一种松香胶结相似材料的回收再利用方法与流程

本发明涉及地质力学模型试验技术领域，尤其涉及一种松香胶结相似材料的回收再利用方法。

背景技术：

地质力学模型试验是基于力学的观点，依据相似理论对特定地质构造条件下的工程问题开展缩尺研究的一种物理模拟试验方法。地质力学模型能再现真实的物理实体，较为真实地反映工程结构与地质构造之间的空间关系，较为准确地把岩土中施工过程模拟出来，直观地反映研究对象的实际变化规律，揭示可控影响因素对工程活动或工程灾变过程的影响，从而为避免和防控工程灾害提供支持。相似材料是建造试验模型的物质基础，其与岩石的物理和力学上的相似性决定了模型试验成果的科学性和可靠性。

目前常用的相似材料可分为无机材料胶结（水泥、石膏等，如发明专利201410001854.1和201610012161.1）的相似材料和有机材料（松香、甘油等，如发明专利200510104581.4）胶结的相似材料。目前有关地质力学模型试验所用材料及其制备方法的专利很多，但对于地质力学模型试验固体废料的处理方法确极少有研究。发明专利201410239620.0公开的松香胶结相似材料使用松香作为胶结剂，组分简单，由于固化过程是纯物理过程，没有发生化学反应，因此其固化过程理论上是可逆的，存在循环利用的可能性。基于上述陈述，本发明提出了一种松香胶结相似材料的回收再利用方法。

技术实现要素：

本发明的目的是利用松香胶结相似材料固化过程的可逆性，而提出的一种松香胶结相似材料的回收再利用方法。

一种松香胶结相似材料的回收再利用方法，包括以下步骤：

S1、制作与要回收的松香胶结相似材料配比相同的抗压试样，并对抗压试样进行性能测试，获取其物理力学参数，得到抗压强度p₁；

S2、将步骤S1中进行过性能测试的抗压试样碾碎，得级配组成与原配比相同的粗细骨料混合物，称量特定质量的固体废弃物，根据比例称取酒精，进行试样重塑，并对重塑后的试样进行性能测试，获取其物理力学参数，得到抗压强度p₂；

S3、根据下式求出回收时需添加的松香用量X（%）：

其中x为回收时需添加松香用量的基准水平值，为回收时添加松香用量为x时的抗压强度恢复值；

S4、使用步骤S3中计算得到的松香用量，根据比例称取酒精，配制松香酒精溶液，将回收的材料与松香酒精溶液混合搅拌，重塑成模型；

S5、对步骤S4中重塑的模型进行养护，并对其进行验证性测试。

优选的，所述步骤S2中回收的试验废料的重量与称取的酒精量比为10～16:0.5～0.8。

优选的，所述步骤S3中回收时需添加松香用量的基准水平值x和在回收时需添加松香用量的基准水平值x时的抗压强度恢复值均可通过实验确定。

优选的，所述步骤S4中松香用量与称取的酒精量比为0～2:10。

优选的，所述步骤S1和S2中的抗压强度p₁和p₂的单位为MPa。

优选的，所述回收后的松香胶结相似材料的物理力学性质可与回收前的原始材料基本相同，也可以通过控制回收过程中添加的松香用量对回收后的相似材料的性质进行适当调整。

优选的，所述回收后的松香胶结相似材料再次使用后仍可通过相同的方法再次回收利用，从而实现多次循环利用。

本发明提出的一种松香胶结相似材料的回收再利用方法，通过制备相似材料试样，并对其开展物理力学参数测试，将相似材料试样碾碎，然后配制特定浓度的松香酒精溶液，添加至回收的试样粉末中并拌合均匀，重新压实成型，即可循环利用相似材料，实现了地质力学模型试验中固体废料的回收和循环利用，且可以实现多次循环利用，从而大大的降低了地质力学模型试验的成本，减少了环境污染，本发明提出的回收再利用方法，操作简便，无需使用额外的设备，成本低廉，易于实施，通过松香胶结相似材料的回收和循环利用，既可获得与原材料性质基本相同的松香胶结相似材料，也可以通过控制回收过程中添加的松香用量对回收后的相似材料的性质进行适当调整，回收后的相似材料性能稳定、可控，解决了大规模地质力学模型试验固体废弃物的环境污染问题，值得推广。

附图说明

图1为相似材料循环利用流程图；

图2为各因素对回收相似材料抗压强度的影响；

图3为各因素对回收相似材料弹性模量强度的影响。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例

本发明提出的一种松香胶结相似材料的回收再利用方法，包括以下步骤：

S1、制作与要回收的松香胶结相似材料配比相同的抗压试样，并对抗压试样进行性能测试，获取其物理力学参数，得到抗压强度p₁（MPa）；

S2、将步骤S1中进行过性能测试的抗压试样废料碾碎，称量特定质量的回收的试验废料，根据回收废料的重量与称取的酒精量比为10～16:0.5～0.8的比例称取酒精，进行试样重塑，并对重塑后的试样进行性能测试，获取其物理力学参数，得到抗压强度p₂（MPa）；

S3、根据下式求出回收时需添加的松香用量X（%）：

其中x为回收时需添加松香用量的基准水平值，为回收时添加松香用量为x时的抗压强度恢复值，二者均可通过实验确定；

S4、使用步骤S3中计算得到的松香用量，根据松香用量与称取的酒精量比为0～2:10的比例称取酒精，配制松香酒精溶液，将回收的材料与松香酒精溶液混合搅拌，重塑成模型；

S5、对步骤S4中重塑的模型进行养护，并对其进行验证性测试。其中，回收后的松香胶结相似材料的物理力学性质可与回收前的原始材料基本相同，也可以通过控制回收过程中添加的松香用量对回收后的相似材料的性质进行适当调整，回收后的松香胶结相似材料再次使用后仍可通过相同的方法再次回收利用，从而实现多次循环利用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。