一种类岩爆相似材料试件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种类岩爆相似材料试件及其制备方法。类岩爆相似材料试件组成为：石英砂、水泥、石膏、水硼砂溶液；其中石英砂占总重量的65％，石膏占总重量的18％，水泥占总重量的9％，水硼砂溶液占总重量的8％；水硼砂溶液中硼砂浓度为1％。材料制备步骤为：(1)材料过筛称量；(2)材料拌合；(3)材料浇筑；(4)材料养护。类岩爆相似材料试件制备过程中控制材料的颗粒级配、依次加入的顺序、搅拌速率以及养护条件。试件采用三开模具制备，尺寸为直径61.8mm、高度为20mm的圆柱体试件。制备的试件具有强度高、易成型、脆性好、较高岩爆倾向等优点。
【专利说明】
一种类岩爆相似材料试件及其制备方法
技术领域
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[0001]本发明属于类岩石材料制备技术领域，特别涉及一种类岩爆相似材料试件及其制备方法。
【背景技术】
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[0002]目前，世界范围内深部地下空间建设方兴未艾，向地球深部寻求发展空间已经成为世界范围内的共同趋势。深部岩石力学问题已经成为国内外岩石力学与地下工程研究领域的焦点问题。在深部地下环境下，围岩由于开挖卸荷导致应力重分布，储存于岩体中的弹性应变能突然释放，从而出现爆裂脱落、剥离、弹射或抛掷破坏的岩爆现象，岩爆的发生会导致设备的损坏甚至人员的伤亡。由于大尺寸天然岩样采集的困难，类岩爆相似材料的研制成了亟待解决的问题。
[0003]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于提供一种类岩爆相似材料试件及其制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了
[0006]一种类岩爆相似材料试件，其组成为:石英砂、水泥、石膏、水硼砂溶液;其中石英砂占总重量的65%，石膏占总重量的18%，水泥占总重量的9%，水硼砂溶液占总重量的8 % ；水硼砂溶液中硼砂浓度为I %。
[0007]—种类岩爆相似材料试件的制备方法，其步骤为:
[0008](I)准备材料，将石英砂经过筛分直径均控制在I?2mm;石英砂、石膏、水泥、水硼砂溶液按照65:18:9:8比例进行称量；
[0009](2)倒入称量好的石英砂和水泥进行拌合，干拌均匀后加入称量好的石膏，再次进行拌合，最后将水硼砂溶液缓慢加入；
[0010](3)将塑料薄膜贴于土工三开模具试内壁；
[0011](4)将步骤(2)中拌合好的混合料装入土工三开模具内，第一次装料控制在模具高度的一半左右，用击实杆重锤击实25下并用刮刀对表面凿毛，继续添加混合料至模具高度，用击实杆重锤击实25下并用刮刀对表面凿毛；
[0012](5)重复步骤(4)直至混合料添加到模具的最高位置，用刮刀磨平试件断面；
[0013](6)将模具放入恒温鼓风干燥箱内养护24小时后进行脱模，然后将试件放置在室内20°C环境中养护28d。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0015]通过加入石英砂保证了材料良好的流动性，填补材料中的空隙；石膏的加入显著提高了材料的强度，加入水泥拌合试件易成型。硼砂作为外加剂加入可以改变材料的性能。试件具有强度高、易成型、脆性好、较高岩爆倾向等优点。
【附图说明】
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[0016]图1为本发明类岩爆相似材料试件的制备流程图。
【具体实施方式】
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[0017]下面对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0018]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0019]—种类岩爆相似材料试件，其组成为:石英砂、水泥、石膏、水硼砂溶液;其中石英砂占总重量的65%，石膏占总重量的18%，水泥占总重量的9%，水硼砂溶液占总重量的8 % ；水硼砂溶液中硼砂浓度为I %。
[0020]一种类岩爆相似材料试件的制备方法，其步骤为:
[0021](I)准备材料，将石英砂经过筛分直径均控制在I?2mm;称量石英砂1950g，石膏540g，水泥270g，水硼砂溶液240g;石英砂、水泥和石膏的称量精度控制在± I %以内，硼砂在±0.5%以内；
[0022](2)倒入称量好的石英砂和水泥进行拌合，干拌均匀后加入称量好的石膏，再次进行拌合，最后将水硼砂溶液缓慢加入；
[0023 ] (3)将塑料薄膜贴于土工三开模具试内壁；
[0024](4)将步骤(2)中拌合好的混合料装入土工三开模具内，第一次装料控制在模具高度的一半左右，用击实杆重锤击实25下并用刮刀对表面凿毛，继续添加混合料至模具高度，用击实杆重锤击实25下并用刮刀对表面凿毛；
[0025](5)重复步骤(4)直至混合料添加到模具的最高位置，用刮刀磨平试件断面；
[0026](6)将模具放入恒温鼓风干燥箱内养护24小时后进行脱模，然后将试件放置在室内20°C环境中养护28d。
[0027]制备好的类岩爆相似试件为直径61.8mm、高度20mm的圆柱体试件。类岩爆相似试件两端面高差不大于0.05mm，断面水平方向与圆柱轴线方向垂直，角度不大于0.25°，制得试件冲击能量指数大于3，具有强烈岩爆倾向。试件制作用于动静组合作用下深部岩石的变形及岩爆机理研究。
[0028]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
【主权项】
1.一种类岩爆相似材料试件，其特征在于:其组成为:石英砂、水泥、石膏、水硼砂溶液；其中石英砂占总重量的65 %，石膏占总重量的18 %，水泥占总重量的9 %，水硼砂溶液占总重量的8% ；水硼砂溶液中硼砂浓度为I %。2.一种类岩爆相似材料试件的制备方法，其步骤为: (1)准备材料，将石英砂经过筛分直径均控制在I?2mm;石英砂、石膏、水泥、水硼砂溶液按照65:18:9:8比例进行称量； (2)倒入称量好的石英砂和水泥进行拌合，干拌均匀后加入称量好的石膏，再次进行拌合，最后将水硼砂溶液缓慢加入； (3)将塑料薄膜贴于土工三开模具试内壁； (4)将步骤(2)中拌合好的混合料装入土工三开模具内，第一次装料控制在模具高度的一半左右，用击实杆重锤击实25下并用刮刀对表面凿毛，继续添加混合料至模具高度，用击实杆重锤击实25下并用刮刀对表面凿毛； (5)重复步骤(4)直至混合料添加到模具的最高位置，用刮刀磨平试件断面； (6)将模具放入恒温鼓风干燥箱内养护24小时后进行脱模，然后将试件放置在室内20°C环境中养护28d。
【文档编号】C04B28/14GK106064924SQ201610390713
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月3日 公开号201610390713.2, CN 106064924 A, CN 106064924A, CN 201610390713, CN-A-106064924, CN106064924 A, CN106064924A, CN201610390713, CN201610390713.2
【发明人】刘永胜, 吴云, 黄德昌, 吕少勇, 李进
【申请人】华东交通大学