胶结双球形颗粒材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了胶结双球形颗粒材料及其制备方法和装置。该胶结双球形颗粒材料包括：两个球形颗粒；和胶结部，所述胶结部位于两个所述球形颗粒之间，且用于将两个所述球形颗粒胶结在一起，其中，形成两个所述球形颗粒的材料包括岩石材料，形成所述胶结部的材料包括水泥基胶凝材料。该胶结双球形颗粒材料可模拟实际施工过程中胶结堆石料中的胶结体，通过对球形颗粒的几何特性和水泥基胶凝材料的力学性能和浇筑量的控制以模拟不同的胶结堆石料，从而可实现探究胶结体的接触力学特性，进而可用于不同工程条件下的细观力学性能试验。

【技术实现步骤摘要】
胶结双球形颗粒材料及其制备方法
本专利技术涉及材料
，具体地，涉及胶结双球形颗粒材料及其制备方法和装置。
技术介绍
胶结堆石料作为一种介于离散土石材料与连续混凝土材料之间的新型复合材料，能在保持土石料良好的变形能力与破坏延展性的同时，有效提高其抗剪强度、抗压强度、变形模量、抗风浪和水流破坏能力等指标，是水利水电与海洋工程等领域一种新兴的环境友好型建筑材料。目前，对于胶结堆石料的物理力学性质的研究还停留在十分初步的阶段，尚未出现对于双颗粒间形成的单一胶结体细观力学行为的相关研究。因而，现有的胶结堆石料的相关技术仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种可模拟实际施工过程中胶结堆石料中的胶结体、可通过对球形颗粒的几何特性和水泥基胶凝材料的力学性能和浇筑量的控制以模拟不同的胶结堆石料、可实现探究胶结体的接触力学特性或者可用于不同工程条件下的细观力学性能试验的胶结双球形颗粒材料。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种胶结双球形颗粒材料。根据本专利技术的实施例，该胶结双球形颗粒材料包括：两个球形颗粒；和胶结部，所述胶结部位于两个所述球形颗粒之间，且用于将两个所述球形颗粒胶结在一起，其中，形成两个所述球形颗粒的材料包括岩石材料，形成所述胶结部的材料包括水泥基胶凝材料。专利技术人发现，该胶结双球形颗粒材料可模拟实际施工过程中胶结堆石料中的胶结体，通过对球形颗粒的几何特性和水泥基胶凝材料的力学性能和浇筑量的控制以模拟不同的胶结堆石料，从而可实现探究胶结体的接触力学特性，进而可用于不同工程条件下的细观力学性能试验。根据本专利技术的实施例，所述岩石材料包括花岗岩、大理岩或者石灰岩中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述水泥基胶凝材料包括自密实水泥净浆、自密实水泥砂浆或者自密实混凝土中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述自密实水泥净浆的扩展度为210mm～310mm，所述自密实水泥净浆的V型漏斗流出时间为1.5s～2.5s。根据本专利技术的实施例，所述自密实水泥砂浆的扩展度为220mm～320mm，所述自密实水泥砂浆的V型漏斗流出时间为5s～12s。根据本专利技术的实施例，所述自密实混凝土的扩展度为550mm～750mm，所述自密实混凝土的V型漏斗流出时间为8s～25s。根据本专利技术的实施例，所述水泥基胶凝材料中还含有助剂，所述助剂包括增强剂或者减水剂中的至少一种。根据本专利技术的实施例，两个所述球形颗粒的直径相同或者基本相同。根据本专利技术的实施例，所述胶结双球形颗粒材料还包括：底座，所述底座位于至少一个所述球形颗粒远离所述胶结部的一侧，并包裹部分所述球形颗粒，且所述底座远离所述胶结部的表面为平面。根据本专利技术的实施例，制作所述底座的材料包括环氧树脂。根据本专利技术的实施例，所述底座包裹所述球形颗粒的半球。根据本专利技术的实施例，当所述球形颗粒的直径为40mm～80mm时，所述胶结双球形颗粒材料满足以下条件的至少之一：所述水泥基胶凝材料的扩展度为210mm～250mm；所述水泥基胶凝材料的V型漏斗流出时间为5s～8s；所述胶结部的等效直径为20mm～40mm。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种制备前面所述的胶结双球形颗粒材料的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：固定两个所述球形颗粒；向两个所述球形颗粒之间浇筑所述水泥基胶凝材料，得到所述胶结双球形颗粒材料。专利技术人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且可以有效制备得到前面所述的胶结双球形颗粒材料。根据本专利技术的实施例，在向两个所述球形颗粒之间浇筑所述水泥基胶凝材料时，是沿垂直于两个所述球形颗粒中心连线的多个方向进行浇筑的。根据本专利技术的实施例，是沿垂直于两个所述球形颗粒中心连线的四个方向进行浇筑的，其中，所述四个方向两两相对，且相邻的两个所述方向之间夹角的角度为85°～95°。根据本专利技术的实施例，相邻的两个所述方向之间夹角的角度为90°。根据本专利技术的实施例，固定两个所述球形颗粒的步骤进一步包括：在至少一个所述球形颗粒的部分表面上形成制作底座的材料；将所述制作所述底座的材料固化，得到所述底座；将两个所述球形颗粒表面上未形成所述底座的部分相对固定设置。根据本专利技术的实施例，在至少一个所述球形颗粒的部分表面上形成制作底座的材料的步骤是通过下列模具实现的，所述模具包括：下箱体，所述下箱体与所述底座的形状相同或者基本相同，且所述下箱体用于形成所述底座，所述下箱体的顶部具有开口；上盖板，所述上盖板与所述开口相配合，所述上盖板具有贯通所述上盖板的圆形定位孔，所述圆形定位孔的直径与所述球形颗粒的直径相同或者基本相同。根据本专利技术的实施例，所述上盖板的边缘还具有至少两个与所述开口相配合的卡槽。根据本专利技术的实施例，所述卡槽的数量为四个。根据本专利技术的实施例，所述下箱体的底部还具有拆卸孔。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种用于制备前面所述的胶结双球形颗粒材料或者实施前面所述的方法的装置。根据本专利技术的实施例，该装置包括：定位部件，所述定位部件相对的两侧具有两个固定槽，两个所述固定槽用于固定两个所述球形颗粒，两个所述固定槽之间具有浇筑口，所述浇筑口用于浇筑所述水泥基胶凝材料。专利技术人发现，该装置结构简单，且可以有效制备前面所述的胶结双球形颗粒材料或者实施前面所述的方法。根据本专利技术的实施例，所述装置还包括：浇筑部件，所述浇筑部件具有相互贯通的流体输入口和流体输出口，所述流体输出口可与所述浇筑口相插接，所述浇筑部件用于向两个所述球形颗粒之间浇筑所述水泥基胶凝材料。附图说明图1显示了本专利技术一个实施例的胶结双球形颗粒材料的结构示意图。图2显示了本专利技术另一个实施例的胶结双球形颗粒材料的结构示意图。图3显示了本专利技术一个实施例的制备胶结双球形颗粒材料的方法的流程示意图。图4显示了本专利技术另一个实施例的制备胶结双球形颗粒材料的方法的示意图。图5显示了本专利技术又一个实施例的制备胶结双球形颗粒材料的方法的流程示意图。图6a显示了本专利技术一个实施例的模具的结构示意图。图6b显示了本专利技术图6a中的下箱体的结构示意图。图6c显示了本专利技术图6a中的上盖板的结构示意图。图7a显示了本专利技术一个实施例的制备胶结双球形颗粒材料的装置的结构示意图。图7b显示了图7a中装置的下半部分的结构示意图。图8显示了本专利技术另一个实施例的制备胶结双球形颗粒材料的装置的结构示意图。图9显示了本专利技术又一个实施例的制备胶结双球形颗粒材料的方法的示意图。附图标记：A：球形颗粒B：胶结部C：底座11：第一方向22：第二方向33：第三方向44：第四方向100：模具110：下箱体120：上盖板1：圆形定位孔2：卡槽3：拆卸孔4：固定槽5：浇筑部件6：开口7：浇筑口8：流体输入口10：定位部件具体实施方式在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶结双球形颗粒材料，其特征在于，包括：/n两个球形颗粒；和/n胶结部，所述胶结部位于两个所述球形颗粒之间，且用于将两个所述球形颗粒胶结在一起，/n其中，形成两个所述球形颗粒的材料包括岩石材料，形成所述胶结部的材料包括水泥基胶凝材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种胶结双球形颗粒材料，其特征在于，包括：
两个球形颗粒；和
胶结部，所述胶结部位于两个所述球形颗粒之间，且用于将两个所述球形颗粒胶结在一起，
其中，形成两个所述球形颗粒的材料包括岩石材料，形成所述胶结部的材料包括水泥基胶凝材料。


2.根据权利要求1所述的胶结双球形颗粒材料，其特征在于，所述岩石材料包括花岗岩、大理岩或者石灰岩中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的胶结双球形颗粒材料，其特征在于，所述水泥基胶凝材料包括自密实水泥净浆、自密实水泥砂浆或者自密实混凝土中的至少一种，
任选地，所述自密实水泥净浆的扩展度为210mm～310mm，所述自密实水泥净浆的V型漏斗流出时间为1.5s～2.5s，
任选地，所述自密实水泥砂浆的扩展度为220mm～320mm，所述自密实水泥砂浆的V型漏斗流出时间为5s～12s，
任选地，所述自密实混凝土的扩展度为550mm～750mm，所述自密实混凝土的V型漏斗流出时间为8s～25s，
任选地，所述水泥基胶凝材料中还含有助剂，所述助剂包括增强剂或者减水剂中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的胶结双球形颗粒材料，其特征在于，两个所述球形颗粒的直径相同或者基本相同。


5.根据权利要求1所述的胶结双球形颗粒材料，其特征在于，还包括：
底座，所述底座位于至少一个所述球形颗粒远离所述胶结部的一侧，并包裹部分所述球形颗粒，且所述底座远离所述胶结部的表面为平面，
任选地，制作所述底座的材料包括环氧树脂，
任选地，所述底座包裹所述球形颗粒的半球。


6.根据权利要求1所述的胶结双球形颗粒材料，其特征在于，当所述球形颗粒的直径为40mm～80mm时，所述胶结双球形颗粒材料满足以下条件的至少之一：
所述水泥基胶凝材料的扩展度为210mm～250mm；
所述水泥基胶凝材料的V型漏斗流出时间为5s～8s；
所述胶结部的等效直径为20mm～40mm。


7.一种制备权利要求1～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：何佳龙，周元德，金峰，江汇，郭宇泰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11