CN114772995A - 一种混杂定向纤维混凝土的制备方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混杂定向纤维混凝土的制备方法及其装置，属于纤维增强混凝土材料技术领域。该制备方法采用水泥、粗骨料、细骨料、减水剂、水、可磁化纤维、非磁化纤维为原料进行制备；通过粗骨料内加入水泥、可磁化纤维混合为第一混合料，在第一混合料内加入细骨料、非磁化纤维得到第二混合料；通过可产生磁场的振捣装置进行振捣，使可磁化纤维旋转定向，得到混杂定向纤维混凝土。本发明提供的混杂定向纤维混凝土的制备方法，将可磁化纤维和非磁化聚合物纤维按一定比例掺入混凝土中，通过磁场作用，形成混杂定向纤维混凝土。高弹性模量的可磁化纤维和延展性好的非磁化纤维对混凝土的增韧阻裂和强度提高都起到积极作用。

Description

一种混杂定向纤维混凝土的制备方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种混杂定向纤维混凝土的制备方法及其装置，属于纤维增强混凝土材料技术领域。
背景技术
在混凝土中加入适量的高弹性模量和延展性好的纤维对增强混凝土的强度和改善混凝土的韧性、抗裂都起到积极作用，因而采用两种或者两种以上的纤维混杂可以增强混凝土的极限承载力、应变能力和应变硬化性能。在提高混凝土强度方面，通常以金属纤维为主；在提高混凝土韧性、延性和抗裂性能方面，通常以非金属的聚合物纤维为主。混凝土构件的受力方向是明确的，乱向分布的纤维混凝土仅有一小部分与拉应力方向相同，同时发挥增强作用，而大部分纤维无法充分发挥其增强效应，导致纤维浪费、成本增加。金属纤维中，大部分纤维含铁元素，在磁场的作用下，可有效控制它们的角度分布，形成定向纤维混凝土。
发明内容
本发明涉及一种混杂定向纤维混凝土的制备方法及其装置，解决如何将磁化纤维与非磁化纤维两者有效结合提高混凝土强度，达到用较少金属纤维用量提高混凝土强度的目的，节约了成本。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述混杂定向纤维混凝土的制备方法，制备步骤如下：
该混杂定向纤维混凝土采用水泥、粗骨料、细骨料、减水剂、水、可磁化纤维、非磁化纤维为原料进行制备；
步骤（1）、将原料中的粗骨料内，加入水泥、可磁化纤维拌合均匀后得到第一混合料；
步骤（2）、在步骤（1）中得到的第一混合料内加入细骨料、非磁化纤维拌合均匀后得到第二混合料；
步骤（3）、将水、减水剂混合得到混合液，在步骤（2）中得到第二混合料中加入本步骤所得到的混合液，制备得到混杂纤维混凝土。
步骤（4）、将步骤（3）中得到混杂纤维混凝土浇在非磁性材料制作的模具中，将模具放在可产生磁场的振捣装置中进行振捣，使可磁化纤维旋转定向，得到混杂定向纤维混凝土。
本发明所述的混杂定向纤维混凝土的制备方法，所述的可磁化纤维为含有铁元素的高弹性模量纤维。
本发明所述的混杂定向纤维混凝土的制备方法，所述的可磁化纤维与非磁化纤维分别是一种或者多种。
本发明所述的混杂定向纤维混凝土的制备方法，所述的可产生磁场的振捣装置包括直流电源、励磁线圈、线圈架、振动台；所述的振动台上架设线圈架；所述的线圈架上设有励磁线圈，所述励磁线圈的两端引头分别与直流电源相连。励磁线圈沿一个方向顺着缠绕即可，所述的励磁线圈与直流电源相互连接。
有益效果
1）、本发明提供的混杂定向纤维混凝土的制备方法，将可磁化纤维和非磁化聚合物纤维在一定比例下，掺入混凝土中，通过磁场作用，形成混杂定向纤维混凝土。利用混杂纤维混凝土中掺入的适量高弹性模量和延展性好的纤维提高混凝土的增韧阻裂和强度。
2）、本发明提供的混杂定向纤维混凝土，在相同掺量下，混杂定向分布混凝土劈裂抗拉强度较普通乱向分布钢纤维混凝土通常可提高20%以上，混杂定向分布混凝土相比较钢纤维定向混凝土可进一步减少混凝土早期开裂，开裂面积减少约60%左右。
3）、本发明提供的混杂定向纤维混凝土的制备方法中可磁化纤维通常为含有铁元素的高弹性模量纤维，对混凝土需要的方向，如主应力方向，起增强强度的作用；非磁化聚合物纤维通常具有较好的变形能力，在混凝土中随机方向均匀分布，提高混凝土的韧性和应变能力。
4）、本发明提供的混杂定向纤维混凝土的制备方法中纤维定向混凝土的制备则具有纤维用量少、利用率高、成本造价低的优势。将二者优势相结合，利用磁场作用操控可磁化纤维在混凝土中定向分布，合理掺杂低弹性模量的非磁化聚合物纤维，形成一种经济性好，具有兼顾强度与增韧阻裂特性的新型纤维增强混凝土材料。
5）、本发明提供的混杂定向纤维混凝土的制备方法中可磁化纤维和非磁化纤维具有一定的协同作用，非磁化纤维具有一定的润滑能力和框架作用，利于可磁化纤维受磁场作用的转向和在混凝土中的均匀分布。
附图说明
图1为本发明一种混杂定向纤维混凝土的制备方法的装置示意图；
图2为本发明可产生磁场的振捣装置示意图；
图3为本发明混杂定向纤维混凝土示意图。
图中有：1-模具、2-混杂纤维混凝土、3-直流电源、4-励磁线圈、5-线圈架、6-振动台、7-混杂定向纤维混凝土；71-可磁化纤维、72-非磁化纤维。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3所示、本实施例中混杂定向纤维混凝土的制备方法，非磁性材料制作的模具选用硬塑料制作的模具；可磁化纤维采用直线型的钢纤维或镀铜钢纤维；非磁化纤维采用聚丙烯（PP）或聚乙烯（PE）或聚丙烯腈（PAN）或尼龙（PA）；可磁化纤维与非磁化纤维可选用其中的一种或者多种。
用于制备混杂定向纤维混凝土的可产生磁场的振捣装置包括直流电源、励磁线圈、线圈架、振动台；所述的振动台上架设线圈架；所述的线圈架上设有励磁线圈，所述励磁线圈的两端引头分别与直流电源相连。励磁线圈沿一个方向顺着缠绕即可，所述的励磁线圈与直流电源相互连接。
混杂定向纤维混凝土除通常的水泥、粗骨料、细骨料、减水剂、水，可磁化纤维71和非磁化纤维72。
混杂定向纤维混凝土及其制备方法如下：
步骤一、在粗骨料内加入水泥、钢纤维拌合均匀后得到第一混合料，在第一混合料内加入细骨料、聚丙烯拌合均匀后得到第二混合料，将水和减水剂混合得到混合液，在第二混合料内加混合液，得到钢-聚丙烯混杂纤维混凝土；
该步骤中粗骨料采用5~20mm的普通碎石，水泥采用常用的普通硅酸盐水泥P·O42.5，可磁化纤维71选用钢纤维，纤维直径为0.5mm，长度25mm；水泥：碎石=1:2.04，钢纤维的纤维体积率一般为0.9%；细骨料采用细度模数大于3的河砂，含泥量小于1%，非磁化纤维72选用聚丙烯（PP）具有一定的延伸率；河砂：水泥=1:2.21，非磁化纤维体积率一般为0.75%。
水：水泥=0.42:1，减水剂通常采用聚羧酸减水剂，用量为水泥质量的0.3~0.4%。
步骤二、将钢-聚丙烯混杂纤维混凝土2浇在硬塑料制作的模具1中，将已放入模具的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土2置于振动台6上，同时置于励磁线圈4和线圈架5中，接通直流电源3，开动振动台6振捣，振捣时间为3~5分钟，钢纤维受磁场作用转动，得到钢-聚丙烯混杂定向纤维混凝土。
可磁化纤维71在混凝土中受磁场作用后方向定向，主要对混凝土主应力方向起增强强度的作用；非磁化纤维72在混凝土中随机方向均匀分布，主要提高混凝土的韧性和应变能力。
可磁化纤维71和非磁化纤维72具有一定的协同作用，非磁化纤维72具有一定的润滑能力和框架作用，利于可磁化纤维受磁场作用的转向和在混凝土中的均匀分布。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种混杂定向纤维混凝土的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
该混杂定向纤维混凝土采用水泥、粗骨料、细骨料、减水剂、水、可磁化纤维、非磁化纤维为原料进行制备；
步骤（1）、将原料中的粗骨料内，加入水泥、可磁化纤维拌合均匀后得到第一混合料；
步骤（2）、在步骤（1）中得到的第一混合料内加入细骨料、非磁化纤维拌合均匀后得到第二混合料；
步骤（3）、将水、减水剂混合得到混合液，在步骤（2）中得到第二混合料中加入本步骤所得到的混合液，制备得到混杂纤维混凝土；
步骤（4）、将步骤（3）中得到混杂纤维混凝土浇在非磁性材料制作的模具中，将模具放在可产生磁场的振捣装置中进行振捣，使可磁化纤维旋转定向，得到混杂定向纤维混凝土。
2.根据权利要求1所述的混杂定向纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的可磁化纤维为含有铁元素的高弹性模量纤维。
3.根据权利要求1所述的混杂定向纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的可磁化纤维与非磁化纤维分别是一种或者多种；所述可磁化纤维采用直线型的钢纤维或镀铜钢纤维；所述非磁化纤维采用聚丙烯或聚乙烯或聚丙烯腈或尼龙。
4.根据权利要求1所述的混杂定向纤维混凝土的制备方法，其特征在于：所述的可产生磁场的振捣装置包括直流电源、励磁线圈、线圈架、振动台；所述的振动台上架设线圈架；所述的线圈架上设有励磁线圈，所述励磁线圈的两端引头分别与直流电源相连。
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