[发明专利]一种类石灰岩相似材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于类岩石材料试件制备技术领域，本发明涉及一种类石灰岩相似材料及其制备方法和应用，包括骨料、胶结材料、添加剂；骨料包括标准砂、石英粉、铁粉；胶结材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、硅粉；添加剂包括减水剂、硼酸、纯净水。成功的模拟了石灰岩的特征，实现了石灰岩材料的脆性和强度，同时提供了相对应的预测模型，本发明可在短时间内使材料达到预定强度、节约试验时间、成本低，制作效率高，具有广泛的实用性。

技术领域

本发明属于类岩石材料试件制备技术领域，具体涉及一种类石灰岩相似材料及其制备方法和应用。

背景技术

公开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，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

石灰岩是岩石工程中很常见的一种岩石，遍布全国，石灰岩在每个地质时代都有沉积，各个地质构造发展阶段都有分布。如果采用天然石灰岩岩样进行现场试验的话，不可控因素多，成本高、条件复杂以及采样的周期长等，且很多时候并不具备试验条件。模型试验通过把岩体的结构特征和赋存环境，以及岩体的工程作用力学模型统一到室内的模拟试验中，模拟岩体的变形、破坏过程和机理，具有可控性强、周期短、费用低等优点，可以有效的避免现场试验所面临的诸多问题。是一种研究裂隙节理岩性价比较高的方法。

采用相似材料模拟试验是研究岩石力学工程及科学问题的主要手段。发明专利CN201810865232 .1公开了一种砂岩高强度高脆性相似材料及其制备方法，成功的模拟了新疆天山公路岩质边坡中砂岩的特征；发明专利CN201410820193.5一种基于软岩遇水软化特性的相似材料及其制备方法，物理力学参数可调节范围较大，适用于在软岩工程安全的模型试验中广泛使用；发明专利201910578171 .5公开了一种粉砂质泥岩相似材料及其制备方法，与粉砂质泥岩相似度高，力学参数调整范围广，具有良好的塑形性和均匀性。

我国的岩土工程地质构造复杂，不同类别的岩体性能差异极大，因此需要制备出满足相似关系的模型材料来模拟不同类别的岩体，以了解工程建筑对岩体所产生的影响。发明人发现，上述相似材料制备方法仅适用于某一种岩体，针对石灰岩的相似材料的性能不能满足要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种类石灰岩相似材料及其制备方法和应用。通过类石灰岩相似材料制作类石灰岩试样。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种类石灰岩相似材料，包括骨料、胶结材料、添加剂；

骨料包括标准砂、石英粉、铁粉；

胶结材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、硅粉；

添加剂包括减水剂、硼酸、纯净水。

基于原岩的物理力学性质以及细观特征，采用以骨料调控材料性质的方法，选用石英砂以提高材料的脆性；选用硅粉以提高材料的强度和密实度；选用铁粉来控制相似材料的密度；选用石膏和硫铝酸盐水泥来提高材料的凝结时间与控制材料的强度；选用硫铝酸盐水泥来提高普通硅酸盐的水化速度与保证材料强度的稳定性；选用硅灰来提高材料的密实度和硬脆性。选用硼酸来控制材料的凝结时间。

在本发明的一些实施方式中，类石灰岩相似材料的各组分的重量份组成为：硅酸盐水泥10-20份、硫铝酸盐水泥4-20份、石膏10-60份、硅粉1-10份、标准砂40-200份、石英粉18-200份、铁粉60-400份、纯净水13-50份、减水剂0.05-0.5份、硼酸0.05-0.5份。铁粉的含量、膏泥比（石膏与硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥总和的重量比）、砂粉比（标准砂与石英粉的重量比）、砂胶比（标准砂与普通硅酸盐水泥、石膏、硫酸盐水泥之和的重量比）、C（硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥之比）、硅灰占比（硅粉与占普通硅酸盐水泥的重量比）影响类石灰岩相似材料的抗拉强度和抗压强度、压拉比。