一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法与应用，属于水泥基材料技术领域。由于水泥基材料自身非透明性的特点，在实际施工时其内部骨料、纤维的空间分布和密实性均只能靠经验判断，特别是在混凝土流动性不佳情况下，极易造成施工质量问题。本发明专利技术通过利用可视化功能组分制备与新拌水泥基材料具有相近流变性能混合料，通过可视化模具和信息捕捉系统对混合料内部纤维、骨料的分布、运动以及相互作用进行高效精准捕捉，从而实现对新拌水泥基材料浇筑过程中内部纤维、骨料以及密实性的可视化分析。本发明专利技术技术原理简单，操作便捷，效果明显，可以有效避免水泥混凝土实际施工过程中的骨料沉降、纤维结团、蜂窝孔洞等质量问题。孔洞等质量问题。孔洞等质量问题。

【技术实现步骤摘要】
一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法与应用


[0001]本专利技术属于水泥混凝土
，尤其涉及一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法与应用。

技术介绍

[0002]水泥混凝土是世界上使用量最大的建筑材料，人类赖以生存的房屋建筑、道路桥梁、机场码头等无不是由水泥混凝土构成。然而由于水泥等胶凝材料和金属模具、木模具的非透明性，实际的水泥混凝土施工具有半经验性，其内部骨料、纤维空间分布以及混凝土密实性并不清楚，在混凝土流动性不佳的情况下，极易造成骨料沉降、纤维结团、蜂窝孔洞等施工质量问题，从而导致水泥混凝土力学性能和耐久性下降，极大增加了后期维修改造成本。另一方面，传统的通过钻芯取样，再利用CT扫描、截面分析等技术手段对混凝土内部骨料、纤维空间分布以及密实性进行分析评价的方法费时费力。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法与应用，本专利技术通过利用可视化功能组分制备与新拌水泥基材料具有相近流变性能混合料，通过可视化模具和信息捕捉系统对混合料内部纤维、骨料的分布、运动以及相互作用进行捕捉，从而达到对新拌水泥基材料浇筑过程中内部纤维、骨料的可视化分析。本专利技术可对水泥混凝土浇筑过程中的骨料、纤维空间分布以及混凝土密实性进行原位观察，从而有效避免骨料沉降、纤维结团、蜂窝孔洞等混凝土施工问题。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0005]一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法，包括如下步骤：r/>[0006](1)制备新拌水泥基材料，并测试其流变参数；
[0007](2)采用可视化功能组分替换步骤(1)所述的水泥基材料中的胶凝材料制备混合料(制备混合料时，其他原料组分参考步骤(1)所述水泥基材料)，所述可视化功能组分为硅油、液体硅胶和超高吸水性聚合物的至少一种；
[0008](3)通过添加粘度改性剂调节混合料的流变性能，使得混合料的流变参数与步骤(1)所述水泥基材料的流变参数为同一数量级；
[0009](4)可视化捕获所述混合料中骨料、纤维在不同时刻的空间分布与位置信息，基于所述骨料、纤维的空间分布与位置信息对水泥混凝土的施工过程进行监测和调整。
[0010]优选的，步骤(1)所述新拌水泥基材料由胶凝材料、粗骨料、细骨料、纤维、减水剂和水按本领域常规配比配制得到。
[0011]优选的，按质量份数计，所述新拌水泥基材料由486～1196份胶凝材料、1～1286份粗骨料、1～1224份细骨料、1～234份纤维、5～36份减水剂和146～1162份水配制得到。
[0012]优选的，所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣中的至少一种。
[0013]优选的，所述粗骨料为卵石、碎石、再生粗骨料和陶粒中的至少一种。
[0014]优选的，所述细骨料为天然砂、人工砂、石英砂、再生砂和陶砂中的至少一种。
[0015]优选的，所述纤维为金属纤维、聚合物纤维和无机纤维中的至少一种。
[0016]优选的，所述金属纤维为钢纤维和不锈钢纤维中的至少一种。
[0017]优选的，所述聚合物纤维为聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯晴纤维和芳纶纤维中的至少一种。
[0018]优选的，所述无机纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种。
[0019]优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂、脂肪族高效减水剂、萘系高效减水剂和木质素磺酸盐减水剂中的至少一种。
[0020]优选的，步骤(1)所述的流变参数包括塑性粘度和屈服剪切应力。
[0021]优选的，步骤(3)所述粘度改性剂为黄原胶、温轮胶、纤维素醚和丙烯酸乳液中的至少一种。
[0022]优选的，步骤(4)所述可视化捕获的方式为：将所述混合料浇筑到可视化模具中，采用高分辨率相机、高速相机或高速摄像系统进行捕获；所述高分辨率相机的分辨率大于1280
×
720，高速相机或高速摄像系统的拍摄速率大于200帧/s。
[0023]优选的，所述可视化模具具有透明属性，更优选的为玻璃模具或塑料模具。所述可视化模具具有易加工性，可加工成与金属模具、木模具等非透明模具相同的尺寸和形状。
[0024]上述一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法在水泥混凝土施工过程中的应用，能够实时监控骨料运动与空间分布、纤维分布与取向、混凝土密实性等性能。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0026]本专利技术通过利用可视化功能组分制备与新拌水泥基材料具有相近流变性能的混合料，并利用可视化模具替代传统金属模具或木模具，通过信息捕捉系统对混合料内部纤维、骨料的分布、运动以及相互作用进行原位捕捉，从而达到对新拌水泥基材料浇筑过程中内部纤维、骨料的可视化分析，有效避免骨料、纤维的不均匀分布。本专利技术也可对水泥混凝土浇筑密实性进行原位的可视化观察，从而避免混凝土内蜂窝孔洞等施工问题。
附图说明
[0027]图1为实施例1所述水泥基材料在流动方向上P1、P2、P3三个位置的图像，对所在位置切取截面，通过超景深显微镜拍摄所得，比例尺为20mm。
[0028]图2为实施例1所述混合料在流动方向上P1、P2、P3三个位置的纤维运动可视化分析图像，由高分辨率相机拍摄所得。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]实施例中所述普通硅酸盐水泥的牌号为42.5。聚羧酸高效减水剂购买于强石外加剂有限公司，丙烯酸型高吸水性聚合物购买于泉兴化工有限公司；丙烯酸乳液购买于荣东化工有限公司。
[0031]实施例1
[0032]一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法，步骤如下：
[0033](1)配置新拌水泥基材料
[0034]取胶凝材料1196份，其中包括普通硅酸盐水泥920份，硅灰276份，石英砂1012份，钢纤维156份，聚羧酸高效减水剂8.5份，水256份。先将胶凝材料和石英砂干混均匀，将聚羧酸高效减水剂与水预先混合均匀形成混合溶液，将混合溶液均分为2次倒入干混料中，待混合物具有较好流动性时，缓慢加入钢纤维，搅拌均匀得到新拌水泥基材料；
[0035](2)测试新拌水泥基材料的流变参数
[0036]将新拌水泥基材料倒入RheoCAD400流变仪中测试流变参数，流变仪转速在初始40秒保持0.1rpm缓慢转动，后在144秒内增长至150rpm，维持80秒，最后在160秒内降低至0，得到新拌水泥基材料的塑性粘度和屈服剪切应力。新拌水泥基材料的塑性粘度和屈服剪切应力分别为7.5Pa
·
s和25.9Pa。
[0037](3)配置混合料
[0038]取丙烯酸型高吸水性聚合物108份，石英砂101本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备新拌水泥基材料，并测试其流变参数；(2)采用可视化功能组分替换步骤(1)所述水泥基材料中的胶凝材料并制备混合料，所述可视化功能组分为硅油、液体硅胶和超高吸水性聚合物的至少一种；(3)通过添加粘度改性剂调节混合料的流变性能，使得混合料的流变参数与步骤(1)所述水泥基材料的流变参数为同一数量级；(4)可视化捕获所述混合料中骨料、纤维在不同时刻的空间分布与位置信息，基于所述骨料、纤维的空间分布与位置信息对水泥混凝土的施工过程进行监测和调整。2.根据权利要求1所述一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法，其特征在于，步骤(1)所述流变参数包括塑性粘度和屈服剪切应力。3.根据权利要求2所述一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法，其特征在于，步骤(4)所述可视化捕获的方式为：将所述混合料浇筑到可视化模具中，采用高分辨率相机、高速相机或高速摄像系统进行捕获；所述高分辨率相机的分辨率大于1280
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720，高速相机或高速摄像系统的拍摄速率大于200帧/s；所述可视化模具为玻璃模具或塑料模具。4.根据权利要求1～3任一项所述一种新拌水泥基材料内部纤维、骨料可视化的方法，其特征在于，按质量份数计，所述新拌水泥基材料由486～1196份胶凝材料、1～1286份粗骨料、1～1224份细骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄煌煌，王发洲，徐宗望，丑纪能，刘云鹏，
申请(专利权)人：湖南九华南方新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：