[發明專利]一種結構化膠結接觸界面試樣制備裝置及其制備方法

有效

• 申請號: 202110430517.4
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113211607B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 金峰;黃杜若;林寧;梁婷;杜三林;楊傳根
• 申請（專利權）人: 清華大學;華能西藏雅魯藏布江水電開發投資有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: B28B7/00
• 分類號: B28B7/00;B28B1/04;G01N1/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，包括底座、下部模具、上部模具、疊環組、擊實部件和澆筑部件；所述下部模具、疊環組和上部模具的中部分別具有用于容納顆粒材料的空腔，所述下部模具支承于所述底座之上，所述疊環組設置于下部模具和上部模具之間，且下部模具、疊環組和上部模具之間通過限位件限制彼此的位移；所述擊實部件用于壓實各空腔內的顆粒材料；所述澆筑部件用于向所述下部模具和疊環組的空腔內顆粒材料間的空隙澆筑膠凝材料，以在疊環組空腔內形成由顆粒材料與膠凝材料構成的膠結體間的結構化膠結接觸面，得到結構化膠結接觸界面試樣；所述疊環組包括多個依次交替設置的帶槽疊環和帶孔疊環，以及在所述帶孔疊環的孔中安放的可在所述帶槽疊環的槽中滾動的若干滾珠；所述下部模具的上表面開設有用于放置所述疊環組底部疊環的凹槽，所述上部模具的下表面開設有用于放置所述疊環組頂部疊環的凹槽。

2.根據權利要求1所述的結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，待結構化膠結接觸界面試樣制備完成后，取出所述限位件，通過向所述疊環組施加的驅動力而在各疊環之間產生的水平位移來實現對所述結構化膠結接觸面的剪切。

3.根據權利要求1所述的結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，所述疊環組的厚度至少為100mm，所述帶槽疊環和所述帶孔疊環的厚度不超過5mm；所述下部模具、疊環組和上部模具的內直徑至少為300mm。

4.根據權利要求1所述的結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，所述限位件為連接于所述下部模具、疊環組和上部模具之間的定位銷桿。

5.根據權利要求1所述的結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，所述下部模具和上部模具均為對開模具；所述底座與顆粒材料的接觸位置處設有止漿件。

6.根據權利要求1所述的結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，所述擊實部件包括與所述下部模具、疊環組和上部模具的內直徑相匹配的擊實墊板，固定于所述擊實墊板上表面的導向桿以及固定套設于所述導向桿上的擊實錘，通過所述導向桿帶動所述擊實墊板和擊實錘上下移動。

7.根據權利要求1所述的結構化膠結接觸界面試樣制備裝置，其特征在于，所述澆筑部件包括澆筑筒和澆筑擋板；所述澆筑筒設置于所述上部模具上方，所述澆筑筒的底部設有多個透漿孔，所述澆筑筒的側壁底部設有可將所述澆筑擋板嵌入和抽出的凹槽。

8.一種利用根據權利要求1～7中任一項所述結構化膠結接觸界面試樣制備裝置制備結構化膠結接觸界面試樣的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、測定所用顆粒材料的物理參數，包括密度、孔隙比、摩擦角，計算所需顆粒材料的質量；確定所述膠凝材料的流動性和粘性；確定所述顆粒材料的膠結區域及形成所述膠結體所需的所述膠凝材料的灌漿量；

S2、采用分層擊實的方式進行膠結體部分的所述顆粒材料的裝樣，控制裝樣高度、均勻性和密實度；向所述膠結區域內填充所述膠凝材料，所述膠凝材料將流動路徑上的所述顆粒材料粘結成所述膠結體，所述膠結體部分為完全膠結，或者部分膠結；

S3、采用分層擊實的方式在所述膠結體上進行散粒體部分的裝樣，控制裝樣的高度、均勻性和密實度，以獲得所述結構化膠結接觸界面試樣的散粒體部分，散粒體與膠結體在疊環組內接觸形成所述結構化膠結接觸界面。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述膠凝材料為高性能水泥基膠凝材料；

所述膠結體與所述散粒體于疊環組內相互接觸，通過灌注膠凝材料形成膠結體-散粒體復合結構的接觸界面，通過改變疊環組的厚度以形成不同厚度的結構化膠結接觸界面；通過改變膠凝材料的灌注方式及灌注位置以形成多種形態的結構化膠結接觸界面，所述膠結體部分采用單次澆筑或多次澆筑的方式澆筑而成，或者采用單點澆筑或多點澆筑的方式澆筑而成。