[发明专利]护面块体的制作系统、制作方法及在试验中的应用

权利要求书

1.护面块体的制作系统，其特征在于：包括试验工房，所述试验工房内设有块体制作区、办公区、原料储存区、制作工具存放区和测试处理区，所述办公区包括计算机间和3D打印间，计算机间用来设计护面块体的三维图，3D打印间用来打印护面块体，打印出来的护面块体作为块体阳模；所述原料储存区，用来存放制作护面块体的原材料，所述制作工作存放区，用来存放对应的工具，所述测试处理区，用来测试和进行防护块体的局部打磨细修及防锈处理。

2.根据权利要求1所述的护面块体的制作系统，其特征在于：所述原料储存区和制作工具存放区均设置为多个独立的区域，用来存放不同的物品，所述试验工房内设有保证室内恒温的温度调节装置，所述块体制作区包括多个制作工作平台。

3.根据权利要求1所述的护面块体的制作系统，其特征在于：护面块体包括从上到下依次设置且连接的上块、中块和下块，所述上块的断面为倒置的梯形，所述下块的断面为梯形，所述上块和下块上下对应且对称设置，所述中块垂直于所述上块的侧面设置，所述中块相对所述上块的竖直中心面对称设置；

所述中块的断面为中间有直线段的菱形；

所述上块两端的侧面棱边设有倒角；所述中块两端的侧面棱边设有倒角；所述上块两端的侧面棱边设有倒角。

4.根据权利要求1所述的护面块体的制作系统，其特征在于：护面块体采用3D打印而成，使用的打印材料为尼龙、PLA、ABS或TPU。

5.护面块体的制作方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、护面块体制作前准备；S2、确定相似试验几何比尺；S3、按照S2中数据，计算试验护面块体重量、尺寸，将原型护面块体重量、几何尺寸计算转化成模型值；S4、绘制块体三维立体图；S5、3D打印块体阳模；S6、购买制作原材料、工具；S7、制作块体阴模；S8、配制原料，并试制块体样品；S9、计算其密度；S10、比较样品与标准密度，判定是否合格，不合格，则重复第S8、第S2、项工作；S11、合格后，正式制作块体；S12、护面块体打磨细修缺陷，并做防锈处理；S13、块体制作完成，清理卫生。

6.根据权利要求5所述的护面块体的制作方法，其特征在于：在S2中，按照试验模拟规程确定几何重量和尺寸相似的试验比尺，各物理量之间的比尺关系，以及举例试验比尺为25时，各物理量之间的换算结果。

7.根据权利要求5所述的护面块体的制作方法，其特征在于：在步骤S6中，原材料为原子灰和铁粉，原子灰的类型根据季节温度的不同进行选定，采用中等铁粉，粒度在44～150μm，原子灰包括由主体灰和固化剂组成，主体灰和固化剂的比例为100:1.5～3。

8.根据权利要求5所述的护面块体的制作方法，其特征在于：在步骤S7中，先制作方盒，方盒的外形尺寸由所制块体的阳模大小来确定，即保证在块体阴模整体轮廓模完成后，其外边壁仍需要5cm富裕宽度，制作完方盒后，步骤S6中完成的原料均匀倒入方盒中，静等3～5min，期间将备用的块体阳模，利用毛刷将其表面均匀涂抹植物油，等待到达时间后，将块体阳模一半均匀、缓慢压入方盒原料中，并且压入阳模的过程中，保证块体中心尽量与方盒中心在一条直线上，压入后再次等待15min直到原料凝胶固结，这样就完成一半阴模制作工序，采用上述同样方法压入剩余另一半部分阳模，最终脱模完成整个阴模制作，此时需校核阴模外形尺寸，直到合格为止。

9.通过上述工序所完成的护面块体在试验中的应用，其特征在于：包括以下步骤，T1、试验前，护面块体在工程防波堤试验断面上的安放，首先，在试验水槽或者港池中，按照试验目的，将护面块体随机或者规则安放试验断面上，安放时采用着不同颜色的护面块体摆放成一定的条状，便于区分和试验过程中块体运动失稳情况，摆放完成后试验断面见附图；

T2、试验中，观测护面块体是否发生失稳；在波浪、水流等水动力作用下，观测块体是否运动而产生位移，判定其稳定状态；

T3、试验后，护面块体管理。将块体运至指定地点，对试验块体进行表面污泥的清洗和补色，完成后将块体安放在指定的存储架中，并在框架标识牌，标识该块体的名称和重量，便于下次试验重复使用；

T4、块体重复应用，由于防波堤与护岸工程的护面块体，常用往往只有5～6种，采用同类块体的重复性较高，因此对于在后续其它新项目块体稳定性，首先根据新工程防波堤或护岸设计图纸，判定其采用的护面块体是否为同类型块体，若不是，则再次进行上述新护面块体制作工序；

T5、若确定为同类块体后，则通过上述表1和表2计算方法，调整试验比尺，从而使已有块体几何尺寸和重量满足新项目的试验要求，实现了已有块体的重复应用；

T6、再次开始第T1～T3步防波堤或护工程护面稳定性试验工作。