CN106365530A - 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法 - Google Patents
一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106365530A CN106365530A CN201610723305.4A CN201610723305A CN106365530A CN 106365530 A CN106365530 A CN 106365530A CN 201610723305 A CN201610723305 A CN 201610723305A CN 106365530 A CN106365530 A CN 106365530A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mixture
- simulation model
- preparation
- model material
- concrete structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052601 baryte Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010428 baryte Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 6
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 claims description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012237 artificial material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- 241001282153 Scopelogadus mizolepis Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00991—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for testing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
Abstract
本发明涉及一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法，属于建筑工程领域。本发明的仿真模型材料包括质量百分比计的以下成分：水泥1.0~3.0%，水8.0~10.0%，矿石粉10.0~15.0%，重晶石粉20~30%，重晶砂45~55%，其制备方法为先将配置好的矿石粉、重晶石粉、重晶石砂和水泥放入搅拌机拌合均匀，再加入配置好的水继续搅拌均匀即可倒入模具浇筑成型，养护24h就可以进行振动台模型试验。本发明的仿真模型材料不仅可以做线弹性范围内的动力模型试验，还可以完成非线性范围内的动力破坏模型试验，并且制备该仿真模型材料的成本不高，与生产普通混凝土的成本差不多。
Description
技术领域
本发明涉及一种只用于大型混凝土结构振动台动力模型试验的仿真模型材料及其制备方法，本发明的仿真模型材料特别适用于大型水工混凝土结构、大型岩体结构，属于建筑工程领域。
背景技术
大型混凝土结构的受力特征、几何形状、边界条件较为复杂，地震作用下的结构动力特性更为复杂，尽管近些年数值仿真的分析方法有了一定的进展，但仍不能得到令人信服的结果。因此，对大型混凝土结构进行动力模型试验也是必要的手段。为了使模型能正确地反映原型结构的情况，原型和模型的几何、物理等条件必须满足模型相似条件，因此对模型材料的要求就显得相当重要。
在振动台上进行大型混凝土结构模型试验时，需要将大体积混凝土原型结构大比例缩小至振动台能够承载的范围之内，这种缩尺经常是十几分之一，几十分之一，甚至上百分之一。那么，根据大缩尺模型试验相似定律，也需要将模型材料的弹模、强度等力学性能指标根据原型混凝土按照相似定律缩小，才还能在模型试验中模拟出原型结构的特性。
在混凝土结构动力模型试验中对模型材料的基本要求是：与原型混凝土的物理力学特性相似，低弹模、低强度，养护时间短等特性；如果要在水工大坝模型试验中模拟库水作用，由于尽量要用原型水体模拟库水，因此在原模型水体密度比尺λwρ=1时，要求模型材料密度与混凝土密度接近；此外，模型材料还要保证模型试验时间内无显著的徐变，并在试验时受时间、温度、湿度等变化的影响较小，并且在加工模型试验时易于加工、经济合理。
现有技术中很少有符合上述要求的仿真模型材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种仿真模型材料及其制备方法，特别是一种适用于大型混凝土结构动力破坏模型试验的仿真模型材料，该仿真模型材料不仅可以做线弹性范围内的动力模型试验，还可以完成非线性范围内的动力破坏模型试验，并且制备该仿真模型材料的成本不高，与生产普通混凝土的成本差不多。
本发明采用的技术方案是：一种大型混凝土结构仿真模型材料，其特征在于：包括质量百分比计的以下成分：水泥1.0~3.0%，水8.0~10.0%，矿石粉10.0~15.0%，重晶石粉20~30%，重晶砂45~55%。
本发明的大型混凝土结构动力破坏试验的仿真模型材料的各方面性质与普通混凝土相似，约为24000kg/m3，泊松比约为0.2；其强度及弹模均较常态混凝土低很多（约一至两个数量级），归一化的材料本构曲线与常态混凝土十分接近。
制备本发明的仿真模型材料具体方案如下：
（1）先按照权利要求1的要求配置好所需的各种成分；
(2) 然后将配置好的矿石粉、重晶石粉、重晶石砂和水泥放入搅拌机拌合均匀；
（3）再将配置好的水加入搅拌机中继续搅拌均匀；
（4）将步骤（3）所得的混合物材料倒入模具振捣、浇筑成型，养护24h后脱模。
本发明的仿真模型材料由于弹性模量及强度都很低，因此，在养护完成拆除模具时要求必须保证模具、拆模工具不能对模型造成严重磕碰，以避免导致模型出现损伤。
本发明的有益效果是：该仿真模型材料不仅可以做线弹性范围内的动力模型试验，还可以完成非线性范围内的动力破坏模型试验，并且制备该仿真模型材料的成本不高，与生产普通混凝土的成本差不多。
附图说明
图1为本发明仿真材料制成的哑铃型拉伸标准试件示意图；
图2为三组配合比仿真模型材料代表应力-应变本构曲线图；
图3为本发明仿真模型材料与普通混凝土归一化的应力-应变本构曲线对比图。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实例1：参看附图1-3，一种大型混凝土结构仿真模型材料，包括质量百分比计的以下成分：水泥1.0~3.0%，水8.0~10.0%，矿石粉10.0~15.0%，重晶石粉20~30%，重晶砂45~55%。
上述仿真模型材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）先按上述要求配置好所需的各种成分；
(2) 然后将配置好的矿石粉、重晶石粉、重晶石砂和水泥放入搅拌机拌合均匀；
（3）再将配置好的水加入搅拌机中继续搅拌均匀；
（4）将步骤（3）所得的混合物材料倒入模具振捣、浇筑成型，养护24h后脱模, 然后就可以进行振动台模型试验。
按照不同质量配合比制作本发明的仿真模型材料试验标准试件（10cm×10cm×10cm立方体标准抗压试件；中间为边长70mm的正方形，两端逐渐过渡到边长为100mm的正方形，试件总高度为200mm，其中间部分高度为100mm的标准拉伸哑铃型试件，图1所示；100mm×100mm×515mm的长方体四点弯曲标准试件），进行单轴压缩、单轴拉伸及四点弯曲试验，测得该仿真模型材料的物理力学性能，见表1。
表1 仿真模型材料的质量配合比及物理力学性能
由表1可知，三组不同配合比仿真模型材料的密度略高于普通混凝土密度，其弹性模量为8MPa～20MPa，抗压强度为0.3~0.5MPa，抗拉强度为0.02~0.05MPa。该仿真模型材料的密度与普通混凝土接近，弹模及强度较普通混凝土小一到两个数量级，因此，该仿真模型材料较适合用大缩尺动力模型试验。三组不同配合比仿真模型材料抗压应力-应变本构曲线图如图2所示，其曲线线型与普通混凝土十分相似，均为线性上升段、非线性软化段、下降段及反弧段组成，归一化应力-应变曲线也与普通混凝土十分相似，如图3所示。
因此，本发明的仿真材料采用少量水泥、水、矿石粉、重晶石粉、重晶石砂按照一定质量百分比混合拌制而成。其主要特点是密度、泊松比与常态混凝土相近，强度及弹模均较常态混凝土低很多（约一至两个数量级），归一化的材料本构曲线与常态混凝土十分接近。非常适合用该仿真模型材料进行振动台上的动力破坏模型试验，并且制备该仿真模型材料的成本不高，与普通混凝土差不多。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种大型混凝土结构仿真模型材料，其特征在于：包括质量百分比计的以下成分：水泥1.0~3.0%，水8.0~10.0%，矿石粉10.0~15.0%，重晶石粉20~30%，重晶砂45~55%。
2.一种权利要求1所述大型混凝土结构仿真模型材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）先按照权利要求1的要求配置好所需的各种成分；
(2) 然后将配置好的矿石粉、重晶石粉、重晶石砂和水泥放入搅拌机拌合均匀；
（3）再将配置好的水加入搅拌机中继续搅拌均匀；
（4）将步骤（3）所得的混合物材料倒入模具振捣、浇筑成型，养护24h后脱模。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610723305.4A CN106365530A (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610723305.4A CN106365530A (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106365530A true CN106365530A (zh) | 2017-02-01 |
Family
ID=57878457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610723305.4A Pending CN106365530A (zh) | 2016-08-26 | 2016-08-26 | 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106365530A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108439914A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-08-24 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 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 |
| CN110395953A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-01 | 河海大学 | 一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法 |
| CN113735493A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-03 | 河海大学 | 一种用于高拱坝动力模型试验的相似材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105044314A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-11-11 | 大连理工大学 | 橡胶仿真混凝土及其塑性的调节模拟方法 |
-
2016
- 2016-08-26 CN CN201610723305.4A patent/CN106365530A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105044314A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-11-11 | 大连理工大学 | 橡胶仿真混凝土及其塑性的调节模拟方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108439914A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-08-24 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 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 |
| CN110395953A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-11-01 | 河海大学 | 一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法 |
| CN113735493A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-12-03 | 河海大学 | 一种用于高拱坝动力模型试验的相似材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101614629B (zh) | 一种软岩相似材料及制备方法 | |
| CN104496387B (zh) | 一种基于软岩遇水软化特性的相似材料及其制备方法 | |
| CN104003655B (zh) | 一种脆性岩石相似材料及其制备方法 | |
| CN109095847B (zh) | 一种软硬岩复合岩层相似材料及采用该相似材料制备软硬岩的方法 | |
| CN103454127B (zh) | 用于中小型固流耦合模型试验的相似材料及其制备方法 | |
| CN110057639B (zh) | 一种模拟含多层层间错动带岩体的制样模具及其制样方法 | |
| CN106769341A (zh) | 一种含隐节理的类岩石试样制备装置及制备方法 | |
| CN106365530A (zh) | 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法 | |
| CN109020364A (zh) | 一种砂岩相似材料及其制备方法 | |
| CN101407397A (zh) | 一种改性相似材料及其制备方法 | |
| CN113640462B (zh) | 一种用于裂隙岩体加固的复合灌浆材料配比获取方法 | |
| Xiang et al. | Mechanical behavior of rock-like specimens with hidden smooth joints under triaxial compression | |
| Ge et al. | A method for making transparent hard rock-like material and its application | |
| Dong et al. | Non-tip failure of smooth fissure in 3D printed specimens | |
| QI et al. | Fracturing mechanism of rock-like specimens with different joint densities based on DIC technology | |
| ZHANG et al. | Deformation and fracturing characteristics of fracture network model and influence of filling based on 3D printing and DIC technologies | |
| CN110256036B (zh) | 一种物理相似模拟实验材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Effect of aggregate sphericity on the mechanical properties of ERCC based on highly detailed simulation | |
| CN106248480B (zh) | 隧道衬砌结构裂缝处治实验模拟平台及实验方法 | |
| CN110395953B (zh) | 一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法 | |
| CN108659439B (zh) | 一种可视化相似模拟材料及其制备方法 | |
| CN104909696B (zh) | 一种用于制备模拟褶曲构造的相似材料组合及其方法 | |
| CN107271276A (zh) | 一种确定柱状节理岩体受力及破坏机制的试验方法 | |
| CN114105599A (zh) | 一种低强度强冲击性的煤相似模拟材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Study on fractured rock-like materials for geomechanical model test based on 3D printing technology |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170201 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |