一种微粒混凝土及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制作模型结构的材料，具体涉及一种微粒混凝土及其应用。
技术背景
[0002]随着我国建筑工业的快速发展，地震地区一些大型、复杂的混凝土结构日益增多，由于规范的局限性及结构的安全性要求，这些特殊复杂的结构常常需要通过地震模拟振动台模型试验研宄结构的抗震性能，由于试验设备的局限性，采用1:1的原型结构尺寸模型进行试验往往难以实现，制作小比例缩尺模型来模拟原型结构，是解决此类问题的有效途径之一。对于小比例缩尺模型结构，由于结构构件尺寸小，大粒径的普通混凝土通常无法浇筑；而建筑砂楽虽然可以饶筑模型结构，但建筑砂楽与原型结构中的混凝土材料有本质区另IJ，无法实现强度与弹性模量同时满足相似关系的条件，不能模拟原型结构混凝土材料的力学性能。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种在地震模拟振动台试验中用于制作模型结构的微粒混凝土，使模型结构材料与原型结构中混凝土的抗压强度和弹性模量均满足相似比要求。
[0004]为达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0005]一种微粒混凝土，该微粒混凝土包括水泥、河砂、石英砂、石灰和水，水泥、河砂、石英砂、石灰和水的用量比根据所模拟的混凝土强度确定；所述的石英砂用于模拟混凝土中的粗骨料，所述的河砂用于模拟混凝土中的细骨料。
[0006]以C40混凝土为例，微粒混凝土按质量比水泥:河砂:石英砂:石灰:水=1:6.5:0.5:0.5:1.4o
[0007]具体的，所述的石英砂的粒径为2.5?5mm ;所述的河砂的粒径小于1.5mm，所述的水泥采用425号娃酸盐水泥。
[0008]更具体的，该微粒混凝土的制备方法包括:
[0009]将石英砂、河砂和水泥按配方比例依次放入搅拌机内搅拌120s，再加入配方量的石灰搅拌120s ;然后添加质量百分数为60%配方量的水拌和，并搅拌180s ;之后再加入质量百分数为40%配方量的水拌和，再搅拌120s。
[0010]所述的微粒混凝土用于地震模拟振动台模型试验的应用。
[0011]本发明的优点为:
[0012](I)本发明的制作模型结构的微粒混凝土具有低抗压强度和低弹性模量的特点，均可达到原型结构用普通混凝土抗压强度和弹性模量的1/5?1/4，材料性能稳定，可用于制作小尺寸的缩尺模型结构；
[0013](2)本发明采用的制作模型结构的低弹性模量微粒混凝土的抗压强度和弹性模量可同时满足地震模拟振动台模型试验中相似关系的条件，且制作工艺简单。
【具体实施方式】
[0014]本发明所述的微粒混凝土包括水泥、河砂、石英砂、石灰和水，按质量比水泥:河砂:石英砂:石灰:水=1:6.5:0.5:0.5:1.4 ;石英砂用于模拟混凝土中的粗骨料，河砂用于模拟混凝土中的细骨料，石英砂的粒径为2.5?5mm ;所述的河砂的粒径小于2.5mm，所述的水泥采用425号硅酸盐水泥；通过实验研宄发明人发现可以用石英砂模拟粗骨料，用河砂模拟细骨料，配制成的混凝土满足了地震模拟振动台模型试验的要求。
[0015]具体的，该微粒混凝土的制备方法包括:将石英砂、河砂和水泥按配方比例依次放入搅拌机内搅拌120s，再加入配方量的石灰搅拌120s ;然后添加质量百分数为60%配方量的水拌和，并搅拌180s ;之后再加入质量百分数为40%配方量的水拌和，再搅拌120s，通过本方法配制的微粒混凝土的配制时间短，在1min之内就能完成该配制过程，大大缩短了配制时间。
[0016]所述的微粒混凝土用于地震模拟振动台模型试验的应用，该微粒混凝土具有低抗压强度和低弹性模量的特点，均可达到原型结构用普通混凝土抗压强度和弹性模量的1/5?1/4，材料性能稳定，可用于制作小尺寸的缩尺模型结构，符合地震模拟振动台模型试验的要求。
[0017]实施例一:
[0018]在黄土场地地铁地下车站地震模拟振动台模型试验中，采用本实施例的制作模型结构的微粒混凝土制作两层双跨地铁地下车站模型结构。
[0019]地铁地下车站模型结构的缩尺比为1/30，高为467mm，宽为640mm，长为1320mm，顶板厚26.7mm,中板厚13.3mm，底板厚33.3mm，墙厚23.3mm ;中柱截面尺寸26.7mmX40mm,间距300mm。本实施例中原型地铁地下车站采用C40混凝土，按相似设计的要求，制作模型结构的低弹性模量微粒混凝土的强度相似常数和弹性模量相似常数均为1/5。
[0020]本实施例的制作模型结构的微粒混凝土的组分为水泥、河砂、石英砂、石灰和水，按质量比水泥:河砂:石英砂:石灰:水=1:6.5:0.5:0.5:1.4。
[0021]石英砂的粒径为2.5mm?5mm以模拟原型地铁地下车站结构中C40混凝土的粗骨料；河砂的粒径小于2.5mm且具有连续级配以模拟原型地铁地下车站结构中C40混凝土的细骨料；水泥采用425号普通硅酸盐水泥；石灰采用熟石灰粉，主要成分为Ca(OH)2。
[0022]该实施例的制作模型结构的微粒混凝土的制备方法为:首先将石英砂、河砂和水泥按比例依次放入微型搅拌机内搅拌120s，再加入所需石灰搅拌120s ;随后添加60%的拌和水，并搅拌180s ;之后再加入40%的拌和水，再搅拌120s。
[0023]以下是发明人提供的关于本实施例的制作模型结构的低弹性模量微粒混凝土的力学性能试验及其结果:
[0024](I)采用10mmX 10mmX 10mm的标准试模制作立方体试块，按标准养护方法养护28天，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明:制作模型结构的微粒混凝土立方体抗压强度平均值为8.1lMpa ；
[0025](2)采用10mmX 10mmX 300mm的标准试模制作棱柱体试块，按标准养护方法养护28天，进行弹性模量试验。试验结果表明:制作模型结构的微粒混凝土的弹性模量平均值为 0.66 X 14Mpa ；
[0026]观察试验发现，制作模型结构的微粒混凝土的受力变形过程及破坏形态与原型结构中的C40混凝土相类似。
[0027]以上试验表明，本发明采用的制作模型结构的微粒混凝土的立方体抗压强度为8.1lMPa,弹性模量为0.66 X 14MPao根据《混凝土结构设计规范》GB50010，C40混凝土的立方体抗压强度为40MPa，弹性模量为3.25 X 104MPa?该实施例的制作模型结构的低弹性模量微粒混凝土的抗压强度与弹性模量均约为C40混凝土相应强度指标的1/5，其抗压强度与弹性模量同时满足了地震模拟振动台模型试验中相似关系要求的条件；其受力变形过程及破坏形态与原型结构中的C40混凝土相类似，且制作工艺简单。
【主权项】
1.一种微粒混凝土，其特征在于，该微粒混凝土包括水泥、河砂、石英砂、石灰和水，水泥、河砂、石英砂、石灰和水的用量比根据所模拟的混凝土强度确定；所述的石英砂用于模拟混凝土中的粗骨料，所述的河砂用于模拟混凝土中的细骨料。
2.如权利要求1所述的微粒混凝土，其特征在于，按质量比水泥:河砂:石英砂:石灰:水=I:6.5:0.5:0.5:1.4。
3.如权利要求2所述的微粒混凝土，其特征在于，所述的石英砂的粒径为2.5?5_ ；所述的河砂的粒径小于2.5_，所述的水泥采用425号硅酸盐水泥。
4.如权利要求1、2或3所述的微粒混凝土，其特征在于，该微粒混凝土的制备方法包括: 将石英砂、河砂和水泥按配方比例依次放入搅拌机内搅拌120s，再加入配方量的石灰搅拌120s ;然后添加质量百分数为60%配方量的水拌和，并搅拌180s ;之后再加入质量百分数为40%配方量的水拌和，再搅拌120s。
5.权利要求1、2、3或4所述的微粒混凝土用于地震模拟振动台模型试验的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种微粒混凝土及其应用，该微粒混凝土包括水泥、河砂、石英砂、石灰和水，按质量比水泥：河砂：石英砂：石灰：水＝1：6.5：0.5：0.5：1.4；所述的石英砂用于模拟混凝土中的粗骨料，所述的河砂用于模拟混凝土中的细骨料；将微粒混凝土应用于地震模拟振动台模型试验，本发明的制作模型结构的低弹性模量微粒混凝土抗压强度与弹性模量低，可同时满足地震模拟振动台模型试验中模型材料与原型结构材料相似关系要求。
【IPC分类】C04B28-04, C04B14-06
【公开号】CN104844107
【申请号】CN201510158164
【发明人】王毅红, 权登州, 张又超, 叶丹, 尹尚之, 马蓬渤
【申请人】长安大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月3日