[发明专利]适用于礁灰岩物理模型的相似材料及其配制方法和应用

说明书

本发明涉及岩土工程技术领域，公开了一种适用于礁灰岩物理模型的相似材料，由如下重量份数的原料制备而成：a份石膏、b份水泥、c份水、d份水泥发泡剂、e份水泥引气剂、f份滑石粉和g份海砂，其中，b＝2～3.5a，c＝0.5*(a+b)，d＝0.01c～0.055c，e＝0.001*(a+b)，f＝0.1c～0.25c，g＝15f。本发明还公开了一种适用于礁灰岩物理模型的相似材料的制备方法和应用方法。本发明适用于礁灰岩物理模型的相似材料及其配制方法和应用，利用市面上常见的建筑原材料，通过简便的制作方法，配制出礁灰岩相似材料，进而制作和礁灰岩原岩物理模型物理力学性质相似的相似材料模型。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种适用于礁灰岩物理模型的相似材料及其配制方法和应用。

背景技术

珊瑚礁是造礁石珊瑚群体死亡后，由其遗骸、各种附礁生物以及一些贝类和藻类等，经过地质沉积、生物破坏及海洋动力等共同作用后，相互胶结而形成的岩土体。礁灰岩是珊瑚礁下部成岩部分，是珊瑚岛礁岩体的主体部分，其主要矿物成分为碳酸钙。

随着国家海洋战略的实施，岛礁工程建设在国内积极稳步推进。礁灰岩作为珊瑚礁岩土的主体，是岛礁工程建设的基础和立足点，其物理特性和工程性质决定了各项工程建设的稳定性，因而，对礁灰岩的研究是珊瑚礁工程建设中的必要和首要条件。

由于珊瑚礁所处地理位置特殊，现阶段对礁灰岩的研究仍停留在初级阶段。实际上，生物成因的珊瑚礁岩具有密度低、易破碎、强度低、孔隙率高、高压缩性等物理力学特性，这些性质使得礁灰岩与常规的陆源性岩石存在巨大的差异，因而在进行岛礁工程建设前，必须通过建立岛礁工程相应的相似物理模型来研究岛礁工程是否具有建设的可行性，而为了保证实验的精度，减小比尺效应的影响，使物理模型与岛礁工程原型具有相似的物理力学现象，物理模型与原型的比尺在实验允许的范围内应当尽可能大。

由于礁灰岩沉积物样品采取难度大、成本高昂，现阶段难以直接在自然界采取到能用于制作物理模型的大型块状礁灰岩，因此，为了顺利开展礁灰岩的相关物理模型实验，急需一种适用于礁灰岩物理模型的相似材料。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种适用于礁灰岩物理模型的相似材料及其配制方法和应用，利用市面上常见的建筑原材料，通过简便的制作方法，配制出礁灰岩相似材料，进而制作和礁灰岩原岩物理模型物理力学性质相似的相似材料模型。

为实现上述目的，本发明所涉及的适用于礁灰岩物理模型的相似材料，由如下重量份数的原料制备而成：a份石膏、b份水泥、c份水、d份水泥发泡剂、e份水泥引气剂、f份滑石粉和g份海砂，其中，b＝2a～3.5a，c＝0.5*(a+b)，d＝0.01c～0.055c，e＝0.001*(a+b)，f＝0.1c～0.25c，g＝15f。

优选的，所述石膏的目数为1200目～1800目。

优选的，所述水泥为P.O 42.5高强硅酸盐水泥。

优选的，所述水为蒸馏水或纯净水。

优选的，所述水泥发泡剂为植物源复合发泡剂。

优选的，所述水泥引气剂为高分子聚合物引气剂。

优选的，所述滑石粉的目数为800目～1250目，颗粒粒径为10μm～15μm。

优选的，所述海砂的颗粒粒径为0.8mm～1.5mm。

一种所述适用于礁灰岩物理模型的相似材料的配制方法，包括如下步骤：

A)按照重量份数的配比准备各原料；

B)将所述水和水泥发泡剂混合在一起，使用发泡机或者搅拌机将两者充分搅拌，直至不再产生气泡，形成第一溶液；