CN102778419A

CN102778419A - 一种水泥净浆流动性的测定装置及测定方法

Info

Publication number: CN102778419A
Application number: CN2012102244957A
Authority: CN
Inventors: 商少明; 孙雪婷; 朱振中; 刘瑛; 陈新; 孙芳; 宋健
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2012-11-14

Abstract

一种水泥净浆流动性的测定装置及测定方法。该装置由湿法装柱系统、净浆搅拌系统、砂柱渗透系统以及秒表组成。测定方法是，河砂通过湿法装柱系统装柱，水泥净浆或掺有表面活性剂或流变剂或减水剂的水泥净浆经搅拌系统搅拌均匀后，通过砂柱渗透系统自然下渗，同时计时，观察并记录水泥净浆下渗至一定砂层厚度所需的时间，由水泥净浆的平均流动度(一定砂层厚度，单位时间的下渗深度)或平均流动度以及收集得到的水泥量评价水泥净浆的流动性。

Description

一种水泥净浆流动性的测定装置及测定方法

技术领域

本发明涉及一种水泥净浆流动性的测定装置及测定方法，属于水泥灌浆技术领域。

背景技术

水泥压力灌浆是基础工程防渗、加固必须进行的工程。通常情况下将水灰比(W/C)≥5∶1的水泥净浆视为高水灰比稀浆，W/C≤1∶1认为是低水灰比稠浆。高水灰比稀浆粘度低，相对易灌，但稳定性较差，易出现“架桥”现象，影响灌浆效果。另外，高水灰比稀浆灌入基础工程的裂隙后，大量富余的水分很难排除，凝固后填充情况不好，且结石强度也低，严重影响了灌浆的质量与耐久性，故压力灌浆倾向于使用低水灰比的稠浆。对于稠浆，由于水泥颗粒间、水泥颗粒与裂隙间相互粘结力较强，不仅浆液的流动阻抗大，泵送困难，而且对裂隙的渗透性也弱。因此，为了提高抗渗、加固的效果，扩大灌浆的影响范围，就必须从改变流体性质以及界面性质入手，加入表面活性剂或流变剂或减水剂，提高稠浆的流动性或渗透性，同时改善灌浆与加固、抗渗效果。

对于灌浆水泥净浆的流动性，没有一种合适的测定方法或表征手段，通常沿用流体性质的测定方法，以粘度的测定以及稳定性试验来间接评价流体的流动性。但是，无论是粘度测定，还是稳定性试验，主要考察的是水泥颗粒的水化以及颗粒间的相互作用，并没有考察水泥颗粒与裂隙间的相互作用，若要反映水泥净浆流体性质的差异，往往还需要做粘度随时间的变化关系试验、稳定性试验(泌水率)，费时费事。其它水泥净浆应用技术领域同样存在类似的问题。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述水泥净浆流动性测定或表征的不足，提供了一种综合性考查水泥净浆粘度以及稳定性、水泥颗粒间以及水泥颗粒与裂隙间相互作用，能反映水泥净浆流动性的测定装置及测定方法。

本发明的目的是这样实现的：该测定装置由湿法装柱系统、净浆搅拌系统、砂柱渗透系统以及秒表组成；测定时，河砂通过湿法装柱系统装柱，水泥净浆或掺有表面活性剂或流变剂或减水剂的水泥净浆经搅拌系统搅拌均匀后，通过砂柱渗透系统自然下渗，同时计时，观察并记录水泥净浆下渗至一定砂层厚度所需的时间，由水泥净浆的平均流动度(一定砂层厚度，单位时间的下渗深度)或平均流动度以及收集得到的水泥量评价水泥净浆的流动性。

测定装置中的湿法装柱系统由(1)连接管、(2)吸滤瓶、(3)真空泵构成；真空泵为水循环真空泵或机械式真空泵；采用机械式真空泵时需要在吸滤瓶与真空泵之间增添保护装置(缓冲瓶与干燥瓶)。净浆搅拌系统由(4)高型烧杯、(5)磁搅拌子、(6)磁力搅拌器构成。砂柱渗透系统由(7)标有刻度且出口具有夸克的层析柱、(8)级配河砂、(9)上下阻挡层、带有小漏斗(10)以及通气管(11)的塞子(12)、(13)烧杯、(14)铁架台、(15)烧瓶夹以及十字夹构成；层析柱内径为φ20～50mm，直管部分的长度为200～700mm；级配河砂的颗粒大小为φ0.1～5mm，且河砂必须为同一批经标准砂筛获得，新鲜且充分洗净的河砂，或进行比较时使用同一批充分洗净的河砂；砂层高度100～600mm；阻挡层为海绵块或玻璃棉，厚度10～30mm。

对于掺有表面活性剂或流变剂或减水剂的水泥净浆，若粘度低、稳定性好，则水泥净浆可以快速下渗至下部阻挡层，且出浆的含固量较高；若粘度低，但稳定性较差，则水泥净浆下渗会较慢，即使可以下渗至底部，由于在砂柱顶部及下渗过程中水泥颗粒的架桥作用，形成“滤饼”，导致水泥净浆难以继续下渗，出浆中的含固量也较低。因此，一般情况下就以平均流动度来评价水泥净浆的流动性。只有对平均流动度难以区分，要求较高的情况下才需要改变条件(增大柱长及砂层高度，或改变河砂级配)，或以平均流动度以及收集得到的水泥量来衡量水泥净浆的流动性。收集得到的水泥量是将烧杯接收的水泥净浆经抽滤、120～200℃烘干、冷却、称量获得。

本方法为一种相对比较法，添加不同的表面活性剂或流变剂或减水剂，水泥净浆流动性的比较均应采用相同的装柱条件、搅拌条件以及砂柱渗透系统参数及条件下获得的平均流动度进行。

附图说明

一种水泥净浆流动性的测定装置示意图。1.连接管、2.吸滤瓶、3.真空泵；4.高型烧杯、5.磁搅拌子、6.磁力搅拌器；7.标有刻度且出口具有夸克的层析柱、8.级配河砂、9.上下阻挡层、10.小漏斗、11.通气管、12.塞子、13.烧杯、14.铁架台、15.烧瓶夹以及十字夹

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

将洗净的φ33×20mm海绵块推入层析柱7底部并调整好高度，再将充分洗净的φ0.9～2mm的河砂8连砂带水倒入柱中，直至一定高度；连接管1与层析柱出口相连，打开真空泵，将河砂抽实，并补充河砂调整砂层高度，关闭真空泵；放入φ33×10mm的海绵块，塞上带有小漏斗10及通气管11的塞子12，加自来水至漫过砂层，再次打开真空泵，将水抽尽并关闭，如此用自来水处理三次，最后一次抽真空1min后拔去连接管备用。

称取P.O 42.5水泥20g，W/C＝1，不加/添加水泥质量1％(活性物含量)AES，磁力搅拌5min，立即通过小漏斗10倒入砂柱中，当净浆刚接触上砂层即计时，观察并记录水泥净浆下渗至底部海绵块或一定高度所需的时间，计算水泥净浆的流动度。平行测定两到三次，结果见表1。

表1.不添加与添加1％AES，水泥净浆在不同砂层厚度时的流动度

注：200mm砂层所用层析柱为φ30×300mm；300mm砂层所用层析柱为φ30×400mm。

实施例2

将洗净的玻璃棉推入层析柱底部，使之厚为20mm并调整好高度，再将充分洗净的φ0.9～2mm的河砂连砂带水倒入柱中，直至一定高度；连接管与层析柱出口相连，打开真空泵，将河砂抽实，并补充河砂调整砂层高度，关闭真空泵；放入玻璃棉，厚约10mm，塞上带有小漏斗及通气管的塞子，加自来水至漫过砂层，再次打开真空泵，将水抽尽并关闭，如此用自来水处理三次，最后一次抽真空1min后拔去连接管备用。

称取P.O 42.5水泥20g，W/C＝1，不加/添加水泥质量1％(活性物含量)AES，磁力搅拌5min，立即通过小漏斗倒入砂柱中，当净浆刚接触上砂层即计时，观察并记录水泥净浆下渗至底部海绵块或一定高度所需的时间，计算水泥净浆的流动度。平行测定两到三次，结果见表2。

表2.不添加与添加1％AES，水泥净浆在不同柱径时的流动度

注：200mm砂层厚度

实施例3

将洗净的φ33×20mm海绵块推入φ30×300mm层析柱底部并调整好高度，再将新鲜且洗净的φ0.9～2mm的河砂连砂带水倒入柱中，直至一定高度；连接管与层析柱出口相连，打开真空泵，将河砂抽实，并补充河砂调整砂层高度200mm，关闭真空泵；放入φ33×10mm的海绵块，塞上带有小漏斗及通气管的塞子，加自来水至漫过砂层，再次打开真空泵，将水抽尽并关闭，如此用自来水处理三次，最后一次抽真空1min后拔去连接管备用。

称取P.O 42.5水泥20g，W/C＝1，添加水泥质量1％(活性物含量)减水剂或表面活性剂，磁力搅拌5min，立即通过小漏斗倒入砂柱中，当净浆刚接触上砂层即计时，观察并记录水泥净浆下渗至底部海绵块或一定高度所需的时间，计算水泥净浆的流动度。平行测定两到三次，结果见表3。

表3.添加1％不同表面活性剂的水泥净浆流动度

注：200mm砂层厚度；净浆全部能出柱

Claims

1.一种水泥净浆流动性的测定装置及测定方法，其特征是该测定装置由湿法装柱系统、净浆搅拌系统、砂柱渗透系统以及秒表组成；利用该装置进行水泥净浆流动性的测定时，河砂通过湿法装柱系统装柱，水泥净浆或掺有表面活性剂或流变剂或减水剂的水泥净浆经搅拌系统搅拌均匀后，通过砂柱渗透系统自然下渗，同时计时，观察并记录水泥净浆下渗至一定砂层厚度所需的时间，由水泥净浆的平均流动度(一定砂层厚度，单位时间的下渗深度)或平均流动度以及收集得到的水泥量评价水泥净浆的流动性。

2.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定装置，其特征在于测定装置中的湿法装柱系统由(1)连接管、(2)吸滤瓶、(3)真空泵构成；真空泵为水循环真空泵或机械式真空泵；采用机械式真空泵需要在吸滤瓶与真空泵之间增添保护装置(缓冲瓶、干燥瓶)。

3.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定装置，其特征在于测定装置中的净浆搅拌系统由(4)高型烧杯、(5)磁搅拌子、(6)磁力搅拌器构成。

4.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定装置，其特征在于测定装置中的砂柱渗透系统由(7)标有刻度且出口具有夸克的层析柱、(8)级配河砂、(9)上下阻挡层、带有小漏斗(10)以及通气管(11)的塞子(12)、(13)烧杯、(14)铁架台、(15)烧瓶夹以及十字夹构成；层析柱内径为φ20～50mm，直管部分的长度为200～700mm；级配河砂的颗粒大小为φ0.1～5mm，砂层高度100～600mm；阻挡层为海绵块或玻璃棉，厚度10～30mm。

5.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定装置或权利要求4所述的砂柱渗透系统中的级配河砂，其特征在于河砂必须为同一批经标准砂筛获得，新鲜且充分洗净的河砂，或进行比较时使用同一批充分洗净的河砂。

6.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定方法，其特征在于对于水泥净浆下渗出柱时间差不多的体系，流动性的评价由流动度以及收集得到的水泥量两方面构成，或增大柱长及砂层高度，或改变河砂级配得到具有区分度的流动度结果。

7.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定方法或根据权利要求6所述的流动性的评价，其特征在于收集得到的水泥量是将烧杯接收的水泥净浆经抽滤、120～200℃烘干、冷却、称量获得。

8.根据权利要求1所述的水泥净浆流动性的测定方法，其特征在于本方法为一种相对比较法，添加不同的表面活性剂或流变剂或减水剂，水泥净浆流动性的比较均应采用相同的装柱条件、搅拌条件以及砂柱渗透系统参数及条件下获得的平均流动度进行。