CN1131977C - 一种非冻结合成模型冰的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种非冻结合成模型冰的制备属于水利工程和海洋工程领域。其特征是用聚丙烯粒、脂和水泥为原料，加水搅拌。在底面是玻璃，四周是铝合金的模具内涂油，再将搅拌好的配料在模具内夯实抹平。养生7天后，翻模，将模型冰放在另一块玻璃上，再养生3天。把玻璃板和干模型冰冰排一起移入水槽，放水到模型冰表面浸泡，直至模型冰自动浮起后，再浸泡1小时。该模型冰成本低、无腐蚀、不需制冷设备。
Description
技术领域
本发明属于水利工程和海洋工程领域，涉及冰行为和冰与结构相互作用的物理模拟技术，特别涉及到一种非冻结合成模型冰的制备方法。
技术背景
目前，国际上在冰行为和冰与结构相互作用物理模拟实验领域中，有两类模型冰，即冻结模型冰和非冻结合成模型冰。冻结模型冰能够模拟天然冰的结构，非冻结合成模型冰不受温度限制。它们各具优缺点。冻结模型冰需要冷冻设备并且为了保证实验设备不受“热胀冷缩”影响，要求设备长年保持低温，而停机回温往往要求再次使用时校验设备，这些都消耗大量资金。此外，冻结模型冰是温度敏感性材料，模型冰周边热效应不可避免。而使用的添加剂容易腐蚀设备。非冻结合成模型冰有两种情况，用化学品作胶结剂，制冰时间短，但弹性模量与弯曲强度比值小于2000；用熟石灰作胶结剂的制作周期达14天。
发明内容
本发明的目的是，提供一种常温下以1∶20～1∶30模型比尺使用新的非冻结模型冰配方和制作工艺；制冰周期短，浸水后的模型冰弹性模量与弯曲强度的比超过2000，并且物理和力学性质保持一定时段的稳定。解决海冰和河冰物理模拟实验研究的功能材料，开展海冰和河冰破碎、堆积、输运、冰塞机制和冰与结构相互作用力，冰激振动机制和减振措施，冰区破冰通航的物理模拟实验研究。
本发明的技术方案是，以重量比65％平均粒径0.3mm的聚丙烯粒料作为骨料，以重量比3％平均粒径0.6mm的聚丙烯脂作为粗填料，以重量比9％的425A水泥为胶结剂，和重量比23％的自来水，经过均匀混合搅拌。然后根据设计模型冰冰排尺寸，在玻璃板上夯实、抹平。养生7天，将模型冰翻模，放在另一块玻璃板上，养生3天。养生后的模型冰定义为干模型冰。
本发明的效果是，模型冰性质对温度不敏感；直接在常温水池实验室使用，不需要低温实验室；原材料成本低、无腐蚀；制作周期10天。
具体实施方式
以下详细叙述本发明的最佳实施例。如制作3000×770×10mm模型冰2块，其具体操作步骤如下：
1)用聚丙烯粒33.6kg，聚丙烯脂4.8kg，425A型水泥1.6kg，如大连建新水泥厂碧山牌水泥。搅拌机搅拌均匀，加入12kg自来水，继续搅拌至均匀，倒出。
2)在3000×770mm玻璃板的四周装置10mm高的铝合金框，制成模具，在模具内涂32#机油，再将搅拌好的配料倒入模具内，夯实抹平，即为模型冰冰排雏型。
3)养生7天，把同样尺寸的玻璃板放在模型冰冰排表面，翻模。再养生3天，即为干模型冰冰排。
4)将玻璃板同干模型冰冰排一起移入水槽，放水到模型冰表面，浸泡直至模型冰自动浮起。再浸泡1小时。
经上述步骤，模型冰制备完毕。
浸水后的模型冰指标是，湿密度为876～926kg/m3；弯曲强度为20～30kPa，压缩强度同弯曲强度的比为2～6；弹性模量为32～62MPa，弹性模量与弯曲强度之比为2000～3000；模型冰与模型冰之间摩擦系数为0.45～0.49。模型冰的物理和力学性质浸水1小时后稳定，稳定时间8小时。上述指标满足1∶20～1∶30模型比尺的物理模拟实验要求。
Claims (1)
1.一种非冻结合成模型冰的制备方法，其特征在于：
1).模型冰的配方是平均粒径0.3mm的聚丙烯粒占原料重量的65％，平均粒径0.6mm的聚丙烯脂占原料重量的3％，425A水泥占原料重量的9％，自来水占原料重量的23％；
2).在玻璃板四周装置铝合金框，制成设计模型冰尺寸和厚度的模具，模具内涂32#机油；
3).再将搅拌后的配料倒入模具内夯实、抹平，即为模型冰冰排雏型；
4).养生7天后，翻模，再养生3天，即为干模型冰冰排；
5).将模型冰冰排和玻璃板一起移入水槽，放水到模型冰表面，浸泡直至模型冰自动浮起，再浸泡1小时。
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