本发明属于工程试验领域，具体涉及一种内部隐含裂纹的砂浆块体模型制作方法。
背景技术：
砂浆是一类建筑材料，然而，由于热胀冷缩、工程质量等原因，这些砌筑砌体内可能存在微裂纹，通过物探设备，可以测量出这些微裂纹的分布形态、位置、尺寸等几何要素。然而，如何评价微裂纹的存在对建筑物质量的影响，则必须通过室内试验进行确定，这也是评价外部荷载作用下的砂浆强度特征和破坏机制的重要手段。根据物探测试成果，砂浆内部的裂纹往往呈三维不规则表面形态，并且两壁刚性紧密接触。为了在实验室分析这些裂纹对建筑物的影响，必须在室内制作这种隐含微裂隙的砂浆块体模型。一般来说，按照相关测试规范要求，实验至少要进行5组，每组有5个样品，亦即这25个试验样品、以及样品内部的裂纹必须完全一致，这包括裂缝的形貌、长度、紧密程度、所处部位等。在此基础上进行的室内实验方能保障工程的安全性、可靠性。
为满足以上迫切的工程需求，必须要求模型中的隐含的裂纹必须完全一致，其中有两个方面必须得到可靠保障，一是裂缝表面形貌、裂缝长度和裂缝所处部位，二是裂缝两侧紧密接触。
现有的模型制作方法，主要有两种：
一类是在模型内部制作锯齿状、波状、台阶状等规则裂纹的砂浆模型。首先利用PVC材料制作锯齿状或波状等规则形貌的模具，并在模具两侧涂脱模剂；然后，将水泥、砂、水按照重量1:1:1的比例配置砂浆材料；此后，将搅拌均匀的混合料倒入到模型盒内浇筑10cm×10cm×10cm的砂浆块体，在浇筑的过程中，把锯齿或波状模具放置在合适的位置上，并且在浇筑过程中不断振动、搅匀；然后，对浇筑好的模型进行养护，静置24小时后拆模，待模型未完全凝固时，从两侧取出模型内部的PVC模具；最后，继续常温养护砂浆材料28天，得到含有规则裂纹的砂浆模型。
另一类是根据裂纹表面形貌的制作PVC模具，在表面涂脱模剂，铺设隔离膜。将水泥、砂、水按照重量1:1:1的比例配置砂浆材料，拌均匀，倒入下盘模具内，利用平板振动器和振动棒振捣均匀，并使底部隔离膜不发生褶皱。浇筑完毕后抹平表面，并使试样的表面保持水平，进行养护28天；同时，在上盘模具的内侧壁涂刷脱模剂，再次将搅拌均匀的混合料倒入上盘模具内，振捣、抹平调平，上盘结构面模型进行养护28天。待模型养护完成后，对上下盘结构面进行脱模处理，将上盘和下盘进行吻合，即可制含有裂纹的砂浆模型。
现有的制作模型工艺有以下问题。
(1)在第一种制作模型工艺中，模具要从内部取出，所以其宽度要与模型同宽，导致其两侧是完全贯通、对称的，是一种二维的结构面形貌，不能够制作真正三维不规则的形貌；另外，在浇筑砂浆过程中，由于不断搅拌和振动，导致模具所处位置和角度可能发生变化；此外，在取出模具之后，砂浆内部可能形成的裂缝局部宽度相对较大，局部可能再次粘连，不能够紧密刚性接触。
(2)另外，在第一种模型制作方法中，部分工艺是将模具完全置于砂浆内部不取出，这样导致在室内进一步的剪切实验中，裂缝不是刚性接触，其强度不是砂浆之间的强度，而是PVC材料与砂浆的摩擦强度，导致试验结果的不可靠性；另外，在浇筑砂浆过程中，由于不断搅拌和振动，导致模具所处位置和角度可能发生变化。
(3)在第二种制作模型的工艺中，
已有的裂纹模型制作方法复杂，操作要非常仔细，而且易于出现失败，裂纹模型材料在浇筑过程中不允许隔离膜产生褶皱及破裂，薄膜褶皱会导致模型裂纹起伏度的改变，薄膜破裂会使混合料拌合物粘在岩石裂纹上，破坏原岩裂纹。导致形态无法被完整塑造，从而改变了裂纹的实际表面形态，造成模拟裂纹的形态失真，并且使裂纹上下盘的咬合度下降，影响试验参数的准确性。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明提供一种内部隐含裂纹的砂浆块体模型制作方法，其主要解决在制作试样模型中，无法嵌入隐含特定形貌、特定位置、且两壁为紧密接触的刚性裂隙的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
(1)计算机绘制裂隙三维表面形貌，利用3D打印机制作ABS材料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的三维裂隙形貌的模具，编号，标注信息；
(2)在ABS模具表面均匀涂上脱模剂；
(3)在模具外围安装防护板，以形貌模具的顶面、底面分别为底模，利用砂浆复合材料浇筑；
(4)浇筑完成后，静置24小时后拆模，进行养护，得到裂隙模型；
(5)将裂隙上盘、下盘安置在模型盒内，按照位置固定好，再次利用砂浆复合材料浇筑将其包裹，使得无裂隙部位的砂浆无缝接触；
(6)浇筑完成后，静置24小时后拆模，进行养护28天后，得到隐含裂隙的砂浆块体模型。
在模型制作中，三维形貌必须相同。也就是说，对结构面表面微小的凸起，下凹，起伏等需要与实际的裂缝形貌一致。
由本发明的方法制作出的砂浆块体模型，由以下原料组成，按照重量份数，水泥35份，砂35份，水12份，3mm～6mm碎石8.1份，减水剂0～0.1份，复合早强剂0.4份，微硅粉0～5份，绿碳化硅微粉0～8份。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
(1)通过计算机制图和3D打印，可以精确地“刻画”裂纹的三维表面形貌，记录微小凸起、下凹等起伏形态信息，对裂纹表面形态、长度、宽度进行精确的模拟。
(2)裂纹在模型内部是刚性、紧密接触的。通过砂浆复合材料在3D模具上盘和下盘分别浇筑，并且标准养护和凝固后，可以保障上盘、下盘能够吻合接触，嵌入模型内部后，在砂浆内部刚性、紧密接触。
(3)裂纹是完全包裹在模型内部的。通过分别两次浇筑裂纹和周围砂浆，可以裂纹周边的砂浆是完整、无缝的。
具体实施方式
以下结合具体实施例进行详细介绍。
实施例:
第一步：裂纹表面三维形貌制作
采用逆向工程软件Geomagic Qualify&Studio绘制裂缝表面三维形貌，形貌根据工程需求不同，起伏形态、延伸长度、宽度可以进行调整，由于实验样品的规格不超过10cm×10cm×10cm，所以裂纹表面形态的规格限于此范围之内。
第二步：裂纹模具3D打印
将制作好的裂纹形貌数字化模型以.STL文件导入到3D打印机，打印裂纹表面三维模具，3D打印机可采用多种型号，但打印规格需能够满足裂纹尺寸的要求。
第三步：砂浆材料配制
以42.5R复合型矿渣硅酸盐水泥作为胶凝材料，连续级配的中细砂、粗砂(1:1)为集料，绿色碳化硅、复合早强剂作为添加剂的新型砂浆材料。
第四步：裂缝模型浇筑
在3D模具两侧涂脱模剂，以模具的上表面为底模，周边采用固定框架约束，将砂浆材料浇筑于模具上，在浇筑过程中振动搅匀砂浆，浇筑完成后，静置24小时后拆模，浇筑的厚度根据裂纹所预设部位而定。然后，再以模具的下表面为底模，浇筑砂浆，浇筑完成后，静置24小时后拆模。
第五步：裂缝刚性接触
将浇筑好的裂纹上盘、下盘吻合，查看吻合度。
第五步：裂纹周边包裹体浇筑
将裂缝构件摆放在10cm×10cm×10cm的框架内，两盘接触面的角度、位置与预设方案一致，再次利用砂浆复合材料浇筑将其包裹，使得无裂隙部位的砂浆无缝接触；
第六步：模型养护
浇筑完成后，静置24小时后拆模，进行养护28天后，得到隐含裂隙的砂浆模型。
由本发明的方法制作出的砂浆块体模型，由以下原料组成，按照重量份数，水泥35份，砂35份，水12份，3mm～6mm碎石8.1份，减水剂0～0.1份，复合早强剂0.4份，微硅粉0～5份，绿碳化硅微粉0～8份。