[发明专利]定向分布钢纤维水泥基材料及其制备方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一方面，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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：

本发明方法中，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，本发明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；本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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为本发明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；