CN115319889A - 一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，包括以下步骤：对构件进行细观数值模拟，建立钢纤维方向和数量分布模型‑根据钢纤维方向和数量分布模型计算的配合比制备出预拌砂浆‑确定打印路径，同时将打印路径信息与钢纤维方向和数量分布模型信息叠加分析，得到各打印路径处的钢纤维方向和数量信息‑将信息导入到位置定位器中，利用位置定位器实时控制制备系统在打印期间各位置处的钢纤维方向和数量。本发明采用上述自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，结合了电磁场法和3D打印技术，与已有技术相比，能根据应力大小和方向实现分区域、分方向、自动化分配指定数量的钢纤维，避免了传统方法仅能实现单向定向均匀分布的不足。

Description

一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法与系统
技术领域
本发明涉及钢纤维混凝土构件制备技术领域，特别是涉及一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法与系统。
背景技术
有本领域公知常识可知，混凝土中掺入钢纤维可显著改善其力学性能。但是传统钢纤维增强水泥基复合材料构件中，钢纤维随机分布，因其中大部分纤维与拉应力方向不一致，使得钢纤维的有效利用率不足50%，大部分纤维因不与拉应力方向平行而起不到增强增韧作用，从而造成了浪费。因此若能控制钢纤维方向使钢纤维在混凝土基体中均沿主拉应力方向分布，这样钢纤维的利用率能达到最大，力学性能也能得到相应的提升。
通过控制钢纤维方向来提升混凝土力学性能的方法主要有电磁场驱动法和3D打印对齐法等。
电磁场驱动法如：申请日2011.03，申请人慕儒，赵全明，田稳苓，专利号ZL 2010 10235371.X，专利名称《制备定向分布钢纤维增强混凝土的方法及其专用设备》，其利用了钢纤维的磁化特性，当将钢纤维置于由通电螺线管产生的磁场中时，钢纤维会被磁化为小磁针，在磁场力的驱动下，钢纤维会旋转至与磁场方向平行，但是该方法只能实现单向定向。
3D打印对齐方法如：Arun R., Behzad N., Ravi R., et al. Fiberorientation effects on ultra-high performance concrete formed by 3D printing.Cement and Concrete Research. 2021, 143: 106384，其利用了挤出口较狭窄的特点，当钢纤维水泥基复合材料拌合物由挤出口挤出时，钢纤维受到挤出口的约束从而趋向于与打印路径平行，但是该方法无法根据构件各部位的受力大小来分配相应数量的钢纤维。
由以上可知，现有的钢纤维方向控制方法存在以下不足之处：（1）钢纤维仅能沿某一特定方向定向，没有考虑真实构件服役条件下，不同部位处应力方向的不同；（2）制备出的定向钢纤维混凝土，各处钢纤维掺量相同，没有考虑到不同部位处应力大小的差异。
造成上述技术缺陷的原因有两个：（1）由于匀强磁场中各处磁场方向相同，钢纤维利用匀强磁场进行方向控制时，注定只能实现单向定向；（2）3D打印方法是将已经拌合好拌合物进行打印，即拌合物中钢纤维掺量无法改变，因此无法根据构件各部位的受力大小来分配相应数量的钢纤维。（3）仅定性地了解实现钢纤维定向的优势，没有采用数值模拟的方法对构件进行详细的受力分析，以上方法仅能实现单向均匀定向，而不能根据构件不同部位处应力大小和方向相应地配置钢纤维。
综上可知，钢纤维增强水泥基复合材料构件在服役期间，尽管其受力情况相对稳定，拉应力方向基本恒定，但是各处拉应力大小和方向不一致是不可忽略的问题。当前技术仅能实现钢纤维单向均匀定向，而无法根据构件的受力特征来调控混凝土中钢纤维的方向和分布，因此钢纤维的有效利用率尚未达到100%，复合材料的力学性能仍有提升空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，针对现有单向定向钢纤维增强水泥基复合材料制备方法的不足，本发明拟解决的问题是：针对结构或构件服役期间各部位应力大小和方向存在差异的特点，提供一种根据应力大小和方向来自动配置钢纤维的技术，该方法能根据结构或构件的受力特性在任意位置自动分配与应力大小相当数量的钢纤维，同时能使钢纤维取向与应力方向保持一致，从而进一步增大钢纤维的有效利用率，进而提升其力学性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，包括以下步骤：
S1、对构件进行细观数值模拟，得出构件受力状态下的应力分布图，基于该应力分布图确定构件各部位处的钢纤维方向和数量分布，从而建立钢纤维方向和数量分布模型；
S2、根据步骤S1得到的钢纤维方向和数量分布模型计算的配合比制备出预拌砂浆，并调节预拌砂浆的工作性使其满足打印要求，同时称出对应重量的钢纤维以备后续使用；
S3、对预打印的构件进行路径规划，确定打印路径，同时将打印路径信息与步骤S1得到的钢纤维方向和数量分布模型信息叠加分析，得到各打印路径处的钢纤维方向和数量信息；
S4、将步骤S3得到的各打印路径处的钢纤维方向和数量信息导入到位置定位器中，利用位置定位器实时控制制备系统在打印期间各位置处的钢纤维方向和数量。
优选的，步骤S2所用配合比具有以下特点：
S21、所用胶凝材料包括P. O. 42.5水泥，粒径在5微米以下的纳米粘土；
S22、所用减水剂为聚羧酸系减水剂，减水效率在50%以上；
S23、所用钢纤维长度为25 mm，直径0.5 mm，抗拉强度1500 MPa，弹性模量300GPa。
优选的，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、利用位置定位器进行定位并将该位置处所需添加的钢纤维量和预拌砂浆量传递给制备系统的下料控制机构，利用下料控制机构将对应量的钢纤维量和预拌砂浆量传输至制备系统的搅拌机构中搅拌，搅拌完成输送至钢纤维方向调整机构中；
S42、位置定位器控制钢纤维方向调整机构调整钢纤维的方向，使得钢纤维的方向与打印位置处应力方向相匹配，而后输送至制备系统的打印机构中打印成型。
优选的，所述步骤S41中的搅拌机构为分级搅拌结构，搅拌具体包括以下步骤：
首先钢纤维和预拌砂浆分别进入顶部预搅拌单元中搅拌，得到水泥基拌合物；
而后打开手动挡板，水泥基拌合物下落至中部主搅拌单元再次搅拌；
最后，随着中部主搅拌单元搅拌将物料送至底部附加搅拌单元再次搅拌。
优选的，所述步骤S42具体包括以下步骤：
S421、经步骤S42搅拌完毕的物料传输至钢纤维方向调整机构的顶部预定向单元中，使得钢纤维的方向与物料传输的方向平行；
S422、而后，物料下落至钢纤维方向调整机构的底部方向调整单元中，再次调整钢纤维的方向，使得钢纤维的方向与打印位置应力方向匹配。
优选的，步骤S4后还包括：
S5、试验验证
S51、制备试验对象
根据步骤S1-S4制备试验组钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板试件，并制备对照组单向均匀定向钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板试件；
S52、试件标准养护28d；
S53、对试验组和对照组分别进行单轴拉伸试验，得出轴拉强度和轴拉韧性；
S54、对比两种试件的轴拉强度和轴拉韧性。
基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的制备系统，包括依次连通的下料控制机构、搅拌机构、钢纤维方向调整机构以及打印机构，所述下料控制机构和所述钢纤维方向调整机构均与位置定位器相连。
优选的，所述下料控制机构包括布置于所述搅拌机构上方的钢纤维下料控制单元和水泥下料控制单元；
所述钢纤维下料控制单元和所述水泥下料控制单元均包括出料仓、设置于所述出料仓底端出料口的称重下料阀、一端设置于所述称重下料阀底端的水平螺旋输送机，所述称重下料阀与下料控制器相连，所述下料控制器与所述位置定位器相连；
所述称重下料阀量程为5 kg，精度为0.001 kg；
所述水平螺旋输送机转速为120 r/min；
所述水平螺旋输送机的旋转叶片与输送通道的间隙在0.4 mm以下，防止钢纤维卡住叶片；
所述水平螺旋输送机的另一端与所述搅拌机构顶端连通。
优选的，所述搅拌机构包括由上到下依次布置的顶部预搅拌单元、中部主搅拌单元和底部附加搅拌单元，竖向搅拌轴的一端与搅拌电机连接，另一端依次穿入所述顶部预搅拌单元、所述中部主搅拌单元和所述底部附加搅拌单元中；
位于所述顶部预搅拌单元内和所述中部主搅拌单元内的所述竖向搅拌轴上固定有螺旋叶片；位于所述底部附加搅拌单元内的所述竖向搅拌轴上固定有Y型叶片；
所述螺旋叶片和Y型叶片的转速为60r/min；
所述顶部预搅拌单元的底端与所述中部主搅拌单元的顶端之间经手动挡板隔离，所述中部主搅拌单元的底端与所述底部附加搅拌单元的顶端连通；
所述中部主搅拌单元的容量大于所述顶部预搅拌单元的容量
所述顶部预搅拌单元的直径为20 cm，高度为10 cm；所述中部主搅拌单元上部直径为20 cm，下部直径为10 cm，高度为30 cm；所述底部附加搅拌单元的直径为10 cm，高度为10 cm；
所述挡板材质为钢板，厚度为5 mm，防止叶片长时间搅拌使挡板变形而损伤叶片。
优选的，所述钢纤维方向调整机构包括与所述搅拌机构底端连通的挤出通道以及由上至下依次布置的顶部预定向单元和底部方向调整单元；
所述挤出通道的直径为30 mm，长度为15 cm；
所述顶部预定向单元包括缠绕于所述搅拌机构与所述挤出通道连接处的预定向调整螺线管，所述预定向调整螺线管中接通有直流电从而形成竖向匀强磁场；
所述底部方向调整单元包括对称分布于所述挤出通道两侧的左侧螺线管组和右侧螺线管组，所述左侧螺线管组和所述右侧螺线管组均包括由上至下依次布置的多组方向调整螺线管，所述方向调整螺线管的通入电压均为30V，所述方向调整螺线管与所述位置定位器相连。
因此，本发明采用上述自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，有益效果如下：
利用位置定位器将该位置处的钢纤维方向和分布信息传递给下料控制器，实现预拌砂浆，特别是钢纤维的自动添加。同时利用通电线圈控制钢纤维方向，从而实现了根据受力特征调控钢纤维方向和分布的目的，显著提高了力学性能。本发明方法既可应用于预制构件，也可应用于现场浇筑，能够在科学研究领域与实际工程应用中得到广泛应用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例的基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的系统的结构示意图；
图2为本发明的钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板单轴拉伸作用下的应力分布图；
图3为本发明的钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板3D打印路径与钢纤维方向和分布关系图；
图4为本发明的单轴拉伸试验加载示意图；
图5为钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板与单向均匀定向钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板的轴拉强度和轴拉韧性对比图。
附图标记
1、钢纤维下料控制单元；10、下料控制器；11、出料仓；12、称重下料阀；13、水平螺旋输送机；2、水泥下料控制单元；3、挤出通道；4、搅拌电机；5、顶部预搅拌单元；6、螺旋叶片；7、手动挡板；8、中部主搅拌单元；9、底部附加搅拌单元。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。
图1是本发明实施例的基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的系统的结构示意图，如图1所示，本发明公开了包括以下步骤：
S1、对构件进行细观数值模拟，得出构件受力状态下的应力分布图，基于该应力分布图确定构件各部位处的钢纤维方向和数量分布，从而建立钢纤维方向和数量分布模型；
S2、根据步骤S1得到的钢纤维方向和数量分布模型计算的配合比制备出预拌砂浆，并调节预拌砂浆的工作性使其满足打印要求，同时称出对应重量的钢纤维以备后续使用；
步骤S2所用配合比具有以下特点：
S21、所用胶凝材料包括P. O. 42.5水泥，粒径在5微米以下的纳米粘土；
其中，纳米粘土粒径范围为1-10微米；
S22、所用减水剂为聚羧酸系减水剂，减水效率在50%以上（一般减水剂减水效率在30%-40%，40%以上的很少，50%以上的几乎没有）；
S23、所用钢纤维长度为25 mm，直径0.5 mm，抗拉强度1500 MPa，弹性模量300 GPa（一般钢纤维抗拉强度1200MPa左右，弹性模量210 GPa）。
S3、对预打印的构件进行路径规划，确定打印路径，同时将打印路径信息与步骤S1得到的钢纤维方向和数量分布模型信息叠加分析，得到各打印路径处的钢纤维方向和数量信息；
S4、将步骤S3得到的各打印路径处的钢纤维方向和数量信息导入到位置定位器中，利用位置定位器实时控制制备系统在打印期间各位置处的钢纤维方向和数量。
优选的，步骤S4具体包括以下步骤：
S41、利用位置定位器进行定位并将该位置处所需添加的钢纤维量和预拌砂浆量传递给制备系统的下料控制机构，利用下料控制机构将对应量的钢纤维量和预拌砂浆量传输至制备系统的搅拌机构中搅拌，搅拌完成输送至钢纤维方向调整机构中；
优选的，步骤S41中的搅拌机构为分级搅拌结构，搅拌具体包括以下步骤：
首先钢纤维和预拌砂浆分别进入顶部预搅拌单元5中搅拌，得到水泥基拌合物；
而后打开手动挡板7，水泥基拌合物下落至中部主搅拌单元8再次搅拌；
最后，随着中部主搅拌单元8搅拌将物料送至底部附加搅拌单元9再次搅拌。
S42、位置定位器控制钢纤维方向调整机构调整钢纤维的方向，使得钢纤维的方向与打印位置处应力方向相匹配，而后输送至制备系统的打印机构中打印成型。
优选的，步骤S42具体包括以下步骤：
S421、经步骤S42搅拌完毕的物料传输至钢纤维方向调整机构的顶部预定向单元中，使得钢纤维的方向与物料传输的方向平行；
S422、而后，物料下落至钢纤维方向调整机构的底部方向调整单元中，再次调整钢纤维的方向，使得钢纤维的方向与打印位置应力方向匹配。
图2为本发明的钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板单轴拉伸作用下的应力分布图；图3为本发明的钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板3D打印路径与钢纤维方向和分布关系图；图4为本发明的单轴拉伸试验加载示意图；图5为钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板与单向均匀定向钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板的轴拉强度和轴拉韧性对比图；如图2-图5所示，优选的，步骤S4后还包括：
S5、试验验证
S51、制备试验对象
根据步骤S1-S4制备试验组钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板试件，并制备对照组单向均匀定向钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板试件；
S52、试件标准养护28d；
S53、对试验组和对照组分别进行单轴拉伸试验，得出轴拉强度和轴拉韧性；
S54、对比两种试件的轴拉强度和轴拉韧性。
本实施例中制备的圆孔板尺寸为：长350mm、宽100mm、高25毫米，且圆孔位于圆孔板中心且直径为40mm；基于此结构由本领域公知常识可知圆孔周围拉应力较大且方向与X轴呈一定夹角，远离圆孔（试件两端）的拉应力大小较均匀且均沿X轴方向分布，基于此通过步骤5公开的试验可得本发明方法相比于单向均匀定向钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板可使轴拉强度提高12%，轴拉韧性提高25%。可见，本发明方法可显著提高钢纤维增强水泥基复合材料的力学性能，从而证明了本发明方法在调控钢纤维方向和分布上的可行性。
基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的制备系统，包括依次连通的下料控制机构、搅拌机构、钢纤维方向调整机构以及打印机构，下料控制机构和钢纤维方向调整机构均与位置定位器相连。其中，下料控制机构包括布置于搅拌机构上方的钢纤维下料控制单元1和水泥下料控制单元2；钢纤维下料控制单元1和水泥下料控制单元2均包括出料仓11、设置于出料仓11底端出料口的称重下料阀12、一端设置于称重下料阀12底端的水平螺旋输送机13，称重下料阀12与下料控制器10相连，下料控制器10与位置定位器相连；水平螺旋输送机13的另一端与搅拌机构顶端连通。称重下料阀12量程为5 kg，精度为0.001 kg；水平螺旋输送机13转速为120 r/min；水平螺旋输送机13的旋转叶片与输送通道的间隙在0.4mm以下（钢纤维直径在0.5 mm以上），防止钢纤维卡住叶片。当需要下料时，两称重下料阀12自动打开，当达到下料控制器10内预设的量时两阀门自动关闭。
优选的，搅拌机构包括由上到下依次布置的顶部预搅拌单元5、中部主搅拌单元8和底部附加搅拌单元9，竖向搅拌轴的一端与搅拌电机4连接，另一端依次穿入顶部预搅拌单元5、中部主搅拌单元8和底部附加搅拌单元9中；顶部预搅拌单元5的底端与中部主搅拌单元8的顶端之间经手动挡板7隔离，中部主搅拌单元8的底端与底部附加搅拌单元9的顶端连通；中部主搅拌单元8的容量大于顶部预搅拌单元5的容量，便于容纳由顶部预搅拌单元5卸下的水泥基拌合物。
本实施例中
所述顶部预搅拌单元的直径为20 cm，高度为10 cm；所述中部主搅拌单元上部直径为20 cm，下部直径为10 cm，高度为30 cm；所述底部附加搅拌单元的直径为10 cm，高度为10 cm；
所述挡板材质为钢板，厚度为5 mm，防止叶片长时间搅拌使挡板变形而损伤叶片。
优选的，位于顶部预搅拌单元5内和中部主搅拌单元8内的竖向搅拌轴上固定有螺旋叶片6；位于底部附加搅拌单元9内的竖向搅拌轴上固定有Y型叶片所述螺旋叶片和Y型叶片的转速为60r/min；优选的，钢纤维方向调整机构包括与搅拌机构底端连通的挤出通道3以及由上至下依次布置的顶部预定向单元和底部方向调整单元；所述挤出通道的直径为30mm，长度为15 cm；顶部预定向单元包括缠绕于搅拌机构与挤出通道3连接处的预定向调整螺线管，预定向调整螺线管中接通有直流电从而形成竖向匀强磁场；底部方向调整单元包括对称分布于挤出通道3两侧的左侧螺线管组和右侧螺线管组，左侧螺线管组和右侧螺线管组均包括由上至下依次布置的多组方向调整螺线管，所述方向调整螺线管的通入电压均为30V，方向调整螺线管与位置定位器相连。
多组设置可以通过控制通电位置控制钢纤维与挤出方向平行、垂直或呈一定倾斜角度，本实施例的第一组螺线管A-a将随机分布的钢纤维初步的单向定向，由于其接通直流电时可形成竖向匀强磁场，故拌合物通过时，其中钢纤维受磁场力作用，转动到与挤出通道3平行的方向，从而实现预定向；第二组线圈-第五组线圈为通电螺线管，对称布置在挤出通道310周围，相对的两个螺线管接通电源启动时（如B和b），在挤出通道3内形成与通道方向平行的磁场，拌合物通过时，其中钢纤维受磁力作用转动到平行于挤出方向；如果启动其中两个不相对的螺线管（如B和d），则磁力线方向与挤出方向呈一定角度，驱动钢纤维转动到该方向。通电螺线管由位置定位器控制，当挤出口打印到某一位置时，位置定位器自动将该处的钢纤维方向信息传递给通电螺线管，通电螺线管依据钢纤维方向信息调整通电螺线管的连接情况，从而控制钢纤维方向与该位置处应力方向平行。打印机构为连通于挤出通道3底端的打印头。
因此，本发明采用上述自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，结合了电磁场法和3D打印技术，与已有技术相比，能根据应力大小和方向实现分区域、分方向、自动化分配指定数量的钢纤维，避免了传统方法仅能实现单向定向均匀分布的不足。
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进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、对构件进行细观数值模拟，得出构件受力状态下的应力分布图，基于该应力分布图确定构件各部位处的钢纤维方向和数量分布，从而建立钢纤维方向和数量分布模型；
S2、根据步骤S1得到的钢纤维方向和数量分布模型计算的配合比制备出预拌砂浆，并调节预拌砂浆的工作性使其满足打印要求，同时称出对应重量的钢纤维以备后续使用；
S3、对预打印的构件进行路径规划，确定打印路径，同时将打印路径信息与步骤S1得到的钢纤维方向和数量分布模型信息叠加分析，得到各打印路径处的钢纤维方向和数量信息；
S4、将步骤S3得到的各打印路径处的钢纤维方向和数量信息导入到位置定位器中，利用位置定位器实时控制制备系统在打印期间各位置处的钢纤维方向和数量。
2.根据权利要求1所述的自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，其特征在于：步骤S2所用配合比具有以下特点：
S21、所用胶凝材料包括P. O. 42.5水泥，粒径在5微米以下的纳米粘土；
S22、所用减水剂为聚羧酸系减水剂，减水效率在50%以上；
S23、所用钢纤维长度为25 mm，直径0.5 mm，抗拉强度1500 MPa，弹性模量300 GPa。
3.根据权利要求1所述的自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，其特征在于：步骤S4具体包括以下步骤：
S41、利用位置定位器进行定位并将该位置处所需添加的钢纤维量和预拌砂浆量传递给制备系统的下料控制机构，利用下料控制机构将对应量的钢纤维量和预拌砂浆量传输至制备系统的搅拌机构中搅拌，搅拌完成输送至钢纤维方向调整机构中；
S42、位置定位器控制钢纤维方向调整机构调整钢纤维的方向，使得钢纤维的方向与打印位置处应力方向相匹配，而后输送至制备系统的打印机构中打印成型。
4.根据权利要求3所述的自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，其特征在于：所述步骤S41中的搅拌机构为分级搅拌结构，搅拌具体包括以下步骤：
首先钢纤维和预拌砂浆分别进入顶部预搅拌单元中搅拌，得到水泥基拌合物；
而后打开手动挡板，水泥基拌合物下落至中部主搅拌单元再次搅拌；
最后，随着中部主搅拌单元搅拌将物料送至底部附加搅拌单元再次搅拌。
5.根据权利要求3所述的自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，其特征在于：所述步骤S42具体包括以下步骤：
S421、经步骤S41搅拌完毕的物料传输至钢纤维方向调整机构的顶部预定向单元中，使得钢纤维的方向与物料传输的方向平行；
S422、而后，物料下落至钢纤维方向调整机构的底部方向调整单元中，再次调整钢纤维的方向，使得钢纤维的方向与打印位置应力方向匹配。
6.根据权利要求1所述的自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法，其特征在于：步骤S4后还包括：
S5、试验验证
S51、制备试验对象
根据步骤S1-S4制备试验组钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板试件，并制备对照组单向均匀定向钢纤维增强水泥基复合材料圆孔板试件；
S52、试件标准养护28d；
S53、对试验组和对照组分别进行单轴拉伸试验，得出轴拉强度和轴拉韧性；
S54、对比两种试件的轴拉强度和轴拉韧性。
7.基于上述权利要求1-6任一项所述的自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的制备系统，其特征在于：包括依次连通的下料控制机构、搅拌机构、钢纤维方向调整机构以及打印机构，所述下料控制机构和所述钢纤维方向调整机构均与位置定位器相连。
8.根据权利要求7所述的基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的制备系统，其特征在于：所述下料控制机构包括布置于所述搅拌机构上方的钢纤维下料控制单元和水泥下料控制单元；
所述钢纤维下料控制单元和所述水泥下料控制单元均包括出料仓、设置于所述出料仓底端出料口的称重下料阀、一端设置于所述称重下料阀底端的水平螺旋输送机，所述称重下料阀与下料控制器相连，所述下料控制器与所述位置定位器相连；
所述称重下料阀量程为5 kg，精度为0.001 kg；
所述水平螺旋输送机转速为120 r/min；
所述水平螺旋输送机的旋转叶片与输送通道的间隙在0.4 mm以下，防止钢纤维卡住叶片；
所述水平螺旋输送机的另一端与所述搅拌机构顶端连通。
9.根据权利要求8所述的基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的制备系统，其特征在于：所述搅拌机构包括由上到下依次布置的顶部预搅拌单元、中部主搅拌单元和底部附加搅拌单元，竖向搅拌轴的一端与搅拌电机连接，另一端依次穿入所述顶部预搅拌单元、所述中部主搅拌单元和所述底部附加搅拌单元中；
位于所述顶部预搅拌单元内和所述中部主搅拌单元内的所述竖向搅拌轴上固定有螺旋叶片；位于所述底部附加搅拌单元内的所述竖向搅拌轴上固定有Y型叶片；
所述螺旋叶片和Y型叶片的转速为60r/min；
所述顶部预搅拌单元的底端与所述中部主搅拌单元的顶端之间经手动挡板隔离，所述中部主搅拌单元的底端与所述底部附加搅拌单元的顶端连通；
所述中部主搅拌单元的容量大于所述顶部预搅拌单元的容量；
所述顶部预搅拌单元的直径为20 cm，高度为10 cm；所述中部主搅拌单元上部直径为20 cm，下部直径为10 cm，高度为30 cm；所述底部附加搅拌单元的直径为10 cm，高度为10cm；
所述手动挡板材质为钢板，厚度为5 mm，防止叶片长时间搅拌使挡板变形而损伤叶片。
10.根据权利要求7所述的基于自适应钢纤维混凝土预制构件制备方法的制备系统，其特征在于：所述钢纤维方向调整机构包括与所述搅拌机构底端连通的挤出通道以及由上至下依次布置的顶部预定向单元和底部方向调整单元；
所述挤出通道的直径为30 mm，长度为15 cm；
所述顶部预定向单元包括缠绕于所述搅拌机构与所述挤出通道连接处的预定向调整螺线管，所述预定向调整螺线管中接通有直流电从而形成竖向匀强磁场；
所述底部方向调整单元包括对称分布于所述挤出通道两侧的左侧螺线管组和右侧螺线管组，所述左侧螺线管组和所述右侧螺线管组均包括由上至下依次布置的多组方向调整螺线管，所述方向调整螺线管的通入电压均为30V，所述方向调整螺线管与所述位置定位器相连。
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