表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置和方法，通過透明蓋可以直觀的且準確有效的給定測定注漿材料在給定固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，不需要額外的測量工具，速度快，擴散半徑更具有代表性。從而可以更好的模擬工礦條件，實驗數(shù)據(jù)在實際應(yīng)用中更具有指導(dǎo)意義。另一方面，其操作過程受所適用器具影響，效率比較高，操作起來更簡便。
【專利說明】表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測量注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置和方法，其中術(shù)語注漿又稱為灌漿。
【背景技術(shù)】
[0002]灌漿是把適當?shù)目梢阅Y(jié)的漿液灌入裂隙含水巖層、混凝土或松散土層中，從而降低被灌基體的滲透性并提高其強度、延長其使用壽命的方法。
[0003]用注漿的方式對土體或地基進行加固是一種行之有效的方法，注漿材料的擴散性能直接影響了漿體的可注性，并影響著擊實土體的強度性能。目前，評價注漿材料在介質(zhì)中擴散性能的指標為流動度，流動度體現(xiàn)的是注漿材料在空氣中的擴散性能。但是，注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中的擴散性能不僅與注漿材料的流動度有關(guān)，也與固態(tài)介質(zhì)的特性、注漿材料與固態(tài)介質(zhì)的相互作用有關(guān)，以流動度為指標不足以反映注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中的擴散性倉泛。
[0004]關(guān)于流動度，其試驗通常按照《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50119-2003)和《水泥基灌衆(zhòng)材料》中的規(guī)定進行。使用的一個截錐形圓模的尺寸為:高度60±0.5mm,上口內(nèi)徑70±0.5mm，下口內(nèi)徑100±0.5mm，下口外徑120mm。直接放置于固態(tài)介質(zhì)模塊上，并取消原有試驗方法的搗棒插搗和振動步驟，用卡尺測量膠砂底面最大擴散直徑及與其垂直的直徑，計算平均數(shù)，取整數(shù)。這種試驗方法雖然改進了既有的試驗方法，但諸如擴散垂直的直徑測量比較困難，擴散直徑的測量需要額外的工具，也不夠直觀。截錐型的結(jié)構(gòu)能夠?qū)U散產(chǎn)生影響，但試驗方法的配置結(jié)構(gòu)并不容易控制，通常需要人為的用手或者其他工具壓住截錐形圓模，一方面會對固態(tài)介質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，另一方面使得操作比較麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，以及適配該試驗裝置的試驗方法。
[0006]依據(jù)本發(fā)明的一個方面的一種表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，包括:
皿，為具有平底、柱壁面的皿，并在其平底設(shè)有中心定位圓環(huán)；
圓柱模筒，為圓柱套筒結(jié)構(gòu)，定位于中心定位圓環(huán)，且高度大于皿高；以及透明蓋，以其中心為圓心構(gòu)造一組同心圓構(gòu)成的刻度環(huán)，且透明蓋在蓋上皿時，與中心定位圓環(huán)同軸心。
[0007]優(yōu)選地，所述透明蓋均勻標有不少于3根使自圓心的徑向線。
[0008]所述徑向線有12根。
[0009]皿的高度不大于3cm，且不小于1cm，而圓柱模筒的高度是皿高度的1.8到2.4倍。
[0010]皿為圓盤平底、圓柱壁面的皿，且一個圓柱模筒配有多個皿，各個皿的圓盤平底大小不一。[0011 ] 所述圓柱模筒的內(nèi)徑為55mnT60mm。
[0012]所述環(huán)的間距為10mm，并在一徑向標有刻度，刻度精度為1mm。
[0013]最小刻度環(huán)的直徑為60mm。
[0014]依據(jù)本發(fā)明另一個方面的一種表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗方法，針對給定的固態(tài)介質(zhì)和注漿材料預(yù)估最大擴散性能，選擇適配的皿和一個圓柱模筒，以及一個透明蓋，其中皿具有平底和柱壁面，并在平底中心設(shè)有中心定位圓環(huán)，而透明蓋蓋上皿后則與中心定位圓環(huán)同心，且以其中心為起點設(shè)有一組同心圓，并在至少一個徑向設(shè)有刻度，從而，該實驗方法包括以下步驟:
(1)將圓柱模筒放置于中心定位圓環(huán)位置；
(2)將固態(tài)介質(zhì)平鋪于皿內(nèi)壁與圓柱模筒外壁之間,直至固態(tài)介質(zhì)材料與皿柱壁面上沿平齊；
(3)將注漿材料灌注于圓柱模筒中，直至與模筒上邊緣平齊，刮平；
(4)將圓柱模筒垂直提起，并同時計時；
(5)蓋上透明蓋，記錄不同時間時給定的注漿材料在給定的固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，且在同一時間，擴散半徑應(yīng)選取不少于三個方向的擴散半徑值，取其平均值作為最終實驗結(jié)果O
[0015]優(yōu)選地，所選取的三個以上的方向兩兩之間的夾角不小于30°。
[0016]皿的材質(zhì)選自玻璃、塑料、鋼材或者木材。
[0017]所述透明蓋的材質(zhì)為玻璃或塑料。
[0018]依據(jù)本發(fā)明，通過透明蓋可以直觀的且準確有效的給定測定注漿材料在給定固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，不需要額外的測量工具，速度快，擴散半徑更具有代表性。從而可以更好的模擬工礦條件，實驗數(shù)據(jù)在實際應(yīng)用中更具有指導(dǎo)意義。另一方面，其操作過程受所適用器具影響，效率比較高，操作起來更簡便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實驗皿與圓柱模筒主視圖。
[0020]圖2是本發(fā)明實驗皿俯視圖。
[0021 ] 圖3是本發(fā)明透明圓盤蓋俯視圖。
【具體實施方式】
[0022]為了更有利于本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合說明書附圖1至3進行描述。
[0023]如圖1和2所示，是一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其整體主要郵三個部分組成，包括:
一個試驗皿，可以直接選用試驗器皿，也可以采用如細菌培養(yǎng)用的培養(yǎng)皿，這類器皿都是圓形平底、圓柱壁面的器皿，如圖2所示，是一個試驗皿的俯視圖結(jié)構(gòu)，外環(huán)就圓柱壁面的俯視投影，圓環(huán)內(nèi)的部分的大圓構(gòu)成平底位于圓柱壁面內(nèi)的部分。其設(shè)有中心圓，用作定位，構(gòu)成中心定位圓環(huán)。
[0024]配置一個圓柱模筒,為圓柱套筒結(jié)構(gòu)，定位于中心定位圓環(huán)，且高度大于皿內(nèi)高度，如圖1所示，高度大于皿高，預(yù)露出的部位形成操持部位，主要在于方便圓柱模筒的提起，同時，多出的部份所容納的注漿材料也會在初始的階段快速擴散，不影響擴散的檢測。圖1中中間較高的是圓柱模筒。
[0025]進而配置一透明蓋，與試驗皿配合，當強調(diào)“蓋”時，容易理解兩者能夠進行確定的配合，以其中心為圓心構(gòu)造一組同心圓構(gòu)成的刻度環(huán)，且透明蓋在蓋上皿時，與中心定位圓環(huán)同軸心。只要配合結(jié)構(gòu)確定，那么同軸心是容易保證的。
[0026]從而，依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，采用由實驗皿、圓柱模筒和帶刻度的透明蓋構(gòu)成的實驗裝置，考慮了注漿材料自身流動特性、固態(tài)介質(zhì)性質(zhì)以及注漿材料與固態(tài)介質(zhì)相互作用的真實工況條件，能夠直觀、準確測定注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，為注漿材料工程應(yīng)用提供更加有效的參考數(shù)據(jù)。
[0027]關(guān)于中心圓，可以是畫涂上的，也可以是雕刻上并填充顏料形成的，還可以使用制作玻璃畫的工藝，制在平底內(nèi)層，為此，在此條件下，需要保證平底的透明性。
[0028]表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的實驗方法，采用由實驗皿、圓柱模筒和帶刻度的透明蓋構(gòu)成的實驗裝置，應(yīng)當注意，雖然上述內(nèi)容中指出一個試驗裝置包括一一對應(yīng)的如試驗皿、圓柱模筒和透明蓋，但所指的是在一個具體的試驗中存在這樣的配置，可以根據(jù)預(yù)估的擴散半徑配置一套試驗皿，根據(jù)試驗結(jié)果進行調(diào)整或者直接選用相對較大的試驗皿。
[0029]依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，所述快速表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的方法步驟如下:
(1)將圓柱模筒直接放置于實驗皿中心位置，使圓柱模筒與實驗皿底面中心位置的圓形標志重合；
(2)將待試驗的介質(zhì)材料平鋪于實驗皿內(nèi)壁與圓柱模筒外壁之間，直至固態(tài)介質(zhì)材料與實驗皿外壁上沿平齊；
(3)將選定的注漿材料按配合比配制攪拌后灌注于圓柱模筒中，直至與模筒邊緣平齊，用刮刀刮平；
(4)將圓柱模筒按垂直方向提起，同時開啟秒表計時，使注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中自由擴散、滲透；
(5)蓋上帶有刻度的透明蓋，記錄不同時間時注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，同一時間擴散半徑應(yīng)選取不少于三個方向的擴散半徑值，取其平均值作為最終實驗結(jié)果。
[0030]應(yīng)當注意注漿材料在下層擴散受玻璃皿影響，讀數(shù)不具有代表性，上層擴散狀
況不如下層擴散的距離遠，但也具有代表性；2:雖然在重力作用下注漿材料在不同擴散層
中擴散半徑略有差異，但由于固態(tài)介質(zhì)攤鋪厚度即玻璃皿的壁高不超過3cm，上層介質(zhì)中的擴散半徑與固態(tài)介質(zhì)內(nèi)部擴散半徑相比差別較??；因此，最好對玻璃皿的高度作出限制，最好不要超過3cm，但也不宜過矮，否則玻璃皿的底面會產(chǎn)生較大的影響，所產(chǎn)生結(jié)果不具有代表性，需限制玻璃皿高度不能小于1cm。
[0031]試驗皿的規(guī)格可以根據(jù)不同的試驗?zāi)康倪x用不同的試驗皿。
[0032]注漿材料對應(yīng)的擴散介質(zhì)至少為固體顆粒(或粉末)，也可以選用模擬工況條件的其它固態(tài)介質(zhì)，這取決于待試驗的擴散介質(zhì)，與本文無關(guān)，在此不再贅述。
[0033]所采用實驗皿底部中心設(shè)有與圓柱模筒外徑相同的圓形標志，以便每次實驗時圓柱模筒位置的正確定位。
[0034]同時應(yīng)注意，圓柱模筒的少量移動也不會對結(jié)果產(chǎn)生太大的影響，畢竟擴散精度并不高。但應(yīng)盡可能的控制圓柱模筒在步驟(2)中的穩(wěn)定性。
[0035]關(guān)于所采用實驗皿的選擇，通常都是圓形的，但也可以選擇如橢圓形，其長短軸比較容易區(qū)分，在選擇方向是具有較強的指示性。
[0036]還可以選擇矩形、正方形或不規(guī)則形狀。規(guī)則形狀更有利于加工，不推薦使用不規(guī)則形狀。
[0037]矩形皿也是一種常見皿的形狀，比較容易加工，可以借助長短邊進行區(qū)分。
[0038]關(guān)于所采用實驗皿材質(zhì)選擇，最好也采用透明材質(zhì)，并且最好匹配透明蓋的材質(zhì)，采用相同的材質(zhì)，熱膨脹率一致，容易保證測量的相對準確性。
[0039]因此最好選擇如玻璃、塑料等透明材質(zhì)，塑料也有不透明塑料，但很多情況下可以與透明塑料進行熱膨脹系數(shù)的匹配。
[0040]還可以選擇如鋼材、木材等材質(zhì)。
[0041]以上材質(zhì)的選擇主要考慮的是不易變形的材質(zhì)。
[0042]所采用的模筒為圓柱模筒，方便實驗過程中模筒從介質(zhì)中抽出，同時，圓柱結(jié)構(gòu)的周邊狀況相對一致，保證擴散試驗在各個方向具有一致性。
[0043]在上面的內(nèi)容中主要說明的是試驗皿的選擇，圓柱模筒在高度上可以與試驗皿正相關(guān)，但在直徑上不必相關(guān)。
[0044]—種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所采用圓柱模筒壁高為60mm,壁厚2mm,外徑60_?？梢匀菁{相對適量的注漿材料，是經(jīng)常多年試驗確定的一個數(shù)值，能夠滿足各種應(yīng)用。
[0045]注漿材料性質(zhì)有所差異，可以根據(jù)注漿材料進行圓柱模筒規(guī)格的少許變動，但不宜過大。
[0046]所采用的透明蓋設(shè)有檢測圓和檢測刻度線，檢測圓標示整數(shù)刻度，構(gòu)成一組同心圓，檢測刻度線從圓盤中心點出發(fā)，構(gòu)成徑向線，相鄰檢測刻度線之間的夾角不得大于30°，以保證讀數(shù)的準確性。
[0047]所采用帶有刻度的透明蓋最小整數(shù)檢測圓內(nèi)徑為60mm，檢測圓半徑每增加IOmm設(shè)置一個檢測圓，檢測刻度線精度精確到1mm。
[0048]所采用的透明蓋須與實驗皿形狀和尺寸相匹配。
[0049]所采用的透明蓋可以為玻璃、硬質(zhì)塑料等透明且不易變形的材質(zhì)。
[0050]擴散半徑讀取時應(yīng)選取具有代表性的方向，且所選取的三個方向兩兩之間的夾角不得小于30°。
[0051]依據(jù)上述方法能夠直觀、準確有效的測定注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，可以更好的模擬工況條件，實驗數(shù)據(jù)在實際應(yīng)用中更具指導(dǎo)意義。
[0052]實施例1:
(1)將圓柱模筒直接放置于實驗皿中心位置，使圓柱模筒與實驗皿底部中心圓形標志
重合；
(2)將標準砂平鋪于實驗皿內(nèi)壁與圓柱模筒外壁之間，直至標準砂與實驗皿壁上沿平
齊；
(3)分別準確稱取普通硅酸鹽水泥150g、聚羧酸減水劑粉劑1.5g、水225g，配制普通硅酸鹽注漿材料，采用強制攪拌機攪拌lmin，改用手動攪拌直至料漿均勻，將料漿迅速灌注于圓柱模筒中，直至與模筒邊緣平齊，用刮刀刮平；
(4)將圓柱模筒按垂直方向提起，同時開啟秒表計時，使料漿在標準砂中自由擴散、滲
透；
(5)蓋上帶有刻度的透明蓋，讀出普通硅酸鹽注漿材料30min時在標準砂中至少三個不同方向的擴散半徑值，分別為80.2mm、84.0mm、82.7_，取其平均值82.3mm作為該普通硅酸鹽注漿材料30min時在標準砂中的擴散半徑。
[0053]實施例2:
(1)將圓柱模筒直接放置于實驗皿中心位置，使圓柱模筒與實驗皿底部中心圓形標志
重合；
(2)將擊實土體平鋪于實驗皿內(nèi)壁與圓柱模筒外壁之間，直至擊實土體與實驗皿外壁平齊；
(3)分別準確稱取硫鋁酸鹽水泥150g、聚羧酸減水劑粉劑1.5g、水225g，配制硫鋁酸鹽注漿材料，采用強制攪拌機攪拌lmin，改用手動攪拌直至料漿均勻，將料漿迅速灌注于圓柱模筒中，直至與模筒邊緣平齊，用刮刀刮平；
(4)將圓柱模筒按垂直方向提起，同時開啟秒表計時，使料漿在擊實土體中自由擴散、滲透；
(5)蓋上帶有刻度的透明蓋，讀出硫鋁酸鹽注漿材料24h時在土體中至少三個不同方向的擴散半徑值，分別為76.1mm、75.7mm、74.3mm，取其平均值75.4mm作為該硫鋁酸鹽注漿材料24h時在擊實土體中的擴散半徑。
【權(quán)利要求】
1.一種表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于，包括: 皿，為具有平底、柱壁面的皿，并在其平底設(shè)有中心定位圓環(huán)； 圓柱模筒，為圓柱套筒結(jié)構(gòu)，定位于中心定位圓環(huán)，且高度大于皿高；以及 透明蓋，以其中心為圓心構(gòu)造一組同心圓構(gòu)成的刻度環(huán)，且透明蓋在蓋上皿時，與中心定位圓環(huán)同軸心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于，所述透明蓋均勻標有不少于3根使自圓心的徑向線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，所述徑向線有12根。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于，皿的高度不大于3cm，且不小于1cm，而圓柱模筒的高度是皿高度的1.8到2.4倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于,皿為圓盤平底、圓柱壁面的皿，且一個圓柱模筒配有多個皿，各個皿的圓盤平底大小不
O
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于，所述圓柱模筒的內(nèi)徑為55mnT60mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于，所述環(huán)的間距為10mm，并在一徑向標有刻度，刻度精度為1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗裝置，其特征在于，最小刻度環(huán)的直徑為60mm。
9.一種表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗方法，其特征在于，針對給定的固態(tài)介質(zhì)和注漿材料預(yù)估最大擴散性能，選擇適配的皿和一個圓柱模筒，以及一個透明蓋，其中皿具有平底和柱壁面，并在平底中心設(shè)有中心定位圓環(huán)，而透明蓋蓋上皿后則與中心定位圓環(huán)同心，且以其中心為起點設(shè)有一組同心圓，并在至少一個徑向設(shè)有刻度，從而，該實驗方法包括以下步驟: (1)將圓柱模筒放置于中心定位圓環(huán)位置； (2)將固態(tài)介質(zhì)平鋪于皿內(nèi)壁與圓柱模筒外壁之間,直至固態(tài)介質(zhì)材料與皿柱壁面上沿平齊； (3)將注漿材料灌注于圓柱模筒中，直至與模筒上邊緣平齊，刮平； (4)將圓柱模筒垂直提起，并同時計時； (5)蓋上透明蓋，記錄不同時間時給定的注漿材料在給定的固態(tài)介質(zhì)中的擴散半徑，且在同一時間，擴散半徑應(yīng)選取不少于三個方向的擴散半徑值，取其平均值作為最終實驗結(jié)果O
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗方法，其特征在于，所選取的三個以上的方向兩兩之間的夾角不小于30°。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗方法，其特征在于，皿的材質(zhì)選自玻璃、塑料、鋼材或者木材。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或11所述的表征注漿材料在固態(tài)介質(zhì)中擴散半徑的試驗方法，其特征在于，所述透明 蓋的材質(zhì)為玻璃或塑料。
【文檔編號】G01N11/00GK103543087SQ201310513248
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】吳明慧, 趙海洋, 朱玉雪, 齊冬有, 劉洪娜, 李婷, 王健, 王悅 申請人:中建材中巖科技有限公司