一種工程用模擬月壤的材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及月球探索工程【技術(shù)領(lǐng)域】。一種工程用模擬月壤材料，由安徽鳳陽(yáng)石英砂作為其原料，按照不同粒徑的模擬月壤材料的質(zhì)量百分比進(jìn)行配置，組分為：大于20目石英砂2.0±0.2%，20目至40目石英砂5.0±0.2%，40目至50目石英砂5.5±0.2%，50目至60目石英砂3.0±0.2%，60目至70目石英砂4.5±0.2%，70目至120目石英砂20.5±0.2%，120目至325目石英砂20.5±0.2%，小于325目石英砂30.0±0.2%；干密度為1.36g/cm3~1.58g/cm3，孔隙比為0.68~0.95。內(nèi)摩擦角、粘聚力以及剪脹性均與真實(shí)月壤相似，造價(jià)低廉，具有實(shí)用性。
【專利說(shuō)明】一種工程用模擬月壤的材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及月球探索工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】 [0002]為保證我國(guó)的月球探索工程能夠安全有效并順利的開(kāi)展，應(yīng)在各項(xiàng)月球探索工程開(kāi)展之前利用已有知識(shí)對(duì)月面環(huán)境進(jìn)行模擬，而月壤是人類探月過(guò)程中所直接接觸到的物體，所以有關(guān)月壤的相關(guān)力學(xué)特性的研究顯得尤為重要。鑒于地球上所保存的月壤數(shù)量有限，在開(kāi)展月壤力學(xué)特性研究時(shí)無(wú)法采用真實(shí)月壤進(jìn)行試驗(yàn)。因此，工程用模擬月壤的材料是對(duì)月壤力學(xué)性質(zhì)認(rèn)知的前提，是確保月球探索工程安全順利完成的重要保障。
[0003]目前我國(guó)針對(duì)模擬月壤的研究還處于起步階段，尚缺乏第一手的試驗(yàn)資料，因此還需要大量的模擬月壤來(lái)進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。若采用傳統(tǒng)的火山灰為原料的模擬月壤制備方法，除了具有制作成本高、不易獲取的缺點(diǎn)外，由于地球上水分和氧氣的作用，現(xiàn)存的火山灰絕大多數(shù)都存在不同程度的風(fēng)化現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響模擬月壤的力學(xué)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于公開(kāi)一種工程用模擬月壤材料，該模擬月壤沒(méi)有按常規(guī)的火山灰為原料，而是以安徽鳳陽(yáng)石英砂為原料易于配置且價(jià)格低廉，從而保證研制出的模擬月壤力學(xué)特性穩(wěn)定，且可用以大批量生產(chǎn)進(jìn)行模擬月壤力學(xué)特性的試驗(yàn)研究。
[0005]本發(fā)明給出的技術(shù)方案為:
一種工程用模擬月壤材料，其特征在于，該模擬月壤由安徽鳳陽(yáng)石英砂作為其原料，按照不同粒徑的模擬月壤材料的質(zhì)量百分比進(jìn)行配置，不同粒徑區(qū)間組分各自為:
大于20目(包括20目)的石英砂占2.0±0.2%,
20目一40目(包括40目)的石英砂占5.0±0.2%,
40目一50目(包括50目)的石英砂占5.5±0.2%,
50目一60目(包括60目)的石英砂占3.0±0.2%，
60目一70目(包括70目)的石英砂占4.5±0.2%，
70目一120目(包括120目)的石英砂占20.5±0.2%，
120目一325目(包括325目)的石英砂占20.5±0.2%，
小于325目的石英砂占30.0±0.2%,
余量是水且保證含水量小于2% ；
所配置的模擬月壤的干密度為1.36g/cm3~l.58g/cm3,孔隙比為0.68、.95。
[0006]根據(jù)月球表面缺少水分的事情，將的環(huán)境將模擬月壤按照上述質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行配置后需用烘箱進(jìn)行烘干處理，對(duì)烘干后的模擬月壤進(jìn)行隨機(jī)抽樣進(jìn)行含水量的監(jiān)測(cè)，并保證成平的模擬月壤的含水量少于2%。
[0007]本發(fā)明模擬月壤采用篩分法控制不同粒徑區(qū)間模擬月壤的質(zhì)量百分比，所配置的模擬月壤的最大干密度為1.58g/cm3,對(duì)應(yīng)的最小孔隙比為0.68 ;最小干密度為1.36g/cm3,對(duì)應(yīng)的最大孔隙比為0.95。
[0008]上述技術(shù)方案表征出的模擬月壤的級(jí)配特征與真實(shí)月壤相似，其內(nèi)摩擦角、粘聚力以及剪脹性均與真實(shí)月壤相似。
[0009]本發(fā)明有益效果:采用造價(jià)低廉的石英砂研制模擬月壤，所發(fā)明的模擬月壤力學(xué)參數(shù)與真實(shí)月壤基本相似，具有實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明材料的級(jí)配曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]本發(fā)明工程用模擬月壤的材料是以安徽鳳陽(yáng)石英砂為原料，嚴(yán)格按照真實(shí)月壤級(jí)配所研制，其級(jí)配曲線如圖1所示。具體實(shí)施例，按照不同粒徑的模擬月壤材料的質(zhì)量百分比進(jìn)行配置，不同粒徑區(qū)間組分各自為:
大于20目(包括20目)的石英砂占1.9%,
20目一40目(包括40目)的石英砂占4.9%,
40目一50目(包括50目)的石英砂占5.5%,
50目一60目(包括60目)的石英砂占2.8%,
60目一70目(包括70目)的石英砂占4.5%,
70目一120目(包括120目)的石英砂占20.6%，
120目一325目(包括325目)的石英砂占20.5%，
小于325目的石英砂占30.1%,
余量是水為O。
[0013]采用篩分法控制不同粒徑區(qū)間模擬月壤的質(zhì)量百分比，與JSC-1A模擬月壤相比，本發(fā)明的模擬月壤控制了小于0.075mm以下顆粒的級(jí)配關(guān)系。
[0014]本發(fā)明的模擬月壤的最大干密度為1.58g/cm3,對(duì)應(yīng)的最小孔隙比為0.68 ;最小干密度為1.36g/cm3，對(duì)應(yīng)的最大孔隙比為0.95。與現(xiàn)有的模擬月壤相比，本發(fā)明的模擬月壤的內(nèi)摩擦角約36度，采用容易獲得且價(jià)格低廉的石英砂為原料，可以進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，能夠滿足對(duì)月球表面月壤流動(dòng)特性進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種工程用模擬月壤材料，其特征在于，該模擬月壤由安徽鳳陽(yáng)石英砂作為其原料，按照不同粒徑的模擬月壤材料的質(zhì)量百分比進(jìn)行配置，不同粒徑區(qū)間組分各自為: 大于20目(包括20目)的石英砂占2.0±0.2%, 20目一40目(包括40目)的石英砂占5.0±0.2%, 40目一50目(包括50目)的石英砂占5.5±0.2%, 50目一60目(包括60目)的石英砂占3.0±0.2%， 60目一70目(包括70目)的石英砂占4.5±0.2%， 70目一120目(包括120目)的石英砂占20.5±0.2%， 120目一325目(包括325目)的石英砂占20.5±0.2%， 小于325目的石英砂占30.0±0.2%, 余量是水且保證含水量小于2% ； 所配置的模擬月壤的干密度 為1.36g/cm3~l.58g/cm3,孔隙比為0.68、.95。
【文檔編號(hào)】C04B14/06GK103588403SQ201310483017
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】黃雨, 鄭虎, 毛無(wú)衛(wèi), 李文陽(yáng) 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)