纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置，方法包括：配置纤维增强超高性能混凝土并充分搅拌；将纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模；开启两高压电极板电源，两高压电极板中间区域形成电场，打开振动台电源让振动台开始振动，让纤维增强超高性能混凝土拌合物内的纤维按照电场线的方向重新排列，打开透视检测仪，透视检测仪实时检测纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息；关闭电场、振动和停止透视检测；通过透视检测仪的显示装置实时获取纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息，达到要求后，关闭电场、振动和停止透视检测仪工作；拆模及养护。本发明专利技术能够有效地提高超高性能混凝土的抗拉性能和韧性。

【技术实现步骤摘要】
纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置
本专利技术涉及超高性能混凝土的制备
，尤其涉及一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置。
技术介绍
混凝土是土木工程中应用最广泛，最成熟的基本材料之一。随着科技的发展，高效减水剂、矿物超细粉料及纤维材料的专利技术和应用，混凝土材料向以超高强度和超高耐久性能为主要特征的超高性能混凝土方向发展。以强度为标志，混凝土的发展经历了普通强度混凝土(NSC)，高强度混凝土(HSC)，超高强度混凝土(UHPC)的发展历程。超高性能混凝土强度达到150Mpa以上，拉伸强度大于5Mpa，弹性模量大于40GMPa，且具有良好延性和耐久性的混凝土。为保证超高性能混凝土具有良好的延性和耐久性，需要掺入纤维以加强混凝土的抗裂性能。掺入的纤维可以有效分担拉应力，防止裂缝过早发生。在实际运用中，纤维在混凝土的拌制过程中方向位置无法准确控制，因此纤维在混凝土中为乱向型随机分布。理论上只有当纤维的分布方向与混凝土受拉方向一致时，纤维在混凝土中的粘接性能才能最大程度上提升混凝土的抗拉性能，其他方向的纤维对改善混凝土中的抗弯拉强度和韧性的效果随着方向的偏离而下降，与拉应力方向垂直的纤维对改善混凝土抗裂性能几乎没有作用。这样导致的结果必然不能充分发挥纤维的抗拉性能和增强增韧效果，很大部分的纤维不能发挥应有的作用。要增强纤维的作用只能增加纤维用量，但同时纤维增强超高性能混凝土的原材料成本也会大幅度增加，而且，过高的纤维掺量会导致纤维在搅拌过程中容易发生变形打结现象，影响混凝土成型及力学性能。目前有关混凝土纤维定向分布的专利(CN101913188A，CN104612147A)均是基于通过在装有钢纤维混凝土的非金属模具周围施加磁场(通电螺线管)使钢纤维单向分布排列。使钢纤维发生旋转的力来自磁场，钢纤维需要提前被磁化，工艺要求高，对磁感应强度要求也高(即线圈电流须大)，工艺耗能高。且该方法只适用于铁等能被磁化的纤维材料，对于铜纤维或者其他有机纤维则无效果。因此，现有技术存在以下两个不足之处：1、在超高性能混凝土以及钢纤维加强混凝土实际运用中，纤维在混凝土的拌制过程中方向位置无法控制，不能充分发挥纤维的抗拉性能和增强增韧效果。2、目前磁力定向的混凝土纤维定向方法耗能大，效果差，只针对钢纤维，纤维类型单一。因此，亟需一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：提供一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法，包括如下步骤：配置纤维增强超高性能混凝土并充分搅拌：按照纤维增强超高性能混凝土所确定的组成成分的配合比，称取所需量的水泥、砂石、高效减水剂、塑化剂、纤维和水，将所称取的材料投入搅拌机中进行充分的搅拌，得到具有一定流动性的纤维增强超高性能混凝土拌合物；将纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模：将第一步所得纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模中，将试模放置于振动台上，位于两高压电极板之间；开启电场、振动和启动透视检测：开启两高压电极板电源，两高压电极板分正负两个带电板，两高压电极板中间区域形成电场，打开振动台电源让振动台开始振动，让纤维增强超高性能混凝土拌合物内的纤维按照电场线的方向重新排列，打开透视检测仪，透视检测仪实时检测纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息；关闭电场、振动和停止透视检测：通过透视检测仪的显示装置实时获取纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息，达到要求后，关闭电场、振动和停止透视检测仪工作；拆模及养护：将经过振动台振动的纤维增强超高性能混凝土试模表面抹平，静置，拆模，经养护后得到纤维定向分布的纤维增强超高性能混凝土。还包括控制器，控制器可用于开启或关闭电场、开启或关闭振动和开启或关闭透视检测，透视检测仪的显示装置集成有图像识别模块，且透视检测仪与控制器连接，当图像识别模块判定纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息达到要求后，控制器关闭电场、振动和停止透视检测。开启电场、振动和启动透视检测步骤中，振动台下方设置有偏心振动电机，通过开启偏心振动电机以使振动台振动。为加快纤维增强超高性能混凝土拌合物中纤维的转向，本专利技术采用施加外力振动较少纤维转动过程所受的粘滞力。透视检测仪是超声探伤仪或者透视雷达电磁检测仪。还包括控制台，电场的电场强度可通过控制台中的控制旋钮调节。增大电场可加快纤维转向电场方向。透视检测仪的显示装置设置在控制台上，偏心振动电机的开关设置在控制台上。为了实现上述目的，本专利技术还提供一种技术方案：提供一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备装置，包括：振动台、两高压电极板、试模及透视检测仪，两高压电极板设置于所述振动台两侧，试模放置于振动台上并位于两高压电极板之间，试模盛装有一定流动性的纤维增强超高性能混凝土拌合物，两高压电极板中间区域形成电场且同时振动台振动，让纤维增强超高性能混凝土拌合物内的纤维按照电场线的方向重新排列，透视检测仪实时检测纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息，当纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列达到要求后，关闭电场、振动和停止透视检测仪工作。还包括控制器，控制器可用于开启或关闭电场、开启或关闭振动和开启或关闭透视检测，通过透视检测仪的显示装置实时获取纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息，透视检测仪的显示装置集成有图像识别模块，且透视检测仪与控制器连接，当图像识别模块判定纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息达到要求后，控制器关闭电场、振动和停止透视检测。振动台下方设置有偏心振动电机，通过开启偏心振动电机以使振动台振动，此外还包括控制台，控制台上集成有用于控制电场的电场强度的控制旋钮、偏心电机振动开关及透视检测仪的显示装置。透视检测仪是超声探伤仪或者透视雷达电磁检测仪。与现有技术相比，由于在本专利技术纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置中，(1)提出的纤维定向分布理念是为了提高纤维利用率，减小材料的成本；(2)提出纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法及装置的纤维不止包括钢纤维，还包括铜纤维，碳纤维，碳纳米管，或其他有机纤维(如PE)，此外还包括上述各种纤维的任意组合；(3)提出的纤维定向方法原理基于电场对置于其中的导体感应起电的作用，对置于其中的介电材料有极化作用，产生感应起电或极化作用的纤维可看成电偶极子，电偶极子在电场中受到一个垂直于电场线的力偶作用，其力偶作用效果是使得带电纤维或极化纤维的排列与电场线方向相同或相近；(4)为减少超高性能混凝土浆体对纤维旋转运动的粘滞效果并使纤维在电场内分布均匀，本制备方法在超高性能混凝土成型过程使用振动台。(5)外加电场强度和方向可人为调整，模板使用不屏蔽电场线的木质模板，电场线通过模板或者包裹混凝土的外部构件，从而控制纤维的转向和排列。(6)外加电场只用于使纤维产生旋转运动，两电极板之间无实质电流，耗能非常小。(7)提出的制备方法可实时监控纤维分布方向，当图像识别模块判定纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息达到要求后，控制器关闭电场、振动和停止透视检测，成品率高，且不会造成电能的浪费。通过以下的描述并结合附图，本专利技术将变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：配置纤维增强超高性能混凝土并充分搅拌：按照纤维增强超高性能混凝土所确定的组成成分的配合比，称取所需量的水泥、砂石、高效减水剂、塑化剂、纤维和水，将所称取的材料投入搅拌机中进行充分的搅拌，得到具有一定流动性的纤维增强超高性能混凝土拌合物；将纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模：将第一步所得纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模中，将试模放置于振动台上，位于两高压电极板之间；开启电场、振动和启动透视检测：开启两高压电极板电源，两高压电极板分正负两个带电板，两高压电极板中间区域形成电场，打开振动台电源让振动台开始振动，让纤维增强超高性能混凝土拌合物内的纤维按照电场线的方向重新排列，打开透视检测仪，透视检测仪实时检测纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息；关闭电场、振动和停止透视检测：通过透视检测仪的显示装置实时获取纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息，达到要求后，关闭电场、振动和停止透视检测仪工作；拆模及养护：将经过振动台振动的纤维增强超高性能混凝土试模表面抹平，静置，拆模，经养护后得到纤维定向分布的纤维增强超高性能混凝土。...

【技术特征摘要】
1.一种纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：配置纤维增强超高性能混凝土并充分搅拌：按照纤维增强超高性能混凝土所确定的组成成分的配合比，称取所需量的水泥、砂石、高效减水剂、塑化剂、纤维和水，将所称取的材料投入搅拌机中进行充分的搅拌，得到具有一定流动性的纤维增强超高性能混凝土拌合物；将纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模：将第一步所得纤维增强超高性能混凝土拌合物浇入试模中，将试模放置于振动台上，位于两高压电极板之间；开启电场、振动和启动透视检测：开启两高压电极板电源，两高压电极板分正负两个带电板，两高压电极板中间区域形成电场，打开振动台电源让振动台开始振动，让纤维增强超高性能混凝土拌合物内的纤维按照电场线的方向重新排列，打开透视检测仪，透视检测仪实时检测纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息；关闭电场、振动和停止透视检测：通过透视检测仪的显示装置实时获取纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息，达到要求后，关闭电场、振动和停止透视检测仪工作；拆模及养护：将经过振动台振动的纤维增强超高性能混凝土试模表面抹平，静置，拆模，经养护后得到纤维定向分布的纤维增强超高性能混凝土。2.如权利要求1所述的纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，还包括控制器，控制器可用于开启或关闭电场、开启或关闭振动和开启或关闭透视检测，透视检测仪的显示装置集成有图像识别模块，且透视检测仪与控制器连接，当图像识别模块判定纤维增强超高性能混凝土中的纤维排列信息达到要求后，控制器关闭电场、振动和停止透视检测。3.如权利要求1所述的纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，开启电场、振动和启动透视检测步骤中，振动台下方设置有偏心振动电机，通过开启偏心振动电机以使振动台振动。4.如权利要求1所述的纤维定向分布纤维增强超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，透...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振宇，黄新雄，李伟文，邢锋，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44