本技术属于类岩石材料技术领域,介绍了一种以脱硫石膏、吸水陶粒、缓凝剂和水为原料的陶粒石膏固废基类岩相似材料的制备方法及其应用。
背景技术
在煤炭开采的相关研究中,往往需要开展关于岩石破坏过程的动力模拟试验,试验中需要将相似材料制成相似模型,然后观测相似模型在外界作用下的变形破坏情况等,并可根据相似准则推导出岩石的变形破坏情况,为煤炭开采工程的设计提供科学依据。
目前所公开发明的类岩石材料大多以石英砂和水泥作为骨料和胶结剂,其养护周期长,原料成本高。由于水化产物的高结合强度,使得所制备得到的类岩石相似材料的单轴压缩强度高达几十MPa以上,对于模拟低强高脆性能要求的类岩石相似材料表现出明显的局限性。
现有技术公开了一种用于隧道衬砌模型挤出式3D打印的相似材料,参考中国专利CN118084433A,相似材料的密度为21.4g/cm3
~23.2g/cm3
、抗压强度为473.4kPa~1804.6kPa、弹性模量为371.8MPa~1332.9MPa、抗拉强度为45.1kPa~128.4kPa。该技术选用传统石英砂和水泥作为骨料和胶结剂,需特定条件养护,制备周期长,生产成本高,制备的相似材料的强度高,无法满足低强高脆性能要求。中国专利CN109679291A公开了一种透明硬岩相似模型试验材料及其制备方法,采用环氧树脂25份、改性固化剂25份、饱和酒精松香溶液0~5份制备,抗压强度在10~100MPa之间。该技术所用原料环氧树脂和固化剂均为化学试剂,原料成本较高,且其也无法达到低强高脆性的条件。中国专利CN105967562A公开了一种硬岩相似模型试验材料及其制备方法,采用细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精为原料,通过不同的质量配比,获得具有硬岩应力-应变特性的相似模型试验材料;该材料单轴压缩强度较低,单轴压缩强度范围在1.2MPa~1.6MPa,脆性指数较低,也无法满足低强高脆性的要求。
实现思路