Композиция для изготовления моделей скальных оснований

 

Союз Советских

Социалистических

Рес убпии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 11.0680 (2})2944103/29-33 с нрнсоедннением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 070382. Бюллетень М9

Дата опубликования описания 070382 (51)М. Кл.

G 0} и 33/24

С 04 В 25/02

1есударстеенкый камитет (53) УДК620.18 (088. 8) пе делен кзебретений к открытей (72) Авторы изобретения

Н.И. Карпов, А.А.

Всесоюзный ордена исследовательский им . Б.E. (7l) Заявитель (54) коипозиция для изготовления иодклкй

СКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЙ

Изобретение относится к строительству, в частности к материалам для изготовления мелкомасштабных моделей скальных оснований, гидротехнических, транспортных и других крупных сооружений,предназначенных для исследований несущей способности и прочности сооружения и основания.

Известны материалы для изготовления моделей массивов (толщ) гор" ных пород, включающие ка. ифоль или сплав канифоли с парафином в качестве вяжущего и наполнитель в виде дисперсной массы - металлической дроби с минеральными добавками. Полуо ченный состав нагревают до 175-180 С с одновременным перемешиванием в специальном смесителе, затем укладывают смесь в модель слоями и укатывают (1).

Эти материалы по своим физикомеханическим свойствам позволяют воспроизводить с достаточной степенью приближения процессы деформирования

i

Никитин и Т.Г. Старости}та, 1. !

1 1 (Трудового Красного Знамени научно-,;, институт гидротехники н

Веденеева и разрушения скальных массивов на моделях с геометрическим масштабом от 1:50 до 1:200.

Недостатками известных материалов на основе вяжущих канифоли и сплава канифоли с парафинами являются: высокое значение прочности при одноосном сжатии (R ) минимальная величина которой составляет порядка

0,8 Ипа (8 кгс/сме-); недостаточно высокая плотность, достигающая всего лишь до 2500 кгlмЗ; высокий модуль деформации составляющий в среднем

10х10 Ипа (10х10 кгс/см2); невоз2 можность соблюдения условий подобия физико-механических характеристик натуры и модели при изготовлении моделей мелкого геометрического масштаба (порядка 1:500 1:2000).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является состав, в котором в качестве вяжущего использовано вазелиновое (или парафи3 91 новое) масло, в качестве наполнителя серно-кислый барий, а для регулирования объемного веса введена окись цинка или мелкоиэмельченная пемза при следующих соотношениях компонентов, вес.3:

Сернокислый барий (В S ) 70-87

Окись цинка (Zn0) или пемза мелкоизмельченная 7-21

Вазелиновое (или парафиновое) масло б-9 Щ

Материал для моделирования скальных пород на основе вяжущего парафинового (или ваэелинового) масла имеет преимущества перед известными материалами. Он обладает низкой прочностью на одноосное сжатие (R ) и низкими деформационными характеристиками (E Еу). Благодаря этим особенностям свойств материал может быть применен для изготовления моделей более мелкого геометрического масштаба, пригодных для исследований прочности системы "соору жение-основание".

Однако известный модельный материал данного состава обладает анизотропными прочностными и деформационными свойствами котдрые обусловлены способом изготовления монолитных моделей оснований, т,е. прессованием; изготовление материала с заданными физико-механическими свойствами требует точной дозировки вяжущего;,невозможно получение однородного материала при малых дозах вяжущего в смеси; невозможно получение модельного материала плотностью более чем 2500 кг/м .

Цель изобретения - получение мелкомасштабных моделей скальных оснований сооружений с прочностными и деформационными характеристиками, подобными характеристикам скальных пород.

Поставленная цель достигается тем, что композиция для изготовления моделей скальных оснований соору жений, включающая порошок металла и канифоль„ дополнительно содержит спирт или ацетон, или бензол, или скипидар, при следующем соотношении компонентов, вес.4:

1336

84,3-93,3

Порошок металла (свинец, цинк, железо) с размерами частиц

5 0у05 0,25 мм

Канифоль 0,1- 0;7

Спирт, или ацетон, или бензол, или щ скипидар б- 15

Добавка растворителя канифоли действует следующим образом.

При определенных соотношениях компонентов состава раствор канифод ли равномерно распределяется по всему объему и смачивает поверхности частиц металла наполнителя. В дальнейшем при высыхании растворителя на поверхности этих частиц обд,разуется тончайший хрупкий слой канифоли, который и цементирует дисперсную массу. Прочностные и деформационные свойства материала зависят от толщины слоя канифоля на частицах, 2s степени проникновения раствора канифоли в мельчайшие поры дисперсной среды и распределения в них канифоли. В свою очередь, равномерность распределения раствора канифоли защ висит от степени его концентрации.

Состав приготавливают следующим образом.

В порошок металла вводят ранее приготовленный раствор (например спиртовой) канифоли. Полученную смесь тщательно перемешивают и заливают

" в форму. После улетучивания растворителя и стабилизации свойств материала форма разбирается.

Конкретные составы для моделирования скальных оснований сооружений и их свойства приведены в таблице.

Как видно из таблицы, в зависимости от соотношения компонентов мо жет быть получен модельный материал с модулем Е еьот 25 до 2200 МПа и соотношением величин прочности при сжатии и при растяжении R / 5 9.

САс р

При этих низких значениях модуля

З6 упругости предложенный материал в то же время обладает достаточно высокой плотностью. Его плотность меняется в пределах от 2500 кг/м до

4500 кгlм .

5S Предложенный материал с такими физико"механическими свойствами поз:воляет воспроизводить процессы деформирования и разрушения скальных пород

Порошок цинка 93,9 0,026 0,005 25

0,1 (0,26) (О, 050) (250) 0,21 4400

1 Канифоль

Спирт

Порошок цинка

89,7 0,175 0,02 98

0,3 (1 75) (0,20) (890) 0,21 4200

Канифоль

Спирт

Порошок цинка 84,3 0,475 0,091 (2230}0,20 4000

Канифоль 0,7 (4,75) (0,91) Спирт 15

Известный

0,015 (1,5) (0,15) (390) 0,23 1800 модельный материал

П р и м е ч а н и е. Цифры в скобках обозначают физические величины в системе ИК5

5 9113 на моделях с геометрическим масштабом от 1:500 до 1:2000.

Важным преимуществом смеси является также однородность по структурным, прочностным и деформационным характеристикам. Однородность материала обусловлена равномерным распределением по объему раствора канифоли, Испытания контрольных образцов показали, что получение однородного материала перемешиванием нагретого (известного) состава с малым количеством содержания канифоли или состава, содержащего вазелиновое масло, является невозможным, так как процес-1 сы смачивания и прилипания создают дефицит свободной канифоли или сво36 6 бодного вазелиновпго масла и препятствуют. равномерному распределению их в массе материала.

Однородность и другие улучшенные свойства предлагаемого состава позволяют применять его для изготовления моделей скальных оснований сооружений мелких масштабов, достигающих до 1:2000, которые предназначены для исследований несущей способности и прочности систем сооружеwe - основание.

Такие модели значительно экономичнее, чем крупномасштабные, и не требуют при изготовлении и испытании больших затрат времени и тру7

Формула изобретения

911336

84,3-93,9

О, 1-0,7

Составитель В. Латушкин

Редактор С, Патрушева Техред N.Рейвес Корректор М. Пожо

Заказ 1112/31 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Композиция для изготовления моделей скальных оснований, включающая порошок металла и канифоль, отличающаяся тем, что, с целью получения моделей скальных оснований сооружений с прочностными и деформационными характеристиками, подобными характеристикам скальных пород, она дополнительно содержит спирт, или ацетон, или бензол, или скипидар, при следующем соотношении компонентов, вес.4!

Порошок металла

Канифоль

Спирт, или ацетон или бензол, или скипидар 6-15

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Кузнецов Г.П. и др. Моделирование проявлений горного давления

Л., "Недра", 1968, с. 259-262.

2. Вернер И.К. Прочностные и деформационные свойства упорядоченно ориентированных структурных блоков. Л., ВВИТКу, 1973 (прототип).