根据步骤S3获得的v₂与v₁的比值关系获得布料机水平行进的速度V₂，V₂为具体的数值；

S6：根据确定的V₁、V₂对布料机的对应参数进行设置，并进行超高性能混凝土的浇筑。

本发明实施例中，所述钢纤维轴线排列比例y与的关系式的获得通过以下步骤：

设计不同比例关系的v₂与v₁；

根据上述不同比例关系调节布料机的v₂与v₁，采用布料机对超高性能混凝土进行布料获得混凝土构件；

对混凝土构件进行测试试验获得钢纤维的轴向排列比例y；

y＝0.2806ln(x)+0.3852。

本发明实施例中，y≥58％，v₂≥2v₁。

本发明实施例中，还包括调节布料机的出料流量v₁、布料机的水平行进速度v₂与构件的厚度h相匹配，h的单位为m；包括以下步骤：

根据公式(2)、公式(3)计算满铺条件下的v₂；

v₂＝v₁×i×n (2)

式中：h表示浇筑的厚度，单位为m；

i表示布料口的截面积与构件的截面积换算比；

判断满铺条件下的v₂是否满足v₂≥2v₁，不满足则调整满铺的布料次数n，使得v₂≥2v₁，n为正整数且n为满足v₂≥2v₁条件的最小值。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

(1)本发明可以根据施工需求确定的钢纤维轴向排列比例y以及公式(1)获得进而通过调整布料机的布料流量v₁、布料机的水平行进速度v₂，获得满足施工需求的超高性能混凝土，同时考虑构件的厚度h，对布料次数进行调整，防止混凝土浇筑厚度不足或者浇筑溢出的情况，保证了混凝土浇筑的质量。

(2)本发明超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法步骤简单，对钢纤维定向排列具有指导意义。

附图说明

图1是本发明超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法的流程示意图。

图2是本发明钢纤维轴向排列比例y与的关系曲线示意图。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1所示，本发明提供一种超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，包括以下步骤：

S1：提供布料机，所述布料机的布料效率为P，单位为m³/min，布料机的布料口的直径为d，单位为m；

S2：获得钢纤维轴向排列比例y与的对应关系；其中的，

v₁表示布料机的出料流量，单位为m/s；

v₂表示布料机水平行进的速度，单位为m/s；

本发明实施例中，所述钢纤维轴线排列比例y与的关系式的获得通过以下步骤：

S21：设计多组不同比例关系的v₂与v₁；

S22：根据上述不同比例关系调节布料机的v₂与v₁，采用布料机对超高性能混凝土进行布料获得混凝土构件；优选地，此处v₁为定值，通过调节v₂的数值以改变比值关系；

S23：对混凝土构件进行测试试验获得钢纤维的轴向排列比例y，单位为％；具体地，通过对混凝土构件破坏并统计分析混凝土构件断面上的钢纤维的轴向比例，本发明实施例中，以沿轴向角度在0～30°为轴向，获得

S24：根据与y的数值进行数据拟合获得y＝aln(x)+b，a，b为常数。

本发明实施例中，如图2所示，根据试验过程发现的钢纤维轴向排列比例y与x之间在有限数据内基本满足对数曲线关系，拟合获得的方程式为y＝0.2806ln(x)+0.3852(1)，拟合的相关系数R²＝0.9651；

S3：依据施工要求设定钢纤维轴线排列比例Y，Y为具体的数值，优选地，Y≥60％，从所述钢纤维轴向排列比例y与的对应关系中找出与设定的钢纤维轴线排列比例Y对应的v₂与v₁的比值关系；

本发明实施例中，钢纤维轴向排列比例Y＝60％，此时螺杆式布料机就能够产生明显的钢纤维重新取向排列，对应的x＝2；

S4：根据布料机的布料效率P及布料机的布料口的直径d计算获得布料机的出料流量V₁，V₁为具体的数值；对于给定的布料机，V₁的值通常为确定的，较少情况下，对于精密度较高的仪器，可以根据实际需要对布料机的出料流量进行调节；

具体地，V₁通过公式(4)计算获得：

例如：例：螺杆式布料机的布料效率为0.2m³/min，螺杆式布料机的布料口是直径d为10cm的泵管，那么螺杆式布料机的出料流量为：

S5：根据步骤S4获得的V₁及根据步骤S3获得的v₂与v₁的比值关系获得布料机水平行进的速度V₂，V₂为具体的数值；本实施例中，取V₂＝2×V₁＝0.85m/s，此时螺杆式布料机就能够产生明显的钢纤维重新取向排列；

进一步地，还包括调节布料机的出料流量v₁、布料机的水平行进速度V₂与构件的厚度h相匹配，h的单位为m，防止出现浇筑厚度不足或者浇筑溢出的情况；包括以下步骤：

S51：根据公式(2)、公式(3)计算满铺条件下的v₂；

v₂＝v₁×i×n (2)

式中：h表示浇筑的厚度，单位为m；

i表示布料口的截面积与构件的截面积换算比；

S52：判断满铺条件下的v₂是否满足v₂≥2v₁，不满足则调整满铺的布料次数n，使得v₂≥2v₁，n为正整数且n为满足v₂≥2v₁条件的最小值。

本发明实施例中，泵管的直径d为10cm，构件的浇筑厚度为5cm，代入公式(3)，可得当布料机的水平移动速度为V₂＝V₁×i×n＝0.425×1.57×1＝0.667m/s时，正好满铺，但是0.667m/s小于规定要求的0.85m/s，故选取布料机的移动速度为0.667m/s的整数倍，考虑到布料机移动速度过快时，需要布料的次数也会增加，本发明选取布料机的移动速度为0.667m/s的两倍，即为V₂＝0.425×1.57×2＝1.334m/s(1.334m/s＞0.85m/s，此时的钢纤维重新排列比例为73％)这样连续布料两次，就正好实现满铺，有利于提高布料效率；

S6：根据确定的V₁、V₂对布料机的对应参数进行设置，并进行超高性能混凝土的浇筑；本发明实施例中，V₁＝0.425m/s、V₂＝1.334m/s，布料次数为两次刚好实现满铺，此时获得的钢纤维的轴向排列比例y＝73％。

本发明实施例中，所述布料机为螺杆式布料机。

本发明实施例中，当工程中对钢纤维轴向取向比例要求更高时，v₂/v₁可取较大值。

以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：提供布料机，所述布料机的布料效率为P，单位为m³/min，布料机的布料口的直径为d，单位为m；

S2：获得钢纤维轴向排列比例y与的对应关系；其中的，

v₁表示布料机的出料流量，单位为m/s；

v₂表示布料机的水平行进速度，单位为m/s；

S3：依据施工要求设定钢纤维轴线排列比例Y，Y为具体的数值，从所述钢纤维轴向排列比例y与的对应关系中找出与设定的钢纤维轴线排列比例Y对应的v₂与v₁的比值关系；

S4：根据布料机的布料效率P及布料机的布料口的直径d计算获得布料机的出料流量V₁，V₁为具体的数值；

S5：根据步骤S4获得的V₁及根据步骤S3获得的v₂与v₁的比值关系获得布料机水平行进的速度V₂，V₂为具体的数值；

S6：根据确定的V₁、V₂对布料机的对应参数进行设置，并进行超高性能混凝土的浇筑。

2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，其特征在于，所述钢纤维轴线排列比例y与的关系式的获得通过以下步骤：

设计不同比例关系的v₂与v₁；

根据上述不同比例关系调节布料机的v₂与v₁，采用布料机对超高性能混凝土进行布料获得混凝土构件；

对混凝土构件进行测试试验获得钢纤维的轴向排列比例y；

根据与y的数值进行数据拟合获得y＝aln(x)+b(1)，a，b为常数，x表示的比值。

3.根据权利要求1所述的超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，其特征在于，步骤S3中获得的y与的关系式为：

y＝0.2806ln(x)+0.3852。

4.根据权利要求3所述的超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，其特征在于，y≥58％，v₂≥2v₁。

5.根据权利要求4所述的超高性能混凝土钢纤维定向排列的方法，其特征在于，还包括调节布料机的出料流量v₁、布料机的水平行进速度v₂与构件的厚度h相匹配，h的单位为m；包括以下步骤：

根据公式(2)、公式(3)计算满铺条件下的v₂；

v₂＝v₁×i×n (2)

式中：h表示浇筑的厚度，单位为m；

i表示布料口的截面积与构件的截面积换算比；

判断满铺条件下的v₂是否满足v₂≥2v₁，不满足则调整满铺的布料次数n，使得v₂≥2v₁，n为正整数且n为满足v₂≥2v₁条件的最小值。