[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

本發明公開了一種結構化膠結接觸界面試樣制備裝置及其制備方法，用于研究結構化膠結試樣與顆粒材料界面特性。制備裝置包括底座、下部模具、上部模具、疊環組、擊實部件和澆筑部件；下部模具、疊環組和上部模具均具有用于容納顆粒材料的空腔，下部模具、疊環組和上部模具間通過限位件限制彼此的位移；擊實部件用于壓實顆粒材料；澆筑部件用于向下部模具和疊環組內的顆粒材料間的空隙澆筑膠凝材料形成結構化膠結體。通過分層擊實顆粒材料和單次澆筑或多次澆筑膠凝材料的方式在疊環組空腔內形成顆粒材料與結構化膠結體間的接觸界面，制得結構化膠結接觸界面試樣。本發明可為后期開展大量結構化膠結材料基礎研究提供保證。

技術領域

本發明涉及工程材料制備技術領域，特別涉及一種結構化膠結接觸界面試樣制備裝置及其制備方法。

背景技術

高性能自密實水泥凈漿、自密實水泥砂漿和自密實混凝土由于具有很好的流動性能，在澆筑過程中無需施加任何振搗，僅依靠自重就能密實填充顆粒間的微小孔隙。自密實水泥基的膠凝材料是房屋、橋梁、壩體和路基等工程建設中常用的材料，同時自密實水泥基的膠凝材料在邊坡、病害壩、地基和隧洞等加固工程有廣泛的應用。高性能水泥基的膠凝材料具有施工簡單、工程量小和工程成本低等優點。

本申請人在先申請了一種結構化膠結顆粒材料及其制備方法(申請號：CN201810284687.4)。根據本申請人的多年研究表明通過控制高性能自密實水泥基材料的流動性、粘度和灌注量可實現在散粒體中形成具有一定空間結構的結構化膠結材料，其中膠結體通過水泥基材料的水化作用，可明顯提高膠結體-散粒體復合材料的抗剪強度、彈性模量和變形模量，同時保持散粒體原有孔隙結構的連通性和透水能力。結構化膠結材料作為一種介于散粒體與連續體之間的新型復合材料，能在保持土石料良好的變形能力與破壞延展性的同時，有效提高其變形模量和抗壓強度等指標，是水利水電與海洋工程等領域一種新興的環境友好型建筑材料。

結構化膠結材料中膠結體-散粒體復合結構之間存在著復雜的相互作用，需系統研究復合結構中膠結體與散粒體間接觸界面的性質，揭示其變形與破壞機理，現有的制樣裝置難以滿足制樣要求。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種結構化膠結接觸界面試樣制備裝置及其制備方法，可以形成不同厚度、多種形態的結構化膠結接觸界面，為開展大量結構化膠結材料基礎研究提供保證。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明第一方面提出的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。

進一步地，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。

進一步地，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值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。

進一步地，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。

本發明第二方面提出了一種利用上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：