定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置，属于建筑材料领域，其中制备方法为将水泥基浆体装入所需模具中，所述的水泥基浆体中含有具有铁磁性能的钢纤维，将所述的模具在真空的密闭定向磁场空间中振动排气后养护得到超致密水泥基材料。本发明专利技术方法有效提高水泥基材料的密实性、韧性和抗冲击性能，大大提高水泥基材料的服役性能。

Directional distribution steel fiber cement base material and preparation method and device thereof

The invention discloses a directional distribution of steel fiber cement base material and its preparation method and device, belonging to the field of building materials, the preparation method for the cement slurry into the moulds, containing steel fiber with ferromagnetic properties of cement slurry in the mold in the the closed space directional magnetic field vacuum in the exhaust after curing by vibration ultra dense cement based materials. The method of the invention effectively improves the compactness, toughness and impact resistance of the cement based material, and greatly improves the service performance of the cement-based material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置。
技术介绍
混凝土材料的力学性能和耐久性能主要是由其微观结构决定的。当混凝土中含有气孔或裂纹时，响应的混凝土的力学性能和耐久性能将比无缺陷的混凝土低。现有水泥基材料通常由集料、未水化的水泥熟料颗粒、水化产物、水和少量空气组成。水泥基材料水化一段时间后，在自干燥作用下，原来水分占据的空间也变成孔隙，因此水泥基材料中的孔隙网络主要由水和空气占据的空间组成。为提高水泥基材料的密实性，需要尽可能的消除材料内部的孔洞等缺陷，提高致密程度，从而增加材料的力学性能和耐久性能。加入钢纤维被认为是有效防止水泥基材料开裂的方法之一。但是乱向分布的钢纤维并不能完全发挥作用，只有有效桥接裂纹尖端的钢纤维才有作用。现有的通过磁场条件使钢纤维材料的方向定向的方法制备的水泥基材料无法同时实现控裂与超致密，且现有技术在制备过程中容易导致浆体粘黏到制备腔体中，无法清理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置，本专利技术方法可以有效提高水泥基材料的密实性、韧性和抗冲击性能，大大提高水泥基材料的服役性能。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一方面，本专利技术实施例提供一种定向分布钢纤维水泥基材料的制备方法，将水泥基浆体装入所需模具中，所述的水泥基浆体中含有具有铁磁性能的钢纤维，将所述的模具在真空的密闭定向磁场空间中振动排气后养护得到超致密水泥基材料。进一步的，所述的密闭空间内表面设置有不粘涂层。进一步的，所述的不粘涂层材质为聚四氟乙烯、有机硅不粘涂料或油性氟涂料。进一步的，所述的真空的相对真空度为-0.09～0。另一方面，本专利技术实施例提供了一种水泥基材料，由上述的制备方法制备而得；所述的定向分布钢纤维水泥基材料抗渗等级在P20以上，韧性指数I5、I10和I20分别不小于5、10和20，所述的水泥基材料中包括具有铁磁性性能的金属或无机非金属材料。另一方面，本专利技术实施例还提供一种定向分布钢纤维水泥基材料的制备装置，包括：模具，其用于装载水泥基浆体；密闭腔体，其用于为水泥基浆体排气提供密闭空间；所述密闭腔体上设置有线圈，所述的线圈与直流电源连接，用于为所述的密闭腔体提供磁场；抽真空装置，其与所述的密闭腔体连通；振动台。进一步的，所述的密闭腔体内表面设置有不粘涂层。进一步的，所述的不粘涂层材质为聚四氟乙烯、有机硅不粘涂料或油性氟涂料。进一步的，所述的密闭腔体上设置有真空阀门和真空压力表。进一步的，所述的密闭腔体上设置有观察窗。与现有技术相比，本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置至少具有如下有益效果：本专利技术方法中，采用定向磁场可以使钢纤维定向分布，有效桥接裂纹尖端的钢纤维增加，实现水泥基材料的高韧性和高抗冲击性能，大大提高水泥基材料的服役性能。常规振捣工艺下气泡难以顺利排出，使得水泥基材料的密实性很难继续提高振动，本专利技术方法振捣过程采用抽真空处理，可以有效提高水泥基材料的密实性；现有密闭腔体内壁会粘有大量水泥基材料，难以去除，造成腔体空间越来越小和水泥基材料的浪费；本专利技术装置中的腔体内壁增加了不粘涂层，可以有效防止水泥基材料的粘黏，从而减少了材料的浪费，并且保证了腔体内壁的洁净。附图说明图1为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中定向分布钢纤维水泥基材料制备装置结构示意图；图2为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中真空阀门结构示意图；图3为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中螺线管内部结构示意图；图4为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中养护28d后实施例1混凝土的抗渗等级；图5为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中养护28d后混凝土的位移-荷载曲线；图6为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中对比例1混凝土的抗渗等级；图7为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中对比例1混凝土的位移-荷载曲线；图8为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中养护28d后实施例2混凝土的抗渗等级；图9为本专利技术定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置中养护28d后实施例2混凝土的位移-荷载曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术方案做进一步阐述，应当理解，具体实施例是为了方便本专利技术方案的理解，并不作为本专利技术保护范围的限定。一种定向分布钢纤维水泥基材料的制备方法，包括如下步骤：将水泥基浆体装入所需模具中，所述的水泥基浆体中含有具有铁磁性能的钢纤维，将所述的模具在真空的密闭定向磁场空间中振动排气后养护得到超致密水泥基材料。这里要说明的是：定向磁场可以使钢纤维在水泥基材料中定向分布，真空条件可以将水泥基浆体中的气泡顺利排出，从而实现水泥基材料的超致密、高韧性和高抗冲击性能，大大提高水泥基材料的服役性能。以上技术方案已经可以达到提高水泥基材料的服役性能的目的，下面在此基础上给出优选方案。作为优选，所述的密闭空间内表面设置有不粘涂层。这里要说明的是：不粘涂层可以有效防止水泥基材料的粘黏，从而减少了材料的浪费，并且保证了密闭空间内壁的洁净。对不粘涂层的具体材质不做限定，优选材质为聚四氟乙烯、有机硅不粘涂料或油性氟涂料。这里真空度为-0.09～0，作为优选，所述的真空的相对真空度为-0.08～-0.02。这里要说明的是：真空度过高会对设备的要求很高，且很难达到，过高的真空度对水泥基材料的致密性的影响并不明显，再提高真空度得不偿失；真空度过低则不能将内部气体顺利排出，致密性得不到保证。上述方法制备的水泥基材料同时具有高韧性和超致密性，抗渗等级在P20以上，韧性指数I5、I10和I20分别不小于5、10和20。所述钢纤维为具有铁磁性性能材料制成的纤维，材料组成中含有但不限于铁、钴、镍、钆等的单质及含有它们中一种或几种的合金，或其它具有铁磁性性能的无机非金属材料。所述钢纤维的形状包括但不限于弯钩形、波纹形、竖直形等。一种定向分布钢纤维水泥基材料的制备装置，包括：模具，其用于装载水泥基浆体；密闭腔体，其用于为水泥基浆体排气提供密闭空间；所述密闭腔体上设置有线圈，所述的线圈与直流电源连接，用于为所述的密闭腔体提供磁场；抽真空装置，其与所述的密闭腔体连通；振动台。这里要说明的是：抽真空装置可以保证密闭腔体的真空度，保证水泥基材料内部气体有效排出。作为优选，所述的密闭腔体内表面设置有不粘涂层。作为优选，所述的不粘涂层材质为聚四氟乙烯、有机硅不粘涂料或油性氟涂料。作为优选，所述的密闭腔体上设置有真空阀门和真空压力表。这里要说明的是：真空阀门和真空压力表可以保证腔体内真空度的实时监测和控制，保证振捣过程中真空度的稳定性，从而保证水泥基材料的致密性。作为优选，所述的密闭腔体上设置有观察窗。这里要说明的是：通过观察窗可实时观察腔体内振捣中水泥基浆体的状态，方便随时对振捣过程调节和控制，保证制备过程的顺利进行。这里对真空压力表、真空阀门和观察窗等的具体为止不做具体限定，可以根据具体的需要选择合适的位置。图1为定向分布钢纤维水泥基材料制备装置结构示意图；如图1所示，制备装置包括真空泵1；软管2；真空压力表3；线圈4；螺线管5；支架6；电流调节阀7；变压器8；真空阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种定向分布钢纤维水泥基材料的制备方法，其特征在于，将水泥基浆体装入所需模具中，所述的水泥基浆体中含有具有铁磁性能的钢纤维，将所述的模具在真空的密闭定向磁场空间中振动排气后养护得到超致密水泥基材料。

【技术特征摘要】
1.一种定向分布钢纤维水泥基材料的制备方法，其特征在于，将水泥基浆体装入所需模具中，所述的水泥基浆体中含有具有铁磁性能的钢纤维，将所述的模具在真空的密闭定向磁场空间中振动排气后养护得到超致密水泥基材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的密闭空间内表面设置有不粘涂层。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的不粘涂层材质为聚四氟乙烯、有机硅不粘涂料或油性氟涂料。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的真空的相对真空度为-0.09～0。5.一种定向分布钢纤维水泥基材料，其特征在于，所述的水泥基材料由权利要求1-4任一项所述的制备方法制备而得；所述的定向分布钢纤维水泥基材料抗渗等级在P20以上，韧性指数I5、I10和I20分别不小于5、10和20，所述的水泥基材料中包括具有铁磁性性能的金属或无...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚燕，王振地，王玲，吴浩，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11