[发明专利]一种结构化胶结接触界面试样制备装置及其制备方法

说明书

本发明公开了一种结构化胶结接触界面试样制备装置及其制备方法，用于研究结构化胶结试样与颗粒材料界面特性。制备装置包括底座、下部模具、上部模具、叠环组、击实部件和浇筑部件；下部模具、叠环组和上部模具均具有用于容纳颗粒材料的空腔，下部模具、叠环组和上部模具间通过限位件限制彼此的位移；击实部件用于压实颗粒材料；浇筑部件用于向下部模具和叠环组内的颗粒材料间的空隙浇筑胶凝材料形成结构化胶结体。通过分层击实颗粒材料和单次浇筑或多次浇筑胶凝材料的方式在叠环组空腔内形成颗粒材料与结构化胶结体间的接触界面，制得结构化胶结接触界面试样。本发明可为后期开展大量结构化胶结材料基础研究提供保证。

技术领域

本发明涉及工程材料制备技术领域，特别涉及一种结构化胶结接触界面试样制备装置及其制备方法。

背景技术

高性能自密实水泥净浆、自密实水泥砂浆和自密实混凝土由于具有很好的流动性能，在浇筑过程中无需施加任何振捣，仅依靠自重就能密实填充颗粒间的微小孔隙。自密实水泥基的胶凝材料是房屋、桥梁、坝体和路基等工程建设中常用的材料，同时自密实水泥基的胶凝材料在边坡、病害坝、地基和隧洞等加固工程有广泛的应用。高性能水泥基的胶凝材料具有施工简单、工程量小和工程成本低等优点。

本申请人在先申请了一种结构化胶结颗粒材料及其制备方法(申请号：CN201810284687.4)。根据本申请人的多年研究表明通过控制高性能自密实水泥基材料的流动性、粘度和灌注量可实现在散粒体中形成具有一定空间结构的结构化胶结材料，其中胶结体通过水泥基材料的水化作用，可明显提高胶结体-散粒体复合材料的抗剪强度、弹性模量和变形模量，同时保持散粒体原有孔隙结构的连通性和透水能力。结构化胶结材料作为一种介于散粒体与连续体之间的新型复合材料，能在保持土石料良好的变形能力与破坏延展性的同时，有效提高其变形模量和抗压强度等指标，是水利水电与海洋工程等领域一种新兴的环境友好型建筑材料。

结构化胶结材料中胶结体-散粒体复合结构之间存在着复杂的相互作用，需系统研究复合结构中胶结体与散粒体间接触界面的性质，揭示其变形与破坏机理，现有的制样装置难以满足制样要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种结构化胶结接触界面试样制备装置及其制备方法，可以形成不同厚度、多种形态的结构化胶结接触界面，为开展大量结构化胶结材料基础研究提供保证。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提出的一种结构化胶结接触界面试样制备装置，其特征在于，包括底座、下部模具、上部模具、叠环组、击实部件和浇筑部件；所述下部模具、叠环组和上部模具的中部分别具有用于容纳颗粒材料的空腔，所述下部模具支承于所述底座之上，所述叠环组设置于下部模具和上部模具之间，且下部模具、叠环组和上部模具之间通过限位件限制彼此的位移；所述击实部件用于压实各空腔内的颗粒材料；所述浇筑部件用于向所述下部模具和叠环组的空腔内颗粒材料间的空隙浇筑胶凝材料，以在叠环组空腔内形成由颗粒材料与胶凝材料构成的胶结体间的结构化胶结接触面，得到结构化胶结接触界面试样。

进一步地，待结构化胶结接触界面试样制备完成后，取出所述限位件，通过向所述叠环组施加的驱动力而在各叠环之间产生的水平位移来实现对所述结构化胶结接触面的剪切。

进一步地，所述击实部件包括与所述下部模具、叠环组和上部模具的内值径相匹配的击实垫板，固定于所述击实垫板上表面的导向杆以及固定套设于所述导向杆上的击实锤，通过所述导向杆带动所述击实垫板和击实锤上下移动。

进一步地，所述浇筑部件包括浇筑筒和浇筑挡板；所述浇筑筒设置于所述上部模具上方，所述浇筑筒的底部设有多个透浆孔，所述浇筑筒的侧壁底部设有可将所述浇筑挡板嵌入和抽出的凹槽。

本发明第二方面提出了一种利用上述结构化胶结接触界面试样制备装置制备结构化胶结接触界面试样的方法，其特征在于，包括以下步骤：