一种纤维增强水泥基材料的成型装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纤维增强水泥基材料的成型装置及方法，成型装置包括沉降定向仓，沉降定向仓底部贯穿设置有浆料输送带，浆料输送带上方设置有纤维输送仓，纤维输送仓中设置有纤维输送带，用以输出磁性纤维；纤维输送仓出仓口位于沉降定向仓中；纤维输送仓出仓口设置有排梳，排梳为金属材质，其上连接有静电发生器，带电排梳用以对磁性纤维进行粗分散；磁性纤维由纤维输送仓出仓口落至浆料输送带的路径两侧设有亥姆霍兹线圈，用以对磁性纤维进行磁场定向。本发明专利技术基于磁场和重力场的共同作用来定向纤维，能够使磁性纤维排列均匀，达到良好的定向效果；此外，干燥状态下的纤维易分散，无需高能耗便可在磁场作用下发生明显偏转，可节约能源。节约能源。节约能源。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强水泥基材料的成型装置及方法


[0001]本专利技术属于纤维增强水泥基材料
，具体涉及一种纤维增强水泥基材料的成型装置及方法。

技术介绍

[0002]纤维增强混凝土是以纤维为增强相，以水泥基材料(水泥净浆、砂浆或混凝土)为基体的复合材料。增强纤维一般为短切的金属纤维、无机非金属纤维或有机合成纤维，其不仅可以显著提高水泥基材料的抗拉、抗裂性能，还能使水泥基体具有电学、热学等功能性。研究表明，纤维的轴向性能强于径向性能，当纤维轴向与混凝土受拉应力方向一致时，可显著提高混凝土的抗拉、抗裂性能；将镀镍碳纤维填充至聚酯基材时，试件的轴向导热系数也比横向导热系数更高。增强纤维在混凝土中的排布易受基体相容性、混凝土和易性与施工过程的影响，杂乱无序的纤维无法在混凝土中充分发挥增强作用。工程中为节约原料，提高增强纤维在混凝土中的利用率，需采用一定手段使纤维定向排布于水泥基体中。
[0003]现有纤维定向手段多采用湿法工艺或对新拌的纤维复合水泥浆体进行定向，如CN112358237A公开的定向镀镍碳纤维的机敏水泥基材料的制备方法，将水和表面改性剂混合溶液加入到水泥与镀镍碳纤维混合物中搅拌；再将拌合物注入模具中，通过磁场诱导镀镍碳纤维定向。再如CN113307573A公开的钢纤维单向分布的超高性能混凝土材料的制备方法，将干料加水拌和至均匀、稳定的流态状后，加入钢纤维并继续搅拌至混合物均匀、稳定；再将混合物浇入磁场作用下的模具中。这些方案普遍存在的问题在于：润湿的纤维难以均匀分散于基体中，定向效果差，能耗高。
>
技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提出一种定向效果好、能耗低的纤维增强水泥基材料的成型装置，本专利技术的第二目的是提出一种纤维增强水泥基材料的成型方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的一种纤维增强水泥基材料的成型装置，包括沉降定向仓，沉降定向仓底部贯穿设置有浆料输送带，浆料输送带上方设置有纤维输送仓，纤维输送仓中设置有纤维输送带，用以输出磁性纤维；纤维输送仓出仓口位于沉降定向仓中；纤维输送仓出仓口设置有排梳，用以对磁性纤维进行粗分散；磁性纤维由纤维输送仓出仓口落至浆料输送带的路径两侧设有亥姆霍兹线圈，用以对磁性纤维进行磁场定向。
[0006]本专利技术中，通过排梳对磁性纤维进行粗分散，通过亥姆霍兹线圈产生均匀的磁场，在重力势能的作用下，磁性纤维在磁场中沉降，基于磁场和重力场的共同作用定向纤维，能够使磁性纤维排列均匀，达到良好的定向效果。此外，本专利技术为干法纤维定向，干燥状态下的纤维易分散，无需高能耗便可在磁场作用下发生明显偏转，因而可节约能源。
[0007]进一步地，亥姆霍兹线圈产生的磁场方向与纤维输送带输出的磁性纤维轴向方向保持一致。进一步地，排梳为金属材质，其上连接有静电发生器，用以使排梳带电。排梳上的电荷转移至纤维表面，纤维带上同种电荷后相斥，能够达到更好的纤维分散效果。
[0008]进一步地，纤维输送仓出仓口设置有挡板，该挡板位于纤维输送带下方，用以防止磁性纤维进入纤维输送仓仓体底部。
[0009]进一步地，亥姆霍兹线圈直径为150～250mm，匝数为300～1200匝。
[0010]进一步地，浆料输送带起始端设有给料仓，给料仓上设有控制阀，用以调节浆料出料量。
[0011]进一步地，浆料输送带末端设有铺设装置，铺设装置包括振动机，振动机顶部滑动设置有平台，振动机侧面设置有使平台作直线往复移动的偏心轮往复直线电机，使浆料分层铺装；振动机用以振实浆料。
[0012]进一步地，亥姆霍兹线圈由输出电压为5～200V的直流电源供电。本专利技术还保护一种纤维增强水泥基材料的成型方法，包括如下步骤：
[0013](1)将模具置于平台上；
[0014](2)打开给料仓的控制阀，打开浆料输送带，待浆料到达亥姆霍兹线圈时，启动纤维输送带，同时启动偏心轮往复直线电机；
[0015](3)依次关闭给料仓的控制阀、纤维输送带、浆料输送带和偏心轮往复直线电机，启动振动机振实浆料；
[0016](4)重复步骤(2)和(3)，直至浆料填满模具；
[0017](5)将模具从平台上取下，抹平表面，静置成型。
[0018]如前所述，本专利技术一方面能够基于磁场和重力场的共同作用，达到良好的纤维定向效果；另一方面为干法纤维定向，能耗低。
[0019]进一步地，浆料输送带速率为1～5cm/s，纤维输送带速率为0.5～3cm/s。
[0020]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下显著优点：纤维定向效果好，能耗低。
附图说明
[0021]图1是成型装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。
[0023]如图1所示，一种纤维增强水泥基材料的成型装置，包括：
[0024]沉降定向仓3，为拱顶结构，沉降定向仓3仓体由非金属材料(如聚乙烯、聚丙烯或有机玻璃)制成。
[0025]浆料输送带2，从沉降定向仓3底部贯穿而过，浆料输送带2起始端对接给料仓1，末端对接铺设装置10。浆料输送带2为橡胶或尼龙材质。
[0026]给料仓1，呈y型，包括梯形容器、出料口与控制阀，其中梯形容器上大下小，用于存储拌合的水泥浆料，控制阀用于调节浆料出料量，浆料自出料口落到浆料输送带2上，并向沉降定向仓3方向输送。
[0027]纤维输送仓5，设置在浆料输送带2上方，并与浆料输送带2保持空间垂直。纤维输送仓5出仓口伸入至沉降定向仓3中。纤维输送仓5中设置有纤维输送带7，用于将纤维输送仓5中的磁性纤维水平送出。纤维输送仓5出仓口设置有挡板8和金属材质的排梳6，排梳6位于纤维输送带7上方，挡板8位于纤维输送带7下方，纤维输送带7在出仓口处分别与排梳6和
挡板8相切。排梳6上连接有静电发生器9，静电发生器9为正离子发生器，通电后使排梳6带正电荷，当纤维通过出仓口时，排梳6将正电荷转移至纤维表面，使得纤维带同种电荷而相斥，加之排梳6的梳理作用，可对纤维进行粗分散。挡板8对纤维起阻挡作用，防止纤维落入纤维输送仓5仓体底部。纤维输送带7为PE离型材质，纤维输送仓5和挡板8由绝缘材料(如有机玻璃或绝缘陶瓷)制成。
[0028]亥姆霍兹线圈4，沿着浆料输送带2长度方向成对地设置在沉降定向仓3中。磁性纤维由纤维输送仓5出仓口落下后，经过两个亥姆霍兹线圈4之间，在磁场作用下发生偏转，然后落到浆料输送带2承载的浆料上。亥姆霍兹线圈4直径为160mm，匝数为500匝。亥姆霍兹线圈4外接直流电源，直流电源输出电压为5～200V。
[0029]铺设装置10，包括振动机13，振动机13顶部滑动设置有平台11，振动机13侧面设置有偏心轮往复直线电机12，平台11底部固定有直齿条，偏心轮往复直线电机12通过扇形齿轮带动直齿条，使平台11作直线往复移动。成型时，平台11的往复直线运动可使浆料输送带2输送过来的浆料分层铺装。振动机13用以振实浆料。
[0030]下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强水泥基材料的成型装置，其特征在于：包括沉降定向仓(3)，沉降定向仓(3)底部贯穿设置有浆料输送带(2)，浆料输送带(2)上方设置有纤维输送仓(5)，纤维输送仓(5)中设置有纤维输送带(7)，用以输出磁性纤维；纤维输送仓(5)出仓口位于沉降定向仓(3)中；纤维输送仓(5)出仓口设置有排梳(6)，用以对磁性纤维进行粗分散；磁性纤维由纤维输送仓(5)出仓口落至浆料输送带(2)的路径两侧设有亥姆霍兹线圈(4)，用以对磁性纤维进行磁场定向。2.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：亥姆霍兹线圈(4)产生的磁场方向与纤维输送带(7)输出的磁性纤维轴向方向保持一致。3.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：排梳(6)为金属材质，其上连接有静电发生器(9)，用以使排梳(6)带电。4.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：纤维输送仓(5)出仓口设置有挡板(8)，该挡板(8)位于纤维输送带(7)下方，用以防止磁性纤维进入纤维输送仓(5)仓体底部。5.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：亥姆霍兹线圈(4)直径为150～250mm，匝数为300～1200匝。6.根据权利要求1所述的成型装置，其特征在于：浆料输送带(2)起始端设有给料仓...

【专利技术属性】
技术研发人员：储洪强，秦昭巧，徐怡，宋子健，徐金霞，龙宝林，姚乃嘉，张迎忠，蒋林华，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：