[發明專利]一種基于無影膠和熔融石英砂的人工透明巖及其制備方法

有效

• 申請號: 201910017047.1
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109708938B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王建秀;劉無忌;龍冠宏;鄧沿生;趙宇;劉笑天;徐娜;周潔;葉真華;崔韜;武昭
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種基于無影膠和熔融石英砂的人工透明巖及其制備方法，其制備原料包括以下重量份含量的組成：熔融石英砂150～190份，UV無影膠60～100份；制備方法為：按比例稱取熔融石英砂和UV無影膠，并將熔融石英砂分成3～6份；澆筑：向透明模具中加入一份熔融石英砂，再加入UV無影膠將熔融石英砂淹沒，攪拌透明模具中的物料進行排氣后用真空泵對物料抽真空處理；采用相同的澆筑步驟將剩余熔融石英砂和UV無影膠逐份澆筑到透明模具中；用紫外燈照射混合物料使熔融石英砂和UV無影膠固結在一起；對透明模具進行拆模，得到人工透明巖。與現有技術相比，本發明具有產品透明度高、制備工藝簡單、制備效率高等優點。

技術領域

本發明涉及地質工程、巖土工程、隧道與地下建筑工程、水利工程、采礦工程技術領域，尤其是涉及一種基于無影膠和熔融石英砂的人工透明巖及其制備方法。

背景技術

目前，在天然巖體或相似材料模型試驗中直觀觀測巖體內部變形破壞的過程存在很大困難。但早在20世紀80年代，就已有研究人員開始嘗試用透明材料模擬特定的土體，從而進行模型試驗研究相應的土體性質。基于透明土研究成果，前人通常采用玻璃、樹脂(PMMA)、礦物油或其他有機材料探索透明巖。但已采用的透明巖相似材料，在試驗過程中均有自身的缺陷，例如硅粉用作骨料、礦物油用作膠結劑時，硅粉粒徑很大或很小都將使透明巖體相似材料的透明度大打折扣，即使選擇了合適的硅粉級配，由于礦物油本身的膠結性不強，需要對配比完成的混合材料施加高強荷載排油固結，勢必會使相似材料透明度降低甚至變得不透明。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于無影膠和熔融石英砂的人工透明巖及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于無影膠和熔融石英砂的人工透明巖，其制備原料包括以下重量份含量的組成：

熔融石英砂 150～190份；

UV無影膠 60～100份。

本發明選取熔融石英砂(硅粉)材料作為骨料，選用UV無影膠作為膠結劑來合成一種新型透明巖相似材料，石英砂主要成分為二氧化硅，是由天然石英砂加工而成。其化學性質穩定，無毒的乳白色或半透明的固體。石英砂經高溫熔煉處理得到的石英制品稱為熔融石英，熔融石英經過破碎或進一步超細粉磨后得到的產品即為熔融石英砂或熔融石英粉。由于通過高溫處理，其分子結構排列由有序排列轉為無序排列。石英砂由于其穩定的化學性質、較好的透明性，在透明相似材料中得到較多學者的青睞。UV無影膠又稱光敏膠、紫外光固化膠，它是指必須通過紫外線光照射才能固化的一類膠粘劑，它可以作為粘接劑使用，也可作為油漆、涂料、油墨等的膠料使用。UV膠固化原理是UV固化材料中的光引發劑(或光敏劑)在紫外線的照射下吸收紫外光后產生活性自由基或陽離子，引發單體聚合、交聯和接支化學反應，使粘合劑在數秒鐘內由液態轉化為固態。

優選地，該人工透明巖的制備原料包括以下重量份含量的組成：

熔融石英砂 170份；

UV無影膠 80份。

所述熔融石英砂的折射率為1.41～1.46；所述UV無影膠的折射率為1.47～1.52，優選為1.486。

所述熔融石英砂的粒徑為2～8mm，優選為5mm。

不同粒徑石英砂(粉)和膠結劑混合起來透明度是有差異的，為了保證獲得的人工透明巖的透明效果，本發明通過實驗優選了所用石英砂的粒徑以及石英砂顆粒和無影膠的配比，得出當石英砂顆粒為3目(粒徑為5mm左右時)，合成透明巖相似材料透明效果最好。

本發明還提供了一種基于無影膠和熔融石英砂的人工透明巖的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取熔融石英砂150～190份，UV無影膠60～100份；