CN103575616A - 一种盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置及其使用方法。配制需鉴定的泡沫剂溶液灌入简易的发泡机中，再往泡沫机中注入压缩空气，待达到一定的压力后，打开泡沫出口管即产生了泡沫，得到泡沫体积与泡沫机液面刻度管下降的体积之比为发泡倍率。本发明的设备简单，操作简单易行，尤其在泡沫剂在盾构发泡系统中发泡效果未知的情况下，此试验方法非常有效；试验成本低，技术手段易掌握；采用这种发泡方法，能够较精确计算泡沫剂的发泡倍率，对客观确定泡沫剂溶液的发泡性能有利；所产生的泡沫较均匀，减小了由于泡沫直径差异性较大导致泡沫易消散而对泡沫剂评价不客观的情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，本发明还涉及该盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置的使用方法。
背景技术
伴随着国家发展轨道交通，土压平衡盾构在地铁施工中起着无法取代的地位，但盾构在不同地层中掘进会遇到诸多问题，其中为了防止渣土结“泥饼”、喷涌等问题，保证盾构的正常掘进，渣土改良显得尤为重要。而泡沫作为一种重要的渣土改良添加剂，适用于多种地层，应用十分广泛。在实际应用过程中泡沫剂的发泡性能直接影响到盾构掘进时的渣土改良效果。同时，市场上的泡沫剂的性能不一，产生泡沫的能力也相去甚远。所以，在现场施工前对将要采取的泡沫剂进行发泡倍率试验以确定盾构掘进过程中采取怎样的改良参数（膨胀率）进行渣土改良显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种在现场施工前对将要采取的泡沫剂进行发泡倍率试验以确定盾构掘进过程中采取怎样的改良参数的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供该盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置的使用方法。
为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，泡沫机体由竖隔板分隔为压缩空气腔和泡沫剂腔，一条通气管连接所述的泡沫剂腔的上端与所述的泡沫剂腔的下端且所述的通气管的出口设有填充物，所述的填充物的两端设有孔板，所述的泡沫机体上设有与所述的泡沫剂腔连通的液面刻度管，所述的泡沫机体上设有与所述的泡沫剂腔连通的泡沫剂溶液灌入口，所述的泡沫剂溶液灌入口上设有泡沫剂溶液灌入口开关，所述的泡沫剂腔连接有泡沫出口管，所述的泡沫出口管的出口连接有泡沫出口开关和泡沫管喷头，所述的泡沫机体上设有与所述的压缩空气腔连通的安全阀门，压缩空气管的一端通过调压表与所述的压缩空气腔连通，所述的压缩空气管的另一端设有空压机接头与空压机连接；还包括一个刻度桶子。
所述的填充物为玻璃球、车床屑或钢棉。
所述的孔板的孔径为0.5mm。
所述的发泡机体的圆筒直径为500mm，高度为800mm。
所述的液面刻度管的最小刻度为0.1L。
为了解决第二个技术问题，本发明提供的使用盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置的方法，向发泡机体的泡沫剂腔中加入浓度为3%～5%泡沫剂溶液，使液面没过液面刻度管1L以上；关闭泡沫剂灌入口以及泡沫管出口开关，同时连接压缩空气管到空压机；开启空压机，使压缩空气腔有压缩空气进入；待压缩空气达到设定的压力0.2Mpa～0.3Mpa时，打开泡沫出口管的泡沫出口开关使压缩空气通过孔板、填充物和泡沫剂溶液达到发泡的目的；随后泡沫将充满泡沫剂腔的空间进而会随着泡沫出口管出来；待泡沫从泡沫出口管出来后，液面刻度管中的液面也会随之下降，到泡沫剂溶液液面下降1L后，把泡沫出口开关立即关闭；发出的泡沫在已标定的刻度桶子中测定体积，最后通过计算确定此泡沫剂溶液的发泡倍率；此时的发泡倍率的大小即为泡沫剂发泡性能的强弱。
采用上述技术方案的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置及其使用方法，采用孔板式发泡原理进行发泡，用发泡率评价发泡剂的发泡能力。发泡机所产生的泡沫大小为小于400μm(孔板孔径0.5mm)直径的泡沫，与现场盾构发泡系统产生的泡沫大小一致。同时，产生泡沫的压缩空气压力可控，能够很好地反映泡沫剂在现场施工时盾构的发泡系统在不同压力下的发泡性能。
本发明专利的设备简单，操作简单易行，尤其泡沫剂在盾构发泡系统中发泡效果未知的情况下，此试验方法非常有效；试验成本很低，技术手段易于掌握；采用这种发泡方法，能够较精确计算泡沫剂的发泡倍率，对客观确定泡沫剂溶液的发泡效果有利；所产生的泡沫较均匀，减小了由于泡沫直径差异性较大导致泡沫易消散而对泡沫剂评价不客观的情况。因此，本发明是一种有效可靠的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置及其使用方法。
附图说明
图1是发泡倍率试验中泡沫机的示意图。
图2是发泡倍率试验中泡沫机的Ⅰ-Ⅰ横断面示意图。
图3是发泡倍率试验中泡沫机的Ⅱ-Ⅱ横断面示意图。
图4是发泡倍率试验中发泡倍率测定的示意图。
图中：1-泡沫管喷头、2-泡沫出口开关、3-泡沫出口管、4-泡沫剂溶液、5-液面刻度管、6-泡沫剂溶液灌入口开关、7-泡沫剂溶液灌入口、8-安全阀门、9-调压表、10-通气管、11-隔板、12-压缩空气管、13-压缩空气、14-空压机接头、15-填充物、16-孔板、17-刻度桶子、18-泡沫、19-空压机、20-泡沫机体、21-压缩空气腔、22-泡沫剂腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
参见图1、图2、图3和图4，发泡机体20的圆筒直径为500mm，高度为800mm，泡沫机体20由竖隔板11分隔为压缩空气腔21和泡沫剂腔22，一条通气管10连接泡沫剂腔22的上端与泡沫剂腔22的下端且通气管10的出口设有填充物15，填充物15为玻璃球、车床屑或钢棉，填充物15的两端设有孔板16，孔板16的孔径为0.5mm，泡沫机体20上设有与泡沫剂腔22连通的液面刻度管5，液面刻度管5的最小刻度为0.1L；泡沫机体20上设有与泡沫剂腔22连通的泡沫剂溶液灌入口7，泡沫剂溶液灌入口7上设有泡沫剂溶液灌入口开关6，泡沫剂腔22连接有泡沫出口管3，泡沫出口管3的出口连接有泡沫出口开关2和泡沫管喷头1，泡沫机体20上设有与压缩空气腔21连通的安全阀门8，压缩空气管12的一端通过调压表9与压缩空气腔21连通，压缩空气管12的另一端设有空压机接头14与空压机19连接；还包括一个刻度桶子17。
参见图1、图2、图3和图4，本发明在具体实施中，由下列步骤来实现：
第一步：配制泡沫剂溶液4为10L左右，浓度随盾构选用的浓度（3%～5%）自行选定，把泡沫剂溶液从泡沫剂灌入口7倒入泡沫剂腔22中，随后把泡沫剂灌入口开关6关闭。
第二步：连接空压机接头14到空压机19并把泡沫出口开关2关闭，调节调压表9至0.2Map～0.3Mpa之间，然后打开空压机19，使压缩空气随压缩空气管12导入泡沫机体20的压缩空气腔21中，在此过程中，压缩空气腔21中的空气将被压缩，调压表9中显示的压缩空气压力会缓慢升高。
第三步：待压缩空气腔21中的压缩空气13压力达到设定值即可打开泡沫出口开关2，此时，压缩空气会涌入通气管10并通过孔板16以及填充物15在泡沫剂溶液4中产生大量泡沫。
第四步：泡沫18将填充泡沫剂腔22的空间以及泡沫出口管3，最后从泡沫管喷头1中喷射出来。同时，伴随着大量泡沫18的产生，液面刻度管5中显示的泡沫剂溶液4的液面逐渐下降。
第五步：随时观察液面刻度管5中的液面下降情况，待液面下降到一个整的刻度时，立即关闭泡沫出口开关2并记录此时的液面刻度。
第六步：把泡沫管喷头1对准刻度桶子17，再次把泡沫出口开关2打开，继续发泡并随时观察液面刻度管5中的液面下降情况。
第七步：待液面刻度管5中的液面下降1L时，立即把泡沫出口开关2关闭，同时立即计算刻度桶子17中的泡沫体积，测出的泡沫体积即为该泡沫剂在此浓度下的发泡倍率，从而得到泡沫剂的发泡能力。
Claims (6)
1.一种盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，其特征是：泡沫机体(20)由竖隔板(11)分隔为压缩空气腔(21)和泡沫剂腔(22)，一条通气管(10)连接所述的泡沫剂腔(22)的上端与所述的泡沫剂腔(22)的下端且所述的通气管(10)的出口设有填充物(15)，所述的填充物(15)的两端设有孔板(16)，所述的泡沫机体(20)上设有与所述的泡沫剂腔(22)连通的液面刻度管(5)，所述的泡沫机体(20)上设有与所述的泡沫剂腔(22)连通的泡沫剂溶液灌入口(7)，所述的泡沫剂溶液灌入口(7)上设有泡沫剂溶液灌入口开关(6)，所述的泡沫剂腔(22)连接有泡沫出口管(3)，所述的泡沫出口管(3)的出口连接有泡沫出口开关(2)和泡沫管喷头(1)，所述的泡沫机体(20)上设有与所述的压缩空气腔(21)连通的安全阀门(8)，压缩空气管(12)的一端通过调压表(9)与所述的压缩空气腔(21)连通，所述的压缩空气管(12)的另一端设有空压机接头(14)与空压机(19)连接；还包括一个刻度桶子(17)。
2.根据权利要求1所述的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，其特征是：所述的填充物(15)为玻璃球、车床屑或钢棉。
3.根据权利要求1或2所述的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，其特征是：所述的孔板(16)的孔径为0.5mm。
4.根据权利要求1或2所述的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，其特征是：所述的发泡机体(20)的圆筒直径为500mm，高度为800mm。
5.根据权利要求1或2所述的盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置，其特征是：所述的液面刻度管(5)的最小刻度为0.1L。
6.根据权利要求1所述的使盾构渣土改良泡沫剂发泡性能鉴定装置的方法，其特征是：向发泡机体的泡沫剂腔中加入浓度为3%～5%泡沫剂溶液，使液面没过液面刻度管1L以上；关闭泡沫剂灌入口以及泡沫管出口开关，同时连接压缩空气管到空压机；开启空压机，使压缩空气腔有压缩空气进入；待压缩空气达到设定的压力0.2Mpa～0.3Mpa时，打开泡沫出口管的泡沫出口开关使压缩空气通过孔板、填充物和泡沫剂溶液达到发泡的目的；随后泡沫将充满泡沫剂腔的空间进而会随着泡沫出口管出来；待泡沫从泡沫出口管出来后，液面刻度管中的液面也会随之下降，到泡沫剂溶液液面下降1L后，把泡沫出口开关立即关闭；发出的泡沫在已标定的刻度桶子中测定体积，最后通过计算确定此泡沫剂溶液的发泡倍率；此时的发泡倍率的大小即为泡沫剂发泡性能的强弱。
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