CN103398932B - 井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试方法及装置，通过将长圆柱形的预制试块与无缝钢管之间注入速凝防水膨胀胶体层后，在无缝钢管一端用丝扣接入承压水水管，另一端放入盛水量杯。压力水通过预制试块渗透后进入盛水量杯，根据渗流量和装置相关参数即可计算出渗透系数。具有制作方便、操作简单、简便易行，试验费用低廉等特点，在一般条件下都能快速实现低强度隔热材料渗水性能的测试，填补了低强度材料渗水性能试验的技术空白。具有装置结构简单、使用方便、成本低廉，可以应用到矿山、地下空间、城市建设、结构保温、防水等多个领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速测试方法及装置，尤其是一种适用于井巷低强度隔热材料渗水性能的快速测试方法及装置。
背景技术
工程材料的渗水性能是衡量工程材料物理性能的重要指标，常用的水泥、混凝土、砖石材料等工程材料在实验室和工程中应用时要对其渗水性能进行试验，试验的装置为混凝土渗水试验仪。这种混凝土渗水试验仪试验原理是首先将工程材料做成试块，然后放在仪器的模具内施加高压水，并对水泥、混凝土、砖石材料等试块进行压力水加压试验，测定试验时间内通过试块的渗水量后，通过水力学渗流计算公式就可以计算出高强度材料的渗流系数。这种试验装置要求试验的试块强度一般达到20MPa以上才能承受高压水压力而不产生破坏现象，而对于井巷用“低强度隔热材料”， 其单轴抗压强度一般小于5MPa，而如果采用高强度材料的试验方法进行渗水性能的试验，则会出现试块材料被高压水压裂破坏或试块破裂，导致试验失败。所以，现有技术和仪器不能对“低强度隔热材料”渗水性能进行分析。
根据上述分析，研究开发井巷“低强度隔热材料”渗水性能快速测试装置，不仅可以应用于井巷“低强度隔热材料”渗水性能的计算确定，而且对各类低强度材料，诸如：无机与有机保温材料、无机与有机堵水材料、防渗密闭材料和低强度凝聚混凝土等材料的防渗性能的分析计算确定都具有重要的应用价值。
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、效果好的井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试方法及装置。
技术方案：本发明的井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试方法，包括如下步骤：
a、预制试块的制备：采用由玻化微珠、砂浆、水泥、水、短玻璃纤维和膨润土混合制成的圆柱体预制试块，养护一个月后使用，所述预制试块的直径为50-60mm，长度为100-120mm；
b、将预制试块装入长度为150-170mm、内径为60-70mm的无缝钢管内；
c、在预制试块与无缝钢管之间的间隙内注入由不饱和树脂、粒径为0.4-0.5mm的细砂、混凝土类膨胀剂、速凝剂混合制成的胶凝材料，形成速凝防水膨胀胶体层，
d、将无缝钢管带丝扣的一端连接承压水管，注入压力小于3MPa的稳压水，稳压水通过预制试块向下渗透，滴入设在无缝钢管下方的盛水量杯内，通过盛水量杯上的刻度记录渗水量，根据渗流量与渗透系数的关系，由公式：
式中：q-渗透流量(cm3/s ；m3/d)，
h-试样两端的水位差（承压水压力），
L-试块长度，
A-试块截面积（cm2；m2），
k-渗透系数（cm/s；m/d）。
计算出不同预制试块的渗透系数，以此分析各类材料的渗水性能。
所述制成圆柱体预制试块(1)的玻化微珠为15-17%，砂浆为18-21%，水泥为29-31%，水为33-28%，短玻璃纤维为3-2%，膨润土2-1%，均为质量百分比。
所述制成胶凝材料的不饱和树脂为55-60%；0.4-0.5mm细砂为40-35%；混凝土类膨胀剂为4%；速凝剂为1%，均为质量性能快速测试装置，包括无缝钢管、盛水量杯，在所述的无缝钢管内设置长圆柱体的预制试块，预制试块与无缝钢管之间设有速凝防水膨胀胶体层，所述预制试块的直径为50-60mm，长度为100-120mm；所述无缝钢管的内径为60-70mm，长度为150-170mm；所述无缝钢管的上部加工有用于连接承压水管的丝扣。
有益效果：本发明将预制试块与无缝钢管之间设置好速凝防水膨胀胶体层后，然后在无缝钢管一端用丝扣接入压力水管，另一端放入盛水量杯。压力水通过长圆柱形预制试块进行渗水试验（一般混凝土试块强度较大，强度大于20 Mpa，称为高强度；该预制试块强度较低，一般为3-5Mpa,，称为低强度试块。这种低强度试块只能采用渗透法才能进行渗水系数试验）。渗透后进入盛水量杯，根据渗流量和装置相关参数可以计算出渗透系数。这种试验方法具有制作方便、操作简单、简便易行，试验费用低廉等特点，在一般条件下都能快速实现低强度隔热材料渗水性能的测试，填补了低强度材料渗水性能试验的技术空白。具有结构简单、使用方便、成本低廉，可以应用到矿山、地下空间、城市建设、结构保温、防水等多个领域，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的预制试块截面结构示意图。
图中：1-预制试块；2-速凝防水膨胀胶体层；3-无缝钢管；4-盛水量杯。
具体实施方式
实施例1、本发明的井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试方法：
a、预制试块的制备：采用由玻化微珠、砂浆、水泥、水、短玻璃纤维和膨润土按质量百分比混合制成圆柱体的预制试块1，预制试块1的直径为50-60mm，长度为100-120mm；所述制成圆柱体预制试块1的玻化微珠为15%，砂浆为20%，水泥为30%，水为30%，短玻璃纤维为3%，膨润土2%；
按照以上比例，取玻化微珠取300克、砂浆400克、水泥600克、水600克、短玻璃纤维60克、膨润土40克、总质量1800克，混合后制成多个圆柱体的预制试块，养护一个月后使用；
b、将预制试块1装入长度为150-170mm、内径为60-70mm的无缝钢管3内；
c、在预制试块1与无缝钢管3之间的间隙内按质量百分比注入由不饱和树脂、粒径为0.4-0.5mm的细砂、混凝土类膨胀剂、速凝剂混合制成的胶凝材料，形成速凝防水膨胀胶体层2；所述制成胶凝材料的不饱和树脂为55%；0.4-0.5mm细砂为40%；混凝土类膨胀剂为4%；速凝剂为1%；
按照以上比例，取不饱和树脂550克、粒径0.4-0.5mm细砂取400克、混凝土类膨胀剂取40克、速凝剂取10克均匀混合，总质量1000克；胶凝材料在浇注使用前配制即用；
d、在无缝钢管3带丝扣的一端连接承压水管，注入压力小于3MPa的稳压水，稳压水通过预制试块1向下渗透，滴入设在无缝钢管3下方的盛水量杯4内，通过盛水量杯4上的刻度记录渗水量，根据渗流量与渗透系数的关系，由公式：
式中：q-渗透流量(cm3/s ；m3/d)，
h-试样两端的水位差（承压水压力），
L-试块长度，
A-试块截面积（cm2；m2），
k-渗透系数（cm/s；m/d），
计算出各类预制试块的渗透系数，以此分析各类材料渗水性能。
根据实验结果，计算出各类预制试块的渗透系数。根据实验结果可以定性分析材料的隔热性及优越性。通过渗水系数对材料性能进行分析：渗水系数越大，材料隔热性能越差；否则越好。
实现上述方法的井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试装置，主要由预制试块1、速凝防水膨胀胶体层2、无缝钢管3、盛水量杯4构成。在所述的无缝钢管3内设置长圆柱体的预制试块1，预制试块1由玻化微珠、砂浆、水泥、水、短玻璃纤维和膨润土混合制成，预制试块1套装在管状的速凝防水膨胀胶体层2内，速凝防水膨胀胶体层2套装在无缝钢管3内。所述预制试块1的直径为50-60mm，长度为100-120mm；所述无缝钢管3的内径为60-70mm，长度为150-170mm；所述无缝钢管3的上部加工有用于连接承压水管的丝扣。
实施例2、与实施例1基本相同，相同之处略。不同之处：
按质量百分比制成圆柱体预制试块1的玻化微珠为17%，砂浆为18%，水泥为29%，水为31%，短玻璃纤维为3%，膨润土2%。
按照以上比例，取玻化微珠340克、砂浆360克、水泥580克、水620克、短玻璃纤维60克、膨润土40克均匀混合，总质量1800克。混合后制成多个圆柱体的预制试块，养护一个月后使用。
所述制成胶凝材料的不饱和树脂为57%；0.4-0.5mm细砂为38%；混凝土类膨胀剂为4%；速凝剂为1%。
按照以上比例，取不饱和树脂570克、粒径0.4-0.5mm细砂取380克、混凝土类膨胀剂取40克、速凝剂取10克均匀混合，总质量1000克。胶凝材料在浇注使用前配制即用。
实施例3、与实施例1基本相同，相同之处略。不同之处：
按质量百分比制成圆柱体预制试块1的玻化微珠为16%，砂浆为19%，水泥为29%，水为32%，短玻璃纤维为2%，膨润土2%。
按照以上比例，取玻化微珠340克、砂浆360克、水泥580克、水620克、短玻璃纤维60克、膨润土40克均匀混合，总质量1800克。
所述制成胶凝材料的不饱和树脂为56%；0.4-0.5mm细砂为95%；混凝土类膨胀剂为4%；速凝剂为1%。
按照以上比例，取不饱和树脂560克、粒径0.4-0.5mm细砂取390克、混凝土类膨胀剂取40克、速凝剂取10克均匀混合，总质量1000克。胶凝材料在浇注使用前配制即用。
Claims (1)
1.一种井巷低强度隔热材料渗水性能快速测试方法，采用快速测试装置，快速测试装置包括无缝钢管(3)、盛水量杯(4)，在所述的无缝钢管(3)内设置长圆柱体的预制试块(1)，预制试块(1)与无缝钢管(3)之间设有速凝防水膨胀胶体层(2)，所述预制试块(1)的直径为50-60mm，长度为100-120mm；所述无缝钢管(3)的内径为60-70mm，长度为150-170mm；所述无缝钢管(3)的上部加工有用于连接承压水管的丝扣，利用渗流量与渗透系数的关系，由公式：式中：q-渗透流量，单位为cm3/s 或m3/d，h-试样两端的水位差，即承压水压力，L-试块长度，A-试块截面积，单位为cm2或m2，k-渗透系数，单位为cm/s或m/d；其特征在于还包括如下步骤：
a、预制试块的制备：采用由玻化微珠、砂浆、水泥、水、短玻璃纤维和膨润土混合制成的圆柱体预制试块(1)，养护一个月后使用，所述预制试块(1)的直径为50-60mm，长度为100-120mm；所述制成圆柱体预制试块(1)的玻化微珠为15-17%，砂浆为18-21%，水泥为29-31%，水为33-28%，短玻璃纤维为3-2%，膨润土2-1%，均为质量百分比；
b、将预制试块(1)装入长度为150-170mm、内径为60-70mm的无缝钢管(3)内；
c、在预制试块(1)与无缝钢管(3)之间的间隙内注入由不饱和树脂、粒径为0.4-0.5mm的细砂、混凝土类膨胀剂、速凝剂混合制成的胶凝材料，形成速凝防水膨胀胶体层(2)，所述制成胶凝材料的不饱和树脂为55-60%；0.4-0.5mm细砂为40-35%；混凝土类膨胀剂为4%；速凝剂为1%，均为质量百分比；
d、将无缝钢管(3)带丝扣的一端连接承压水管，注入压力小于3MPa的稳压水，稳压水通过预制试块(1)向下渗透，滴入设在无缝钢管(3)下方的盛水量杯(4)内，通过盛水量杯(4)上的刻度记录渗水量，根据渗流量与渗透系数的关系，计算出不同预制试块的渗透系数，以此分析各类材料的渗水性能，渗水系数越大，材料隔热性能越差；否则越好。
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