本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种电场活化水泥基材料的方法及装置。
背景技术：
随着建筑行业的迅猛发展，混凝土已成为世界上使用量最广的建筑材料之一，与此同时，对混凝土的施工要求和性能改善也不断革新，混凝土材料已在各个领域如公路桥梁、民建等广泛使用，于是提高混凝土强度，节约原材料，增强混凝土的工作性能一直被科学家关注。
混凝土发展到今天，其组成结构发生了很大的变化，不再是单一的水、水泥、砂子和石子四部分组成。逐渐地，为了提高混凝土的早期强度加的早强剂、不改变混凝土坍落度减少水量使用的减水剂等一系列化学外加剂，还有粉煤灰硅灰等矿物掺合料等，已经成为混凝土的第五第六组成成分，虽然外加剂和矿物掺合料的添加提高了混凝土的很多优点性能，但是在实际运用中也存在弊端，外加剂多为化学试剂，在生产中产生污染环境危害健康等重大问题，这个过程中存在不同程度的废水、废料和废气的排放。假如不能控制解决这个污染问题，或者无法研制出安全环保的外加剂，则必会与国家重视保护环境实现可持续发展的政策相悖。
上世纪中期，电磁活化水用于拌制水泥混凝土实验已有相关研究，实验表明，电磁活化水可使水泥水化完全，使混凝土稠度增加，结构致密，提高混凝土强度，和易性增强，同时，减少了水泥的使用量，降低生产水泥排放的污染量，符合建设绿色环保型社会的要求，具有很好的经济和社会效益。电磁活化水拌制水泥基材料在减少水泥用量，降低经济成本，保护环境等诸方面有一定影响。
本申请在电磁活化水技术的基础上，抛弃使用电磁活化水拌制水泥基材料，而是通过电场直接磁化水泥拌合物，相对于之前的电磁活化水技术，该方法操作更为简单，成本低。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种给水泥拌合物直接施加电场的方法，从而获得电磁活化水拌制水泥基材料相同的效果，并且其操作更为简单，成本更低。
为克服上述技术问题，本发明提供一种用于电场活化水泥基材料的装置包括：搅拌锅、薄铜片、芯棒、轴承、防缠线部件、导线和变压电源。
其中，薄铜片作为阴极使用，用环氧树脂将薄铜片固定在搅拌锅的内壁一圈。
其中，芯棒固定在搅拌锅的搅拌翅上，作为阳极使用。
其中，在芯棒和搅拌翅上安装一个轴承，导线通过与轴承连接的导轨引出，将导线最后将接在薄铜片和芯棒上的导线与变压电源相连。
其中，所述防缠线部件包括四角支架、双层钢板和导轨，钢板通过螺栓固定在四角支架上，用于连接导线的导轨插在双层钢板之间的空隙钢板槽中，由此当搅拌翅旋转的时候，轴承带动导轨转动，导轨卡在钢板槽内，于是导线不会因此缠绕。
本发明还提供采用上述用于电场活化水泥基材料的装置进行电场活化水泥基材料的方法，其包括：
第一步，导线固定；
第二步，添加水泥基材；
第三步，电活化；
第四步，测水泥净浆扩展度；
第五步，重复第二步和第三步，制备砂浆试块，并将试块分别养护3d、7d、28d，测砂浆的抗压强度和抗折强度，并与空白试样作对比。
其中，所述第三步进一步具体为打开变压电源，根据需要调节电压值获得最佳电压，给水泥拌合物施加电场，直至搅拌完成；
其中，所述第四步进一步具体为将水泥浆迅速倒入测量水泥浆扩展度的截锥圆模，并提起测水泥浆的扩展度；
其中，所述第三步中获得最佳电压是通过进行活化水在不同状态下的物理化学性质变化实验获得的，该实验方法包括：
第a步，将水装入搅拌锅中，打开变压电源和搅拌机直至搅拌停止，在这期间同时，用pH缓冲液标定pH计准备测定活化水的pH；
第b步，取定量的活化水和普通水倒入小烧杯测其pH值；取定量的活化水和普通水分别装入石英皿中，测其紫外吸光度；取定量的活化水和普通水分别测其在云母石墨薄铜片上的接触角；
第c步，调节不同电压值，重复上述过程；
第d步，将实验结果进行对比，找到活化水物理性质变化值最大的电压值，获得最佳电场条件。
有益的技术效果
本发明提供的电场活化水泥基材料的装置和方法通过直接给水泥拌合物加一电场，电活化水的同时活化水泥材料，与传统的提前制取电活化水的方法相比，减小了活化水被暴露在空气中的时间，保证水的活性不减，达到活化效果，本装置和方法还可通过调节电压值产生不同强度的电场，设计出多组对比试验。装置操作简单，便于拆卸且成本低。
附图说明
图1为本发明提供的用于电场活化水泥基材料的装置的示意图。
具体实施方式
本发明的工作原理如下：水在电场作用下，分子之间的作用力受到电场力的作用发生改变，在自然状态下，水不是单个分子存在，而是大多数以分子团形式存在，缔合水分子簇与单分子态呈现一个动态平衡：
这个平衡过程所需要的能量是由水分子的热晕的那个提供，由于分子的热运动，分子间的氢键不断被打断，由此大的分子团簇变成小分子簇或单个水分子。本发明是通过施加外电场提供能量将水分子之间的氢键打断，破坏水分子中大的团簇结构，增强水的活性，在搅拌水泥材料的同时，增加了更多的水分子与水泥颗粒接触，致使被包裹在水泥颗粒中的水释放出来，参与反应，提高了水泥水化程度，水化产物增多，水泥拌合物的流动性和硬化后的工作强度有了很大改善。本发明直接给水泥拌合物施加电场，减少先制取活化水暴露在空气中的时间，通过调节不同的电压值，电场强度也不同，找出最佳参数。
本发明提供的用于电场活化水泥基材料的装置包括：搅拌锅、薄铜片、芯棒、轴承、防缠线部件、导线和变压电源。
薄铜片作为阴极使用，用环氧树脂将薄铜片固定在搅拌锅的内壁一圈，起到绝缘作用，搅拌锅内壁空白处喷涂绝缘材料。
芯棒固定在搅拌锅的搅拌翅上，作为阳极使用。
由于搅拌过程中搅拌翅是高速运转，接到芯棒上的导线同时缠绕，为了避免此现象的发生，在芯棒和搅拌翅上安装一个轴承，导线通过与轴承连接的导轨引出，将导线最后将接在薄铜片和芯棒上的导线与变压电源相连。
所述防缠线部件包括四角支架、双层钢板和导轨，钢板通过螺栓固定在四角支架上，用于连接导线的导轨插在双层钢板之间的空隙钢板槽中，由此当搅拌翅旋转的时候，轴承带动导轨转动，导轨卡在钢板槽内，于是导线不会因此缠绕。
本发明还提供采用上述用于电场活化水泥基材料的装置进行电场活化水泥基材料的方法，其包括：
第一步，导线固定，将导线用螺丝固定在钢板槽中，并与变压电源连接；
第二步，添加水泥基材，将称好的水泥和水装入搅拌锅中，获得水泥拌合物；
第三步，电活化，打开变压电源，根据需要调节电压值获得最佳电压，给水泥拌合物施加电场，直至搅拌完成；
第四步，测水泥净浆扩展度，将水泥浆迅速倒入测量水泥浆扩展度的截锥圆模，并提起测水泥浆的扩展度；
第五步，重复第二步和第三步制备砂浆试块，并将试块分别养护3d、7d、28d，测砂浆的抗压强度和抗折强度，并与空白试样作对比。
整个电场活化的过程中保持在室温，优选20℃。
所述第三步中调节电压值产生不同强度的电场以便找到最佳电场参数且做对比试验。
用于拌和水泥材料的水放在室温静置48h。
所述第三步中获得最佳电压是通过进行活化水在不同状态下的物理化学性质变化实验获得的，该实验方法包括：
第a步，将水装入搅拌锅中，打开变压电源和搅拌机直至搅拌停止，在这期间同时，用pH缓冲液标定pH计准备测定活化水的pH；
第b步，取定量的活化水和普通水倒入小烧杯测其pH值；取定量的活化水和普通水分别装入石英皿中，测其紫外吸光度；取定量的活化水和普通水分别测其在云母石墨薄铜片上的接触角；
第c步，调节不同电压值，重复上述过程；
第d步，将实验结果进行对比，找到活化水物理性质变化值最大的电压值，获得最佳电场条件。
由于活化水具有记忆效应，应在20分钟内完成所有对比试验，减少实验误差。
与其他装置相比，本发明提供的装置及方法减少了先制取水在转移倒取的过程中又破坏了水分子的排序分布，会造成氢键的二次形成，影响水的活性，进而影响水泥拌合物的流动性及硬化后的工作强度的预期效果。本装置是制取水和拌和水泥材料是在同一容器内进行，减小了实验误差，保证活化水的活性及其对拌合物性能影响的效果。
以下采用实施例和附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
如图1所示，本发明提供的用于电场活化水泥基材料的装置包括：搅拌锅1、薄铜片2、芯棒3、轴承4、防缠线部件、导线5和变压电源6。薄铜片2作为阴极使用，用环氧树脂将薄铜片固定在搅拌锅的内壁一圈，起到绝缘作用，搅拌锅内壁空白处喷涂绝缘材料。芯棒3固定在搅拌锅的搅拌翅7上，作为阳极使用。在芯棒3和搅拌翅7上安装一个轴承4，导线5通过与轴承4连接的导轨8引出，将导线最后将接在薄铜片和芯棒上的导线5与变压电源6相连。所述防缠线部件包括四角支架9、双层钢板10和导轨8，钢板10通过螺栓11固定在四角支架9上，用于连接导线的导轨插在双层钢板之间的钢板槽12中，由此当搅拌翅7旋转的时候，轴承4带动导轨8转动，导轨卡在钢板槽12内，于是导线5不会因此缠绕。
采用该装置进行电场活化水泥基材的具体过程如下：第一步，将导线5用螺丝固定在钢板槽12中，并与变压电源6连接；第二步，将称好的水泥和水装入搅拌锅1中，获得水泥拌合物；第三步，打开变压电源6，根据需要调节电压值获得最佳电压，给水泥拌合物施加电场，直至搅拌完成；第四步，将水泥浆迅速倒入截锥圆模，并提起测水泥浆的扩展度；第五步，重复第二步和第三步制备砂浆试块，并将试块分别养护3d、7d、28d，测砂浆的抗压强度和抗折强度，并与空白试样作对比。整个电场活化的过程中保持在20℃。用于拌和水泥材料的水放在室温静置48h。
获取最佳电压值得过程如下：第a步，将水装入搅拌锅中，打开变压电源和搅拌机直至搅拌停止，在这期间同时，用pH缓冲液标定pH计准备测定活化水的pH；第b步，取定量的活化水和普通水倒入小烧杯测其pH值；取定量的活化水和普通水分别装入石英皿中，测其紫外吸光度；取定量的活化水和普通水分别测其在云母石墨薄铜片上的接触角；第c步，调节不同电压值，重复上述过程；第d步，将实验结果进行对比，找到活化水物理性质变化值最大的电压值，获得最佳电场条件。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。