[发明专利]一种类岩石-砼组合体试样制备方法

说明书

本发明公开了一种类岩石‑砼组合体试样制备方法，所述方法包括以下步骤：采集现场岩石‑混凝土组合体的岩层和孔隙分布数据；根据所述岩层和孔隙分布数据建立岩石试样的三维数字模型；根据岩石‑混凝土组合体的力学性能制备所需的原材料；3D打印机根据所述三维数字模型和原材料打印出初始岩石试样；将所述岩石试样处理后放入模具中，加入搅拌后的混凝土得到完整试件。本发明得到的类岩石‑砼组合体试样能真实精确模拟现场岩石和混凝土组合体情况，且方法简便高效。

技术领域

本发明涉及一种类岩石砼组合体试样的制备方法，属于岩石力学与工程、地质学与3D打印技术的多学科交叉技术领域。

背景技术

在大型土木工程和水利工程基础建设中，混凝土结构都是建立在岩石基础之上，而这两种介质由于材料的差异性，其接触面成为整个结构中最薄弱的环节。天然状态下的岩石，在经过多种环境的综合作用，形成了具有特殊成分和结构的一种自然体，岩石自身成分不同以及内部存在不同程度的缺陷，包括裂隙、节理、结构面的断裂等，这些都严重影响岩石的力学性能。同理，混凝土在制作浇捣过程中也存在大量的孔隙，比方说，自由状态下的水在混凝土凝固成型后留下的空洞，以及水泥与骨料胶结处也含有一定量的孔隙。因此，为更好地对大型基础工程的安全防治和预警提供基础数据，需要开展这种组合体的力学试验研究，以有效地揭示天然地质体和工程体组合体的受力变形特性和接触面的力学特性。

目前在进行这种岩石-砼组合体试验时，大多利用钻孔机器从现场岩石取样，打磨后直接在岩石上面人工浇筑混凝土成整体试样，然而这种方法存在许多不足之处：利用机器钻孔取样时极易使岩石发生破坏，造成内部裂隙等缺陷进一步扩大；在现场选取的岩石，其结果具有离散性；对取来的岩石进行打磨处理容易造成岩石二次破坏，且无法保证两种介质的胶结面与工程现场的不平整度一致。如公开号为CN107271235A的专利通过两次钻芯获得岩石与砂浆组合试样，但制备岩石试样时容易造成二次破坏。

综上所述，现有制备岩石-砼组合体的方法不能真实反映实际工程中岩石混凝土一体两介质的性质，如何精确便捷的制备出能反映实际的岩石-砼组合体试样成为重要且亟需的研究课题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种类岩石-砼组合体试样制备方法，以解决现有技术中存在的现有方法不能真实反映实际工程中岩石混凝土一体两介质性质的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：

一种类岩石-砼组合体试样制备方法，所述方法包括以下步骤：

采集现场岩石-混凝土组合体的岩层和孔隙分布数据；

根据所述岩层和孔隙分布数据建立岩石试样的三维数字模型；

根据岩石-混凝土组合体的力学性能制备所需的原材料；

3D打印机根据所述三维数字模型和原材料打印出初始岩石试样；

将所述岩石试样处理后放入模具中，加入搅拌后的混凝土得到完整试件。

进一步的，所述岩石-混凝土组合体为圆柱体；所述岩石-混凝土组合体的混凝土和岩石的高度比为1:1。

进一步的，所述岩石原材料包括岩石粉末和胶合粘结材料；

所述岩石粉末通过现场岩石块体进行粉碎处理获得。

进一步的，所述胶合粘结材料包括环氧树脂。

进一步的，所述岩石试样通过3D打印机逐层打印的方式打印出。

进一步的，所述模具包括铜质模具；所述铜质模具的内壁涂抹有油层。

进一步的，所述方法还包括：

对所述岩石试样进行后期处理；