一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂及粘贴方法
阅读说明：本技术 一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂及粘贴方法 (Binder for dam body model material resistance type strain gauge and pasting method ) 是由 *** 杨宝全 陈媛 陈建叶 张�林 罗敏 张芮瑜 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及地质力学模型试验技术领域,尤其涉及一种可以将电阻应变片粘贴在坝体模型材料上的粘结剂及粘贴方法,所述粘结剂,包括以下重量份的物质,乙基纤维素5-10份,甲苯70-75份,无水乙醇15-25份；本发明中通过以混合有机溶剂为载体,乙基纤维素作为辅助胶体,形成一种和坝体模型材料的变形协调一致的粘结剂,用在低强度低变形模量的坝体模型材料上不易干燥脱落,避免了502胶干燥后过硬与坝体模型材料的变形错位,使实验过程中反映出的地质构造与工程建筑之间的关系更加真实。(The invention relates to the technical field of geomechanical model tests, in particular to a binder capable of pasting a resistance strain gauge on a dam body model material and a pasting method, wherein the binder comprises the following substances, by weight, 5-10 parts of ethyl cellulose, 70-75 parts of toluene and 15-25 parts of absolute ethyl alcohol; according to the dam model material and the preparation method thereof, the mixed organic solvent is used as a carrier, the ethyl cellulose is used as an auxiliary colloid, the adhesive which is coordinated with the deformation of the dam model material is formed, the adhesive is not easy to dry and fall off when being used on the dam model material with low strength and low deformation modulus, the over-hardness of the 502 adhesive after drying and the deformation dislocation of the dam model material are avoided, and the relation between the geological structure and the engineering building reflected in the experimental process is more real.)
技术领域
本发明涉及地质力学模型试验技术领域，尤其涉及一种可以将电阻应变片粘贴在坝体模型材料上的粘结剂及粘结方法。
背景技术
在水利水电工程建设中，以混凝土材料作为挡水建筑物的坝体主要有拱坝和重力坝两种形式，对于复杂地质条件下的高混凝土坝的稳定分析，地质力学模型试验是一种重要的研究方法，地质力学模型试验是根据一定的相似原理对特定工程地质问题进行缩尺研究的一种方法，试验的主要目的是研究各种建筑物在外荷载作用下的的极限承载能力、破坏形态、破坏机理和变形分布特性。能真实反映地质构造与工程建筑之间的关系，能模拟工程建筑对岩体所产生的影响，且能更直观地显示出工程建筑对岩体影响以及岩体变形变形对建筑物结构的影响所产生的结果。
在地质力学模型制作完成后，为了研究坝体在加荷条件下的变形特征和趋势，需要在坝体上粘贴电阻式应变片并通过应变仪进行数据采集,而关于应变片的粘贴材料及方法已非常成熟，粘贴步骤主要有应变片准备，构件表面测点的清洁处理，贴片，干燥处理，导线的焊接与固定，贴片质量检查和应变计及导线防护处理等。其中贴片所用的粘结剂多为502胶，但目前常用的502胶无法在坝体模型材料表面有效粘结，极易干燥脱落，另外在加荷状态下，过硬的粘结剂与坝体模型材料的变形协调无法达到一致，因此，此502胶粘结剂无法直接用于坝体模型材料上。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂及粘贴方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂，所述粘结剂的组成按重量比为乙基纤维素5-10份，甲苯70-75份，无水乙醇15-25份。
优选的，所述无水乙醇与甲苯的比例为1：2.8-1：5。
优选的，一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂的制备方法为：
S1.将无水乙醇与甲苯依次倒入烧杯中形成混合溶液，搅拌使其混合均匀备用；
S2.将乙基纤维素加入所述混合溶液中，边加边不断搅拌使之成为混合均匀的浑浊液，用锡铂纸对其封口并在锡箔纸上留至少一个小孔用以有机溶剂的挥发，其中，甲苯在使用之前需要进行除水，具体操作为：金属钠取绿豆大小放入盛有甲苯的圆底烧瓶中，再取一勺二苯甲酮作为指示剂，升温至沸点回流，待溶液为深蓝色时，提取并在分子筛中保存分馏物。
S3.将S2所述的烧杯置于阴凉通风的地方静置使所述乙基纤维素在所述混合溶液中完全溶解，最终得到配制好的粘结剂。
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂的粘贴方法，包括以下步骤：
a.将坝体根据设计的体形要求，按照比例缩小加工之后，准备应变片的粘贴；
b.确定坝体模型上粘贴应变片的位置，将其表面清理干净；
c.将配制好的粘结剂涂抹在需要粘贴应变片的坝体模型表面，待其干燥后备用；
d.将应变片粘贴在透明胶上，然后将粘结剂粘在透明胶表面，接着将所述应变片粘贴在步骤c所述的坝面模型上，并按压50-70s的时间，使应变片与坝体模型表面紧密结合；
e.等粘结剂干燥后，即完成了应变片与坝体模型表面的粘结。
本发明的有益效果是：
本发明提供的粘结剂与502相比，与坝体模型材料电阻式应变片的变形更加协调，而且长期使用也不易脱落，这在地质力学模型试验中效果更加明显。
具体实施方式
实施例1
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂，所述粘结剂的组成为乙基纤维素5份，甲苯70份，无水乙醇25份。
无水乙醇与甲苯的比例为1：2.8。
其中粘结剂的制备方法为：
S1.将无水乙醇与甲苯依次倒入烧杯中形成混合溶液，搅拌使其混合均匀备用；
S2.将乙基纤维素7份加入所述混合溶液中，边加边不断搅拌使之成为混合均匀的浑浊液，用锡铂纸对其封口并在锡箔纸上留至少一个小孔；
S3.将S2所述的烧杯置于阴凉通风的地方静置一周时间，使所述乙基纤维素在所述混合溶液中完全溶解，最终分到配制好的粘结剂。
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂的粘贴方法，包括以下步骤：
a.将坝体根据设计的体形要求，按照比例缩小加工之后，准备应变片的粘贴；
b.确定坝体模型上粘贴应变片的位置，将其表面清理干净；
c.将配制好的粘结剂涂抹在需要粘贴应变片的坝体模型表面，待其干燥后备用；
d.将应变片粘贴在透明胶上，然后将粘结剂粘在透明胶表面，接着将所述应变片粘贴在步骤c所述的坝面模型上，并按压50-70s的时间，使应变片与坝体模型表面紧密结合；
e.等粘结剂干燥后，即完成了应变片与坝体模型表面的粘结。
实施例2
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂，所述粘结剂的组成为乙基纤维素7份，甲苯73份，无水乙醇20份。
无水乙醇与甲苯的比例为1：3.65。
其中粘结剂的制备方法为：
S1.将无水乙醇与甲苯依次倒入烧杯中形成混合溶液，搅拌使其混合均匀备用；
S2.将乙基纤维素7份加入所述混合溶液中，边加边不断搅拌使之成为混合均匀的浑浊液，用锡铂纸对其封口并在锡箔纸上留至少一个小孔；
S3.将S2所述的烧杯置于阴凉通风的地方静置一周时间，使所述乙基纤维素在所述混合溶液中完全溶解，最终分到配制好的粘结剂。
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂的粘贴方法，包括以下步骤：
a.将坝体根据设计的体形要求，按照比例缩小加工之后，准备应变片的粘贴；
b.确定坝体模型上粘贴应变片的位置，将其表面清理干净；
c.将配制好的粘结剂涂抹在需要粘贴应变片的坝体模型表面，待其干燥后备用；
d.将应变片粘贴在透明胶上，然后将粘结剂粘在透明胶表面，接着将所述应变片粘贴在步骤c所述的坝面模型上，并按压50-70s的时间，使应变片与坝体模型表面紧密结合；
e.等粘结剂干燥后，即完成了应变片与坝体模型表面的粘结。
实施例3
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂，所述粘结剂的组成为乙基纤维素10份，甲苯75份，无水乙醇15份。
无水乙醇与甲苯的比例为1：5。
其中粘结剂的制备方法为：
S1.将无水乙醇与甲苯依次倒入烧杯中形成混合溶液，搅拌使其混合均匀备用；
S2.将乙基纤维素7份加入所述混合溶液中，边加边不断搅拌使之成为混合均匀的浑浊液，用锡铂纸对其封口并在锡箔纸上留至少一个小孔；
S3.将S2所述的烧杯置于阴凉通风的地方静置一周时间，使所述乙基纤维素在所述混合溶液中完全溶解，最终分到配制好的粘结剂。
一种用于坝体模型材料电阻式应变片的粘结剂的粘贴方法，包括以下步骤：
a.将坝体根据设计的体形要求，按照比例缩小加工之后，准备应变片的粘贴；
b.确定坝体模型上粘贴应变片的位置，将其表面清理干净；
c.将配制好的粘结剂涂抹在需要粘贴应变片的坝体模型表面，待其干燥后备用；
d.将应变片粘贴在透明胶上，然后将粘结剂粘在透明胶表面，接着将所述应变片粘贴在步骤c所述的坝面模型上，并按压50-70s的时间，使应变片与坝体模型表面紧密结合；
e.等粘结剂干燥后，即完成了应变片与坝体模型表面的粘结。
实施例4
采用普通的502胶作为粘结剂，其余步骤与实施例3相同。
模拟组是采用MATLAB软件按照坝体模型建模对不同高程拱圈下游面水平应变，竖向应变两方面进行的模拟计算值。
通过以本发明中的粘结剂(实施例1，实施例2，实施例3)，502胶(实施例4)和理论模拟计算(模拟组)分别应用于坝体模型材料电阻式应变片上，对不同高程拱圈下游面水平应变，竖向应变两方面进行了对比试验，试验数据如下表所示：
拱圈下游面右拱端水平应变表
超载系数Kp
实施例1(με)
实施例2(με)
实施例3(με)
实施例4(με)
模拟组(με)
1
35.1
34.9
32.6
28.2
43.6
2
117.5
130.5
120.6
105.1
158.5
3
160.2
180.3
165.5
178.8
239.2
4
357.5
345.2
302.6
205.3
350.4
5
249.3
312.5
286.9
362.2
334.5
6
320.5
335.2
380.3
401.7
328.6
拱圈下游面右拱端竖向应变表
超载系数Kp
实施例1(με)
实施例2(με)
实施例3(με)
实施例4(με)
模拟组(με)
1
42.5
48.2
50.5
53.1
50.6
2
162.3
160.5
142.6
138.5
158.5
3
271.1
225.3
295.5
325.5
239.2
4
418.6
395.5
320.6
333.2
406.3
5
419.3
402.5
365.9
252.3
408.6
6
502.3
498.6
456.3
223.6
491.5
拱圈下游面右拱端水平应变表
超载系数Kp
实施例1(με)
实施例2(με)
实施例3(με)
实施例4(με)
模拟组(με)
1
56.5
51.2
45.6
36
48.6
2
172.3
176.2
124.5
134.5
163.5
3
249.3
252.3
185.6
196.3
223.5
4
466.9
435.6
406.2
397.6
425.2
5
410.2
415.5
350.2
283.3
396.8
6
532.8
486.5
456.5
320.6
497.2
拱圈下游面右拱端竖向应变表
超载系数Kp
实施例1(με)
实施例2(με)
实施例3(με)
实施例4(με)
模拟组(με)
1
34.3
40.6
38.5
53.1
43.6
2
125.2
139.5
128.6
138.5
143.5
3
165.3
195.4
249.5
315.5
202.3
4
335.9
369.5
320.4
333.2
378.6
5
182.5
225.5
290.5
352.3
235.9
6
257.6
275.6
315.4
323.6
299.2
说明，以上数据均为测试5次所取得的平均值。
通过实验组与理论模拟值进行对比发现，采用本发明的实施例2中的粘结剂的试验数据与模拟计算值更加接近，对于大坝与地基的极限承载能力，破坏形态，地基的变形分布特性的还原度更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
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