CN105092828A - 一种注浆材料压滤试验装置及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种注浆材料压滤试验装置及其试验方法：装置包括注浆模块和试验模块；所述注浆模块通过注浆管路为所述试验模块提供浆液；所述试验模块包括试验筒，所述试验筒的底端设有试验筒底座，所述试验筒的顶端设有连接有压力表的密封盖，所述试验筒的侧壁上设有用于连接所述注浆管路的注浆管；所述注浆管以下的所述试验筒内，布有充填介质；所述充填介质的上端和下端，设有滤水石；通过所述注浆模块将浆液压入所述试验模块，所述浆液在所述试验模块中的充填介质内产生渗滤完成试验。试验装置体型小，操作简便，可循环使用，降低了试验成本。

Description

一种注浆材料压滤试验装置及其试验方法

技术领域

本发明涉及一种注浆材料压滤试验装置，具体涉及一种研究水泥单液浆在注浆压力作用下被动析水的压滤试验装置及试验方法。

背景技术

近年来，随着我国隧道、矿山等地下工程的快速发展，建设过程中突水涌泥现象时有发生，据统计，突水涌泥灾害的发生频率在地下工程事故中排在第二位，造成的经济损失和人员伤亡排名第一位。

在地下工程建设施工以及工程灾害事故处理中，注浆是很重要的一种技术手段，目前对注浆材料水泥单液浆在自重作用下的析水现象有所研究，得出了水泥浆液自重作用下的析水特性的共性，但是在注浆过程中往往伴随着较高的注浆压力，而对水泥单液浆在较高注浆压力作用下的析水现象鲜有研究，其重力作用下的析水共性在不同注浆压力下无法对注浆施工提供准确的指导。实际的注浆施工中，注浆压力经常会达到5～6MPa。在较高注浆压力的作用下，浆液的析水速率、最终析水率都可能会与自重作用下析水不同。

发明内容

为解决现有技术存在的上述不足，本发明提供一种注浆材料压滤试验装置及其试验方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种注浆材料压滤试验装置，包括注浆模块和试验模块；所述注浆模块通过注浆管路为所述试验模块提供浆液；所述试验模块包括试验筒，所述试验筒的底端设有试验筒底座，所述试验筒的顶端设有连接有压力表的密封盖，所述试验筒的侧壁上设有用于连接所述注浆管路的注浆管；所述注浆管以下的所述试验筒内，布有充填介质；所述充填介质的上端和下端，设有滤水石；通过所述注浆模块将浆液压入所述试验模块，所述浆液在所述试验模块中的充填介质内产生渗滤完成试验。

本发明可以提供浆液析水所需的介质条件，即：试验装置内部设置特定的介质条件：通过在填充介质的顶端和底端设置滤水石，允许水分自由通过，浆液颗粒无法通过。

所述注浆模块包括制浆桶和注浆泵，所述制浆桶内设有搅拌机，所述注浆泵的输入端通过吸浆管与所述制浆桶连接，所述注浆泵的输出端通过所述注浆管路与所述注浆管连接；所述试验筒为圆柱形钢制装置；密封盖，注浆管，试验筒底座均为钢制。

所述搅拌机置于制浆桶内部，试验过程中不断搅拌保证水泥浆液的均匀性；试验装置采用钢板加工而成，耐压性能好，在较高注浆压力下不致发生破坏。

所述压力表为抗震压力表。

在注浆过程中会一直产生振动，采用抗震压力表，可以有效的减少震动对压力测量的影响。试验装置内部压力可监测，便于试验过程中的注浆压力控制。

所述滤水石的直径与所述试验筒的内径相等。

滤水石直径与试验筒内径相当，保证介质不会在两者缝隙中渗出。

所述试验筒的底座上均匀排布若干个直径为1-3mm的渗水孔。

底部设有大量排水孔，保证浆液析出水迅速排出，防止了由于析出水排出缓慢而对浆液造成的反压作用，保证了试验的理论性和科学性。

所述试验筒与所述试验筒底座密封连接。

试验装置有一定密封性，试验过程达到一定的注浆压力，保证不会发生不必要的渗漏，同时浆液析出水可以顺利排出。

所述注浆泵为手动式注浆泵。

采用手动式注浆泵，可以有效的控制注浆压力与注浆速率。

所述注浆管上设有阀门。

注浆管上设有阀门，可以控制试验筒内浆液的进出。

一种注浆材料压滤试验装置的试验方法，包括以下步骤：

步骤1：配制浆液，连接试验装置的各注浆管路，在试验筒内依次置入下端滤水石、填入充填砂质介质、置入上端滤水石，上述试验准备工作，可同时进行；

步骤2：从试验筒顶部开口向其内加入配置好的水泥单浆液，测定试验前的浆液密度；

步骤3：盖好密封盖，并计时，利用注浆泵向所述试验筒内进行间断的多次注浆，注浆过程搅拌机不断搅拌水泥浆液；

步骤4：观察并记录压力表读数，当试验筒内的压力衰减超过设定值时，试验结束，记录试验中从开始注浆至注浆结束经过的时间，测定试验后的浆液密度。

其中，步骤2中，当所述水泥单浆液的浆液液面距试验筒顶部5cm左右后，盖好并拧紧密封盖。

步骤3中，利用手动注浆泵进行间断的多次注浆，使浆液中的自由水通过上端滤水石、砂质介质、下端滤水石被动析出，间断时间不超过2min。

本发明的有益效果是：

可提供浆液析水所需的介质条件，即：试验装置内部设置特定的介质条件，允许水分自由通过，浆液颗粒无法通过。

试验装置采用钢板加工而成，耐压性能好，在较高注浆压力下不致发生破坏。

有一定密封性，试验过程达到一定的注浆压力，保证不会发生不必要的渗漏，同时浆液析出水可以顺利排出。

底部设有大量排水孔，保证浆液析出水迅速排出，防止了由于析出水排出缓慢而对浆液造成的反压作用，保证了试验的理论性和科学性。

试验装置体型小，操作简便，可循环使用，降低了试验成本。

试验装置易拆卸，便于试验后取样及清洗，可重复利用，可满足多次试验要求。

试验装置内部压力可监测，便于试验过程中的注浆压力控制。

在试验筒底部密封底座之上放置一滤水石。滤水石直径与试验筒内径相当，厚度为8mm，保证介质不会在两者缝隙中渗出。

在浆液配制完成、注浆泵完成调试、注浆管路连接好和砂质介质充填完毕之后，通过试验筒顶部开口向试验筒内加入配制好的注浆所用水泥单液浆，至浆液液面距试验筒顶部5cm左右后，盖好并拧紧密封盖。提前向试验筒内加入浆液可以大大减少试验注浆量，缩短甚至消除浆液充填试验筒所消耗的时间。若这部分时间不被消除，造成试验时间延长，则无法用试验时间衡量浆液析水速率。预加入浆液至距试验筒顶部5cm左右，剩余5cm空间中的空气可以被压缩并储存能量，为浆液析水提供动力。

试验过程测定并记录试验前水泥浆液密度和试验后试验筒内剩余浆液密度，以对比研究不同水灰比条件下水泥浆液的最终析水率；同时记录试验中从开始注浆至注浆结束经过的时间，以计算水泥浆液在不同注浆压力下的析水速率。

附图说明

图1是本发明结构正视图；

图2是本发明底座结构示意图；

图3是本发明使用过程示意图；

图4是本发明各模块组成示意图；

其中1是试验筒，2是密封盖，3是试验筒底座，4是注浆管，5是抗震压力表，6是渗水孔，7是滤水石，8是充填介质。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图3所示，一种注浆材料压滤试验装置由试验筒1，密封盖2，试验筒底座3，注浆管4，抗震压力表5，渗水孔6，滤水石7，充填介质8组成。

如图1、图2所示，一种注浆材料压滤试验装置，它包括注浆模块与试验模块两部分组成；所述注浆模块包括注浆泵，制浆桶，搅拌机，注浆管路组成，注浆泵为手动式注浆泵，通过吸浆管与制浆桶连接；所述注浆泵通过注浆管路与试验模块注浆管4连接。所述试验模块由试验筒1，密封盖2，试验筒底座3，注浆管4，抗震压力表5组成；通过注浆模块将浆液压入试验模块，浆液在试验模块中产生渗滤完成试验。

如图1所示，试验筒1为圆柱形钢制装置，密封盖2，注浆管4，试验筒底座3均为钢制，保证整个试验装置在高注浆压力下不会产生变形及破坏。

如图1所示，在试验筒1中心偏上位置侧壁开孔置入注浆管4。注浆管4通过pvc软管与注浆模块连接，保证了注浆管路的耐压性与密封性要求。注浆管4上设有阀门，可控制试验筒内的浆液进出。抗震压力表5通过密封盖2与试验筒1连接，实时反馈试验模块内部浆液压力。试验筒1下部与试验筒底座3密封连接。如图2所示，试验筒底座3上均匀排布若干个2mm直径渗水孔，保证了试验中所述注浆筒内析出的水顺利排出。

一种注浆材料压滤试验装置试验方法，具体是在试验筒底座3之上放置一滤水石。滤水石7直径与试验筒内径相当，厚度为8mm，保证介质不会在两者缝隙中渗出。根据试验所需筛取固定级配的河砂作为充填介质8，充填入试验筒内，至注浆孔以下1cm处停止充填，在充填介质之上放置与底部相同的滤水石7。

在浆液配制完成、注浆泵完成调试和注浆管路连接好之后，通过试验筒顶部开口向试验筒1内加入配制好的注浆所用水泥单液浆，至浆液液面距试验筒顶部5cm左右后，盖好并拧紧密封盖。

提前向试验筒内加入浆液可以大大减少试验注浆量，缩短甚至消除浆液充填试验筒所消耗的时间。若这部分时间不被消除，造成试验时间延长，则无法用试验时间衡量浆液析水速率。预加入浆液至距试验筒顶部5cm左右，剩余5cm空间中的空气可以被压缩并储存能量，为浆液析水提供动力。

盖好密封盖2，拧紧密封并开始试验。利用手动注浆泵进行间断的多次注浆使浆液中的自由水通过滤水石—砂质介质—滤水石被动析出，间断时间不超过2min，多次注浆可使浆液析水率逐渐接近最大值。试验过程测定并记录试验前水泥浆液密度和试验后试验筒内剩余浆液密度，同时记录试验中从开始注浆至注浆结束经过的时间。

试验结束标准依据试验过程中试验筒内压力衰减时间。当注浆压力达到0.6MPa并关闭进浆阀后，试验筒内压力在2min时间无法降低至0.2MPa时试验即可结束。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：包括注浆模块和试验模块；所述注浆模块通过注浆管路为所述试验模块提供浆液；所述试验模块包括试验筒，所述试验筒的底端设有试验筒底座，所述试验筒的顶端设有连接有压力表的密封盖，所述试验筒的侧壁上设有用于连接所述注浆管路的注浆管；所述注浆管以下的所述试验筒内，布有充填介质；所述充填介质的上端和下端，设有滤水石；通过所述注浆模块将浆液压入所述试验模块，所述浆液在所述试验模块中的充填介质内产生渗滤完成试验。

2.根据权利要求1所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：所述注浆模块包括制浆桶和注浆泵，所述制浆桶内设有搅拌机，所述注浆泵的输入端通过吸浆管与所述制浆桶连接，所述注浆泵的输出端通过所述注浆管路与所述注浆管连接；所述试验筒为圆柱形钢制装置；密封盖，注浆管，试验筒底座均为钢制。

3.根据权利要求1所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：所述压力表为抗震压力表。

4.根据权利要求1所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：所述滤水石的直径与所述试验筒的内径相等。

5.根据权利要求1所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：所述试验筒的底座上均匀排布若干个直径为1-3mm的渗水孔；所述试验筒与所述试验筒底座密封连接。

6.根据权利要求1所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：所述注浆泵为手动式注浆泵。

7.根据权利要求1所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：所述注浆管上设有阀门。

8.一种注浆材料压滤试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：配制浆液，连接试验装置的各注浆管路，在试验筒内依次置入下端滤水石、填入充填砂质介质、置入上端滤水石，上述试验准备工作，可同时进行；

步骤2：从试验筒顶部开口向其内加入配置好的水泥单浆液，测定试验前的浆液密度；

步骤3：盖好密封盖，并计时，利用注浆泵向所述试验筒内进行间断的多次注浆，注浆过程搅拌机不断搅拌水泥浆液；

步骤4：观察并记录压力表读数，当试验筒内的压力衰减超过设定值时，试验结束，记录试验中从开始注浆至注浆结束经过的时间，测定试验后的浆液密度。

9.根据权利要求8所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：步骤2中，当所述水泥单浆液的浆液液面距试验筒顶部5cm左右后，盖好并拧紧密封盖。

10.根据权利要求8所述的一种注浆材料压滤试验装置，其特征在于：步骤3中，利用手动注浆泵进行间断的多次注浆，使浆液中的自由水通过上端滤水石、砂质介质、下端滤水石被动析出，间断时间不超过2min。