复杂超二次曲面人工石及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂超二次曲面人工石及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：S1获得目标形态，S2柔性模具制备：根据目标形态制备出柔性模具，柔性模具包括上模具和下模具，上模具和下模具均形成有与目标形态相匹配的成型孔。S3人工石浆液浇筑：向上模具和下模具的成型孔内注入人工石浆液，然后将上模具和下模具连接，上模具的成型孔和下模具的成型孔围成成型腔，人工石浆液在成型腔内凝固形成人工石。S4柔性模具脱模：将上模具和下模具分离，批量脱模得到复杂超二次曲面人工石。上述复杂超二次曲面人工石及其制备方法，可以高效批量制备任意尺寸、任意长短轴比、任意球度的复杂超二次曲面人工石。二次曲面人工石。二次曲面人工石。

【技术实现步骤摘要】
复杂超二次曲面人工石及其制备方法


[0001]本专利技术涉及岩土试验
，具体涉及一种复杂超二次曲面人工石及其制备方法。

技术介绍

[0002]岩土体中块石的含量和形态特征决定着岩土体的整体力学性能和变形行为，为定量分析块石含量和形态对岩土体力学性能的影响，需要大批量制备能够定量表征块石形态的人工石。
[0003]当前通过不同水泥标号、不同的水泥：砂：水的配比，在不同的养护条件下，可以制备具有多种强度、刚度，且物理性质稳定的人工石。制备的规则人工石具有与真实块石类似的强度、刚度，以及破碎特性，可以代替土工试验中具有高昂加工成本和加工难度的真实规则块石。
[0004]常用块石形态多为长方体人工石，但相比仅能定量反映块石尺寸和长短轴比的方形块石，已有研究表明三维超二次曲面还可以定量表征块石的圆度，可以更为有效反映块石的真实形态。然而由于形态为超二次曲面的块石加工难度大，加工成本高，无法制备大批量的超二次曲面块石。仅能在数值分析中采用超二次曲面块石分析块石圆度对岩土体力学性能的影响，还未能在土石试验过程中，定量分析块石圆度。
[0005]虽然可以采用刚性模具制备规则人工石，然而刚性模具制作成本高昂，硬化后的人工石取样困难，人工石制备成功率极低，无法批量制备人工石，也无法自定义块石圆度。即便最新的柔性模具人工石制备方法，但需要逐一注射人工石浆液和逐一挤出硬化后的人工石，人工石制备效率低，无法满足实际土工试验需要，且当前仍未能制备超二次曲面人工石。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对现有人工石制备方法，无法批量制备人工石，人工石制备效率低，以及无法制备超二次曲面人工石的问题，提供一种复杂超二次曲面人工石及其制备方法
[0007]一种复杂超二次曲面人工石的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1获得目标形态：设定目标粒径、长短轴比、圆度和短长轴比，3D打印形成；对于简单形态，直接购买得到；
[0009]S2柔性模具制备：将分割片安装于制作盒内，所述分割片将所述制作盒分割为上下两部分，将所述目标形态安装于分割片上与所述目标形态轮廓相适应的安装孔内，向所述制作盒内注入成型溶液，所述成型溶液凝固后将所述柔性模具从所述制作盒内取出；其中，所述分割片将所述柔性模具分为上模具和下模具，所述目标形态在所述上模具和所述下模具上分别形成成型孔；
[0010]S3人工石浆液浇筑：向所述上模具和所述下模具的成型孔内注入人工石浆液，然
后将所述上模具和所述下模具连接，所述上模具的成型孔和所述下模具的成型孔围成成型腔，所述人工石浆液在所述成型腔内凝固形成人工石；
[0011]S4柔性模具脱模：将所述上模具和所述下模具分离，然后将人工石从所述上模具或所述下模具上分离。
[0012]在其中一个实施例中，所述成型溶液包括硅胶溶液和固化剂，所述硅胶溶液和所述固化剂的质量比为100:1。
[0013]在其中一个实施例中，所述成型溶液上下液面到中间所述分割片的距离相等。
[0014]在其中一个实施例中，所述分割片上设有连接孔，所述连接孔内穿设有预留柱；
[0015]在所述制作盒内注入成型溶液之前，将所述预留柱从所述连接孔内取出，所述制作盒内注入成型溶液后，所述成型溶液经所述连接孔流入到所述制作盒的下部；
[0016]然后将所述预留柱插回到所述连接孔内，以使所述预制柱在所述上模具和所述下模具上形成贯穿的螺栓孔。
[0017]在其中一个实施例中，将所述上模具和所述下模具连接的步骤具体为：
[0018]将所述上模具扣合于所述下模具上；
[0019]将螺栓依次穿过下模具的螺栓孔、分割片的连接孔及上模具的螺栓孔，然后采用螺母锁紧螺栓。
[0020]在其中一个实施例中，所述螺栓的头部与所述下模具之间，及所述螺母和所述上模具之间均设有螺栓垫片，以对所述上模具和所述下模具施加均匀的压力。
[0021]在其中一个实施例中，所述向所述上模具和所述下模具的成型孔内注入人工石浆液的步骤具体为：
[0022]将人工石浆液分别倒入所述下模具中和所述下模具中，并刮平所述上模具和所述下模具，使得浆液不溢出模具。
[0023]在其中一个实施例中，将人工石从所述上模具或所述下模具上分离的步骤具体为：
[0024]将柔性模具局部张拉和毛刷反复搓揉的方法，并配合高压水流冲洗，将上模具或下模具中人工石批量脱模。
[0025]一种复杂超二次曲面人工石，采用上述任意一项所述的复杂超二次曲面人工石的制备方法制备得到。
[0026]上述复杂超二次曲面人工石及其制备方法至少具有以下优点：
[0027]1、可以高效批量制备任意尺寸、任意长短轴比、任意球度的复杂超二次曲面人工石，进一步可以将真实块石作为目标形态，批量制备与真实块石形态一致的复杂形态人工石，具有广泛的适应性和可操作性。
[0028]2、制作柔性模具仅需成型溶液和目标形态，制作方法简单，人工石的浇注方法简单，易于操作，无需特殊设备，整体制作成本低廉。
[0029]3、通过柔性模具的局部拉伸和毛刷的反复刷动，可以快速、轻便的将硬化后的人工石从柔性模具中取出。整个过程操作简单、执行效率高，可以高效、低成本地批量脱模复杂超二次曲面人工石。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0031]图1为一实施方式中超二次曲面人工石不同圆度的示意图；
[0032]图2为一实施方式中复杂超二次曲面人工石的制备方法的流程图；
[0033]图3为一实施方式中目标形态和分割片的结构示意图；
[0034]图4为一实施方式中分割片和制作盒的示意图；
[0035]图5为分割片安装到制作盒内并注入成型溶液的示意图；
[0036]图6为制备出的柔性模具的示意图；
[0037]图7为图6所示柔性模具进行组装的示意图；
[0038]图8上模具和下模具相连接的示意图；
[0039]图9为使柔性模具局部变形、采用毛刷和水流冲洗的示意图。
[0040]附图标记：
[0041]10
‑
目标形态，20
‑
制作盒，30
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分割片，32
‑
安装孔，34
‑
连接孔，40
‑
预留柱，52
‑
上模具，54
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下模具，56
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成型孔，58
‑
螺栓孔，62
‑
螺栓，64
‑
螺母，66
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螺栓垫片，72
‑
固定轴，74
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毛刷，76
‑
高压水枪。
具体实施方式
[0042]为使本专利技术的上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂超二次曲面人工石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1获得目标形态：设定目标粒径、长短轴比、圆度和短长轴比，3D打印形成；对于简单形态，直接购买得到；S2柔性模具制备：将分割片安装于制作盒内，所述分割片将所述制作盒分割为上下两部分，将所述目标形态安装于分割片上与所述目标形态轮廓相适应的安装孔内，向所述制作盒内注入成型溶液，所述成型溶液凝固后将所述柔性模具从所述制作盒内取出；其中，所述分割片将所述柔性模具分为上模具和下模具，所述目标形态在所述上模具和所述下模具上分别形成成型孔；S3人工石浆液浇筑：向所述上模具和所述下模具的成型孔内注入人工石浆液，然后将所述上模具和所述下模具连接，所述上模具的成型孔和所述下模具的成型孔围成成型腔，所述人工石浆液在所述成型腔内凝固形成人工石；S4柔性模具脱模：将所述上模具和所述下模具分离，然后将人工石从所述上模具或所述下模具上分离。2.根据权利要求1所述的复杂超二次曲面人工石的制备方法，其特征在于，所述成型溶液包括硅胶溶液和固化剂，所述硅胶溶液和所述固化剂的质量比为100:1。3.根据权利要求1所述的复杂超二次曲面人工石的制备方法，其特征在于，所述成型溶液上下液面到中间所述分割片的距离相等。4.根据权利要求1所述的复杂超二次曲面人工石的制备方法，其特征在于，所述分割片上设有连接孔，所述连接孔内穿设有预留柱；在所述制作盒内注入成型溶液之前，将所述预留柱从...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡白洁，何伟，裴寒蕊，郝佳宁，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：