[发明专利]制备单向分布钢纤维增强砂浆的方法及其专用设备

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及本发明的技术方案涉及纤维增强砂浆，具体地说是制备单向分布钢纤维增强砂浆的方法及其专用设备。

背景技术

砂浆是建筑工程中广泛使用的材料，大量用于钢筋砂浆结构和砌体结构等工程，可用作结构材料和非结构材料，是修补墙面和地面等工程的主要建筑材料。建筑砂浆的特点是抗压强度高、抗拉强度低和极限应变小，是一种脆性材料。由于这些特性，砂浆韧性差、易开裂，导致工程质量下降。掺加钢纤维是提高砂浆抗裂性、韧性和改善抗拉性能的最有效方法之一。砂浆在掺加钢纤维以后，其中与拉应力方向一致的钢纤维可以有效分担拉应力。对于已经产生的裂缝，跨越裂缝两侧的钢纤维可以阻止裂缝的进一步发展，减小裂缝的宽度，从而提高砂浆的抗裂性；但是，其中与拉应力方向不完全一致的钢纤维提高砂浆抗裂性的效果随着方向的偏离而下降，与拉应力方向垂直的钢纤维对改善砂浆抗裂性几乎没有作用。

目前已有的钢纤维砂浆的成型工艺是：将砂、水泥等原材料和钢纤维一起混合，加入拌和水搅拌均匀，入模振捣密实。按照这种工艺成型的钢纤维砂浆，钢纤维在砂浆中随机乱向分布。实际工程中的砂浆根据部位或结构形式不同，可能沿某一方向受到拉应力的作用，而其它方向可能受压或拉应力较小，并且使用过程中应力方向一般不会改变。因此，钢纤维砂浆中乱向分布的钢纤维，只有与拉应力方向一致或接近的小部分钢纤维发挥了抗裂的作用。另一方面，砂浆中的有效纤维的分布密度必须达到一定值才能真正起到抗裂的作用。对于这个问题的解决，工程中一般采用提高砂浆中钢纤维整体掺量的方法，使得即使随机乱向分布，沿拉应力方向的钢纤维仍有足够数量，可以承担相应的荷载，砂浆的性能得以提高。如此做法的缺点是，砂浆中掺加的钢纤维的有效利用效率很低，很大部分钢纤维不能发挥应有的作用，同时也导致制备钢纤维砂浆的原材料成本大幅度增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供制备单向分布钢纤维增强砂浆的方法及其专用设备，用这种方法和专用设备制备出的单向分布钢纤维增强砂浆，其抗折强度比用现有方法制备的钢纤维增强砂浆提高25％～100％，或节省钢纤维25％～60％。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：

制备单向分布钢纤维增强砂浆的方法，具体步骤如下：

第一步，配制钢纤维砂浆拌合物

按公知的设计方法所确定的普通砂浆组成组分的配合比，称取实际操作时所需量的胶凝材料、砂和高效减水剂，再取在普通砂浆中掺加体积掺量为0.3％～1.5％的钢纤维，将称取的胶凝材料、砂、高效减水剂和钢纤维投入搅拌机中均匀拌合配制成钢纤维砂浆拌合物；

第二步，浇入试模或模板

将第一步配制成的钢纤维砂浆拌合物浇入非金属试模中；

第三步，施加磁场

将第二步得到的浇入了第一步配制成的钢纤维砂浆拌合物的非金属试模置于制备单向分布钢纤维增强砂浆的专用设备的线圈的骨架中空腔内，再将该线圈和试模或模板一起置于上述专用设备的振动台上，开启上述专用设备的直流电源使线圈通电形成磁场，以对第一步配制成的钢纤维砂浆拌合物施加磁场，磁场方向与试件测试或工作状态时的拉应力方向保持一致或根据设计要求确定，上述线圈内磁感应强度为1.0×10^-3T～10.0×10^-3T，开启上述专用设备的振动台振动30～300秒，然后按顺序依次关闭上述专用设备的振动台，切断上述线圈的直流电源，并将浇入了第一步配制成的钢纤维砂浆拌合物的非金属试模移出该线圈的骨架中空腔，放置于地面或实验台上；

第四步，拆模与养护

将第三步施加磁场后得到的在非金属试模内的钢纤维砂浆拌合物试件表面轻轻抹平，静置，拆模，养护后得到单向分布钢纤维增强砂浆。

上述制备单向分布钢纤维增强砂浆的方法，所述钢纤维是符合建筑钢材标准要求的低碳钢。

上述制备单向分布钢纤维增强砂浆的方法，所述将称取的钢纤维和普通砂浆的原材料投入搅拌机中均匀拌合配制成钢纤维砂浆拌合物，其优选的操作过程是，先将称量好的水和高效减水剂投入搅拌机，再投入称量好的胶凝材料，开启搅拌机搅拌20～120秒，边搅拌边加入称量好的砂，然后边搅拌边投入称量好的钢纤维，继续搅拌60～300秒，通过调整减水剂掺量或用水量，控制砂浆拌合物稠度在40mm～120mm范围内；或者先将称量好的胶凝材料和称量好的砂干料搅拌均匀后，边搅拌边投入称量好的钢纤维，然后加入称量好的拌合水和高效减水剂，继续搅拌60～300秒，通过调整减水剂掺量或用水量，控制砂浆拌合物稠度在40mm～120mm范围内。