[发明专利]一种水泥基高强地质力学模型试验相似材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水泥基高强地质力学模型试验相似材料，该材料易于成型，力学性能稳定，价格便宜。本发明的水泥基高强地质力学模型试验相似材料，包括组分A和组分B，所述的组分A按重量份数计由以下组分混合而成：水泥2～6份、硅灰5份、重晶石砂57～65份、重晶石粉22～30份，所述的组分B由水组成，以组分A中水泥砂浆100份为基准，组合B中水用量为8～12份，其中使用时组分A与组分B混合均匀即可使用。

技术领域

本发明涉及用一种力学模型试验相似材料及其制备方法，更具体地说涉及一种水泥基高强地质力学模型试验相似材料及其制备方法。

背景技术

地质力学模型试验是岩石力学研究的重要手段，其科学性取决于建造模型的相似材料与所模拟的围岩具有相同的物理变化过程。地质力学模型试验的科学性首先取决于模型与原型具有相同的物理变化过程，其中相似材料的选择是影响模型试验科学性的基础。相似材料主要是利用人工材料模拟天然岩石，在基本满足相似原理的条件下，使人工材料的物理力学性能指标和天然岩石性能指标具有一定的比例关系，即相似材料的力学参数必须依照相似准则而与工程原岩相符合。由于岩石种类和变形破坏过程的多样性，难以找出一种相似材料能够完全满足地质力学模型试验的要求，甚至精确地满足其中几个主要指标的要求也是比较困难的。

由于水泥基材料和岩石有相当多的共性，它们都是由体积较小的矿物颗粒组成，都含有大量的缺陷和裂纹，且都是非均质的，而且具有原材料来源丰富、价格便宜、物理力学性能稳定、无污染等优点，因而广泛作为地质力学模型试验相似材料使用。

以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，以重晶石砂、重晶石粉和硅灰为填料配制相似材料，各组分重量百分比的范围分别为：水泥2～6份，重晶石58～62份，重晶石粉20～24份，硅灰5份；水用量为8～12份。该产品易于成型，力学性能稳定，对环境无污染，容重在2950～3000kg/m³，14天后抗压强度能够达到1～2MPa，在地质力学模型试验中可以模拟高强岩石。

发明内容

本发明解决了现有技术中模拟高强岩石时难以达到高容重的问题，提供一种易于成型，力学性能稳定，价格便宜的地质力学模型试验相似材料。

同时本发明还提供该相似材料的制备方法，该制备方法简单易行，成本低。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水泥基高强地质力学模型试验相似材料，包括组分A和组分B，其特征在于：

所述的组分A按重量份数计由以下组分混合而成：

所述的组分B由水组成，以组分A中水泥100份为基准，组合B中水用量为8～12份，其中使用时组分A与组分B混合均匀即可使用。

本发明的相似材料，其进一步的技术方案是所述的相似材料由重晶石砂和重晶石粉组成，以重量百分比计相似材料中水泥2～6份，重晶石砂58～62份，重晶石粉22～24份；水用量为8～12份。更进一步的技术方案还可以是所述的水泥为32.5普通硅酸盐水泥。

本发明的水泥基高强地质力学模型试验相似材料，其进一步的技术方案还可以是所述的重晶石砂的粒径为0.6-1.18mm。

本发明的水泥基高强地质力学模型试验相似材料，其进一步的技术方案还可以是所述的重晶石粉的粒径为小于0.6mm。

本发明的水泥基高强地质力学模型试验相似材料，其进一步的技术方案还可以是所述的硅灰粒径为100-300nm。

本发明的水泥基高强地质力学模型试验相似材料的制备方法，其包括以下步骤：

将水泥、重晶石砂、重晶石粉和硅灰加入到水泥砂浆搅拌机中，低速搅拌30秒后，在第二个30秒加入水，再高速搅拌60秒，结束即可。