CN110395953A - 一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法，该混凝土材料的质量百分比为，水泥：重晶石砂：滑石粉：水=（1.5‑3.0）：（42.5‑45.5）：（40.0‑43.5）：（11.5‑12.5）。该混凝土材料模型在制备时，首先按质量百分比称量所需的水泥、重晶石砂、滑石粉、水；将称量好的水泥、重晶石砂、滑石粉进行搅拌，搅拌均匀；然后将称量好的水倒入再次进行搅拌，直至混合均匀；再将混合均匀的拌和物倒入模具中，将模具中的拌和物振捣密实，振捣密实时间不少于2分钟，表面抹平；待成型后，将成型的混凝土试件与模具脱离；将脱模后的成型的混凝土试件模型在气温大于10℃的条件下自然养护。

Description

一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法，属于混凝土材料技术领域。
背景技术
结构动力模型试验和数值分析是研究大体积水工建筑物抗震安全的重要方法。水工结构物理模型试验，无论静力还是动力目前均只能采用缩尺模型，从经济性和可行性考虑，在可预见的将来也难以实施足尺模型试验。虽然物理模型试验在比尺效应和模型制作方面存在局限性，但是能通过对研究对象在性质、机理和规律性方面的认知研究，进一步补充和提高理论和数值模拟的认知水平，物理模型试验是一种不可替代的研究手段。
水工结构的振动台动力模型试验被广泛运用在高拱坝、重力坝、升船机、进水塔和渡槽等大体积水工建筑物的抗震研究中。根据结构的实际尺寸和振动台的大小、载重，动力模型试验的几何比尺往往在几十分之一到上百分之一。在动力模型试验中，为真实反映原型结构实际的动力响应、破坏机理和失稳模式，模型材料性能与原型材料性能之间需要满足相似比的要求，这是决定模型试验结果可信度的关键技术，也是制约动力模型试验发展的瓶颈因素。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种混凝土材料及破坏性动力试验模型制备方法，该混凝土材料密度与常用水工混凝土结构原材料密度相同，采用该混凝土材料制备的模型和原型的动弹性模量、抗压强度、抗拉强度根据不同的相似比对应相似，具有原材料简单易得、健康环保，制备工艺简单的优点。
一方面，本发明提供了一种混凝土材料，包括如下质量百分比的组分，水泥：重晶石砂：滑石粉：水＝(1.5-3.0)：(42.5-45.5)：(40.0-43.5)：(11.5-12.5)。
进一步的，所述混凝土材料的密度在2300～2500kg/m3之间。
优选的，所述水泥是强度为32.5的硅酸盐水泥。
优选的，所述重晶石砂密度为4000～4200kg/m3，且粒径小于3mm，级配连续。
优选的，所述滑石粉细度为300～500目。
另一方面，本发明提供了一种破坏性动力试验模型制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
按照前述混凝土材料的配方提供各组分；
将水泥、重晶石砂、滑石粉搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后获取混凝土拌和物；
将所述混凝土拌和物倒入试验模型制备模具中，振捣密实、抹平表面；
待成型后，经脱模、自然养护制得所述模型。
优选的，所述振捣密实时间不少于2分钟。
优选的，所述自然养护的气温大于10℃。
与现有技术相比，本发明所产生的有益效果包括：
1、本发明提供的混凝土材料的性能参数为：
密度：2300～2500kg/m3，动弹性模量：280～1650MPa，抗压强度：0.35～0.79MPa，抗拉强度：0.07～0.19MPa，其密度与普通混凝土相同，但动弹性模量、抗拉强度、抗压强度是普通混凝土强度的几十分之一，主要原料组分均为工业制成品，健康环保，简单易得，使混凝土材料的力学性能更加稳定，保证较小的离散性，也有利于加快试验进度，提高试验效率；
2、采用该混凝土材料制备的模型，可用作水工缩尺破坏性振动台动力模型试验，既能满足线弹性阶段的振动台模型试验要求，又能满足破坏性阶段的振动台模型试验要求，滑石粉的选用有利于模型成型并且表面光滑；
3、模型制备工艺与普通混凝土模型制备工艺相似，无需专门的设备，对试验人员的技术要求不高，有利于降低试验成本，缩短试验周期。
附图说明
图1-3分别是采用本发明实施例1制得的3组混凝土试件进行动弹性模量测试获取的自振频率分析图；
图4-6分别是采用本发明实施例2制得的3组混凝土试件进行动弹性模量测试获取的自振频率分析图；
图7-9分别是采用本发明实施例3制得的3组混凝土试件进行动弹性模量测试获取的自振频率分析图；
图10-12分别是采用本发明实施例4制得的3组混凝土试件进行动弹性模量测试获取的自振频率分析图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种破坏性动力试验模型试验的混凝土材料，其质量百分比组分为，水泥：重晶石砂：滑石粉：水＝1.5：42.5：43.5：12.5。
制备混凝土材料模型的方法，包括以下步骤：
(1)按比例称量所需的水泥、重晶石砂、滑石粉、水；
(2)将称量好的水泥、重晶石砂、滑石粉进行搅拌，搅拌均匀；
(3)将称量好的水倒入再次进行搅拌，直至混合均匀；
(4)将混合均匀的拌和物倒入模具中，将模具中的拌和物振捣密实，振捣密实时间不少于2分钟，表面抹平；
(5)待成型后，将成型的混凝土试件与模具脱离；
(6)将脱模后的成型的混凝土试件模型在气温大于10℃并且干燥的条件下自然养护。
对本实施例制得的模型进行力学性能测试，获得如表1所示的力学性能参数。已知C30混凝土密度为2400kg/m3，动弹性模量为45.0GPa，抗压强度为20.0MPa，抗拉强度为2.0MPa，根据表1和图1-3可知：根据本实施例制得的混凝土材料密度与水工结构中常用的C30混凝土相比密度相同，动弹性模量、抗压强度、抗拉强度分别是C30混凝土的1/160、1/57、1/29，适用于水工结构缩尺破坏性振动台动力模型试验中结构模型的制备。
表1
实施例2
一种破坏性动力试验模型试验的混凝土材料，其质量百分比组分为：32.5普通硅酸盐水泥：重晶石砂：滑石粉：水＝2.0：45.5：40.0：12.5。
制备混凝土材料模型的方法，包括以下步骤：
(1)严格按比例称量所需的水泥、重晶石砂、滑石粉、水；
(2)将称量好的水泥、重晶石砂、滑石粉倒入强制式搅拌机内进行搅拌，搅拌时间为1分钟；
(3)将称量好的水倒入所述强制式搅拌机中，搅拌3分钟；
(4)将混合均匀的拌和物倒入模具中，将模具中的拌和物振捣密实(不少于2分钟)，表面抹平；
(5)3天后将成型的混凝土试件与模具脱离；
(6)将脱模后的成型的混凝土试件、模型在气温大于10℃并且干燥的条件下自然养护7天。
对本实施例制得的模型进行力学性能测试，获得如表2所示的力学性能参数，根据表2和图4-6可知：采用本实施例制得的混凝土材料密度与水工建筑物常用的C30混凝土相比密度相近，动弹性模量、抗压强度、抗拉强度分别是C30混凝土的1/77、1/42、1/20，适用于水工结构缩尺破坏性振动台动力模型试验中结构模型的制备。
表2
实施例3
一种破坏性动力试验模型试验的混凝土材料，其质量百分比组分为，水泥：重晶石砂：滑石粉：水＝2.5：42.5：42.5：12.5。
制备混凝土材料模型的方法，包括以下步骤：
(1)按比例称量所需的水泥、重晶石砂、滑石粉、水；
(2)将称量好的水泥、重晶石砂、滑石粉进行搅拌，搅拌均匀；
(3)将称量好的水倒入再次进行搅拌，直至混合均匀；
(4)将混合均匀的拌和物倒入模具中，将模具中的拌和物振捣密实，振捣密实时间不少于2分钟，表面抹平；
(5)待成型后，将成型的混凝土试件与模具脱离；
(6)将脱模后的成型的混凝土试件模型在气温大于10℃并且干燥的条件下自然养护。
对本实施例制得的模型进行力学性能测试，获得如表3所示的力学性能参数，根据表3及图7-9可知：采用本实施例制得的混凝土材料密度与水工建筑物常用的C30混凝土相比密度相同，动弹性模量、抗压强度、抗拉强度分别是C30混凝土的1/64、1/37、1/20。适用于水工结构缩尺破坏性振动台动力模型试验中结构模型的制备。
表3
实施例4
一种破坏性动力模型试验的混凝土材料，其质量百分比组分为，水泥：重晶石砂：滑石粉：水＝3.0：45.5：40.0：11.5。
制备混凝土材料模型的方法，包括以下步骤：
(1)按比例称量所需的水泥、重晶石砂、滑石粉、水；
(2)将将称量好的水泥、重晶石砂、滑石粉进行搅拌，搅拌均匀；
(3)将称量好的水量倒入再次进行搅拌，直至混合均匀；
(4)将混合均匀的拌和物倒入模具中，将模具中的拌和物振捣密实，振捣密实时间不少于2分钟，表面抹平；
(5)待成型后，将成型的混凝土试件与模具脱离；
(6)将脱模后的成型的混凝土试件模型在气温大于10℃并且干燥的条件下自然养护。
对本实施例制得的模型进行力学性能测试，获得如表4所示的力学性能参数，根据表4和图10-12可知：采用本实施例制得的混凝土材料密度与水工建筑物常用的C30混凝土相比密度相近，动弹性模量、抗压强度、抗拉强度分别是C30混凝土的1/27、1/25、1/11，适用于水工结构缩尺破坏性振动台动力模型试验中结构模型的制备。
表4
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种混凝土材料，其特征在于：包括如下质量百分比的组分，水泥：重晶石砂：滑石粉：水＝(1.5-3.0)：(42.5-45.5)：(40.0-43.5)：(11.5-12.5)。
2.根据权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于：所述混凝土材料的密度在2300～2500kg/m3之间。
3.根据权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于：所述水泥是强度为32.5的硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于：所述重晶石砂密度为4000～4200kg/m3，且粒径小于3mm，级配连续。
5.根据权利要求1所述的混凝土材料，其特征在于：所述滑石粉细度为300～500目。
6.一种破坏性动力试验模型制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
按照权利要求1至5任一项所述混凝土材料的配方提供各组分；
将水泥、重晶石砂、滑石粉搅拌均匀后，倒入称量好的水，再次搅拌均匀后获取混凝土拌和物；
将所述混凝土拌和物倒入试验模型制备模具中，振捣密实、抹平表面；
待成型后，经脱模、自然养护制得所述模型。
7.根据权利要求6所述的破坏性动力试验模型制备方法，其特征在于，所述振捣密实时间不少于2分钟。
8.根据权利要求6所述的破坏性动力试验模型制备方法，其特征在于，所述自然养护的气温大于10℃。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11237376A (ja) * 1998-02-19 1999-08-31 Aisin Takaoka Ltd 黒鉛球状化率測定用供試材の作成方法
EP1619174A2 (de) * 2004-07-22 2006-01-25 HILTI Aktiengesellschaft Zweikomponenten-Mörtelmasse und ihre Verwendung
CN106365530A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 昆明理工大学 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法
CN106542792A (zh) * 2016-11-02 2017-03-29 北京科技大学 一种用于深部高应力环境下矿山工程围岩相似模拟材料

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11237376A (ja) * 1998-02-19 1999-08-31 Aisin Takaoka Ltd 黒鉛球状化率測定用供試材の作成方法
EP1619174A2 (de) * 2004-07-22 2006-01-25 HILTI Aktiengesellschaft Zweikomponenten-Mörtelmasse und ihre Verwendung
CN106365530A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 昆明理工大学 一种大型混凝土结构仿真模型材料及其制备方法
CN106542792A (zh) * 2016-11-02 2017-03-29 北京科技大学 一种用于深部高应力环境下矿山工程围岩相似模拟材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

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