CN108101341A - 泥浆快速脱水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泥浆快速脱水装置，适用于室内实验，主要包括泥浆脱水箱、液压千斤顶和双向真空抽滤系统构成：在泥浆脱水箱中，泥浆上下方布置有一定厚度的砂垫层，配合土工织物层和不透水的顶板、底板构成整体，同时顶板和底板都预留有抽滤管通过的真空抽滤通道，底板下方布置有可升降的液压千斤顶，使泥浆在真空负压和压力荷载共同作用下快速脱水；双向真空抽滤系统中，真空泵通过真空管连接到带有容量刻度的集液桶，集液桶另设有两条抽滤管分别连通到顶板和底板上的真空抽滤通道。本发明具有双向真空预压、可施加外力荷载、脱水效率高的优点。

Description

泥浆快速脱水装置

技术领域

本发明涉及岩土工程试验技术领域，具体是一种泥浆快速脱水装置。

背景技术

随着我国城市化进程的不断加快，高层、超高层建筑、高速道路、大型桥梁等土木工程的建设得到快速发展。但施工过程中产生了大量的废弃泥浆、淤泥、渣土等建筑垃圾，处理不当会造成环境污染及资源浪费，目前已引起相关部门和研究机构的高度重视。废弃泥浆是土木工程中量大、污染环境严重和难以处理的建筑垃圾之一。

板框压滤是一种应用广泛的机械脱水方法，其工作原理是先由液压施力压紧板框组，沉淀的淤泥由中间进入，分布到各滤布之间，通过过滤介质而实现固、液分离的脱液方法。但板框压滤对过滤的泥浆样要经过相当长时间的前处理，降低其含水率再进行压滤。

真空预压是另外一种脱水方法，当抽真空时先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结，但工程实际表明由于塑料排水板淤堵、土体加固后真空度传递受阻等问题，产生了诸如真空预压法后期处理效率降低、处理效果不明显等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验室用泥浆快速脱水装置，将真空抽滤与荷载压滤结合，具有双向真空预压、可施加外力荷载、脱水效率高的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：主要包括泥浆脱水箱、液压千斤顶和双向真空抽滤系统；所述泥浆脱水箱包括圆柱形箱体，圆柱形箱体内自上而下依次设有顶板、土工织物层、砂垫层、泥浆层、砂垫层、土工织物层和底板；所述顶板、底板、土工织物层、砂垫层直径与圆柱形箱体内径匹配；所述顶板侧面设有外螺纹，圆柱形箱体顶部设有与顶板相对应的内螺纹；顶板和底板上均设有真空抽滤通道；所述液压千斤顶的螺杆顶部焊接有拖杯，液压千斤顶设于底板下方，底板底部具有与拖杯杯口匹配的顶托凹槽，底板在液压千斤顶的顶托作用下能够沿圆柱形箱体向上滑动；所述双向真空抽滤系统包括依次连通的真空泵、真空管、集液桶和抽滤管，真空泵通过真空管连接到集液桶，真空管上布置有开关阀门，集液桶通过两条抽滤管分别与泥浆脱水箱的顶板和底板上的真空抽滤通道连通。

上述泥浆快速脱水装置，还包括物料系统，用于向泥浆脱水箱的泥浆层注入泥浆；所述物料系统包括依次连通的拌合桶、泵机和运输管，运输管连入泥浆层。

上述泥浆快速脱水装置，所述托杯和圆柱形箱体侧壁设有容纳抽滤管通过的孔洞。

上述泥浆快速脱水装置，所述泥浆脱水箱外侧壁布置有高度或容量刻度尺。

上述泥浆快速脱水装置，所述集液桶外侧壁设有高度或容量刻度尺。

上述泥浆快速脱水装置，所述底板侧壁开设有橡胶密封圈凹槽，其内设置有橡胶密封圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明可在室内模拟双向真空抽滤，通过与真空泵相连的抽滤管连接到待处理泥浆的上下表面同时开始真空抽滤，使得泥浆内部各个位置的真空压力分布均匀，对泥浆深层固结的作用显著，使得真空预压加固效果得到有效保证。

本发明可通过液压千斤顶压力的调控，实现真空预压与压滤排水的同时进行，亦可根据实验人员需要，实现先真空预压，再压滤排水，再真空预压这一阶梯形交叉使用排水，探究排水最大效率方法。

本发明通过泥浆脱水桶的约束，使得在进行真空预压操作时，待加固土体不会发作剪切变形，只要紧缩变形，不会导致失稳，因此实验时无需操控加荷速率，荷载可一次快速施加，加固速度快，效率高。

本发明为泥浆固化的一系列试验研究提供了一个精确平台，通过泥浆脱水箱和集液桶的刻度尺可以定量描述脱水效果，使试验具有相当的精确度和可重复性；针对不同药剂或者絮凝剂对泥浆的物理化学性质影响研究，也可以通过基于本发明基础上的相关试验，来补充试验结果，使试验具有补充性。

附图说明

图1为本发明实施例1的泥浆快速脱水装置的结构示意图；

图2为本发明实施例1的泥浆脱水箱的结构示意图；

图3为本发明实施例1的泥浆脱水箱顶板主视示意图；

图4为本发明实施例1的泥浆脱水箱顶板透视示意图；

图5为本发明实施例1的泥浆脱水箱底板主视示意图；

图6为本发明实施例1的泥浆脱水箱底板透视示意图；

图7为本发明实施例1的液压千斤顶结构示意图；

图8为本发明实施例2装置的泥浆脱水步骤图，其中（1）为注入泥浆，（2）为布置泥浆脱水箱顶部，（3）为连通双向真空抽滤系统，进行真空调节和/或加压调节。

图中：1-泥浆拌合桶、2-阀门、3-运输管、4-泵机、5-顶板、5a-真空抽滤通道、6-土工织物层、7-砂垫层、8-泥浆层、9-底板、9a-真空抽滤通道、9b-顶托凹槽、-、9c-橡胶密封圈凹槽、10-千斤顶、10a-底座、10b-螺杆、10c-摇杆、10d-托杯、10e-孔洞、11-圆柱形箱体、11a-孔洞、12-刻度尺、13-抽滤管、14-集液桶、15-刻度线、16-压力表、17-真空管、18-开关阀门、19-真空泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种泥浆快速脱水装置，主要包括泥浆脱水箱、液压千斤顶10和双向真空抽滤系统；泥浆脱水箱包括圆柱形箱体11，圆柱形箱体11内自上而下依次设有顶板5、土工织物层6、砂垫层7、泥浆层8、砂垫层7、土工织物层6和底板9；所述顶板5、底板9、土工织物层6、砂垫层7直径与圆柱形箱体11内径匹配；顶板5侧面设有外螺纹，圆柱形箱体11顶部设有与顶板5相对应的内螺纹；顶板5上设有真空抽滤通道5a，底板9上设有真空抽滤通道9a；顶板5、底板9均由不透水材质制成。

液压千斤顶10的螺杆顶部焊接有拖杯10d。液压千斤顶10设于底板9下方，用于升高底板9，压缩泥浆层体积，在室内模拟荷载作用下的固结排水。底板9底部具有与拖杯杯口匹配的顶托凹槽9b，底板9在液压千斤顶10的顶托作用下能够沿圆柱形箱体11向上滑动；液压千斤顶包括动力元件油泵、执行元件油缸或液压马达、控制元件阀门、辅助元件和工作介质等五部分组成，配合不同的摇杆幅度来实现预期的控制，控制的精度和灵活性都能够保证。

双向真空抽滤系统包括依次连通的真空泵19、真空管17、集液桶14、抽滤管13，真空泵19通过真空管17连接到集液桶14，真空管17上布置有开关阀门18，集液桶14通过两条抽滤管13分别与泥浆脱水箱的顶板5上的真空抽滤通道5a和底板9上的真空抽滤通道9a连通，泥浆层8的上下界面同时抽真空，双向真空预压加速泥浆脱水。集液桶14上设有压力表16。

上述泥浆快速脱水装置中，托杯10d侧壁设有容纳抽滤管13通过的孔洞10e，圆柱形箱体11侧壁设有容纳抽滤管13通过的孔洞11a；泥浆脱水箱外侧壁布置有高度或容量刻度尺；集液桶14外侧壁设有高度或容量刻度尺；底板9侧壁开设有橡胶密封圈凹槽9c，其内设置有橡胶密封圈。

实施例2

一种泥浆快速脱水装置，在实施例1结构的基础上，配置有括物料系统，用于向泥浆脱水箱的泥浆层8注入泥浆；物料系统包括依次连通的泥浆拌合桶1、泵机4和运输管3，泥浆拌合桶1与泵机4的连通管路上设有阀门2，运输管3连入泥浆层8。

本实验装置在试验过程中均受空气湿度、温度等的影响较小，保证了数据的准确性和可靠性。

泥浆拌合桶中泥浆试样按照土工试验要求制作，拌合均匀。

实施例2中泥浆快速脱水装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）布置泥浆脱水箱底部、液压千斤顶和双向真空抽滤系统：将在泥浆脱水箱的底板下方放置液压千斤顶，调整液压千斤顶位置使液压千斤顶的拖杯顶部对准底板上的顶托凹槽；在泥浆脱水箱的底板上铺设一层砂垫层，再盖上一层土工布层；在泥浆脱水箱的邻近位置放好真空泵，并将真空泵通过真空管与带有压力表的集液桶连接在一起，检查的各连接部位的气密性。

（2）拌合并注入泥浆：根据实验要求制作相应含水率的泥浆，利用不同土质、不同含水率或不同固化剂比例的土，在泥浆拌合桶内充分拌匀制作成泥浆样，然后打开泥浆脱水箱顶板，将运输管伸入泥浆脱水箱中，然后依次打开阀门、泵机，将拌合均匀的泥浆输送到泥浆脱水箱。

（3）布置泥浆脱水箱顶部，连通双向真空抽滤系统，进行真空调节：待泥浆试样完全注入到脱水箱后，铺设一层砂垫层，再盖上一层土工布层，最后旋转闭合泥浆脱水箱顶板；集液桶连出的两根抽滤管，一根与泥浆脱水箱顶板上的真空抽滤通道连接，另一根与底板上的真空抽滤通道连接，检查的各连接部位的气密性；将双向真空抽滤系统中的开关阀门打开，再将真空泵开启，观察压力表示数变化。

（4）加压调节：摇动液压千斤顶摇杆，观察脱水箱侧面的刻度尺，使底板上升到实验预设高度，使泥浆均匀受到一定压力，压力稳定后锁定摇杆，即可进行下一步操作。

（5）开始试验：由于真空压差和底板上升带来的荷载压力，泥浆中的水被逐渐抽滤到集液桶，当抽滤管出水接近停止时，根据实验计划加大底板上升高度，继续脱水，每个阶段实验结束后都应记录脱水箱刻度尺和集液桶刻度尺的读数。

（6）试验结束：先将真空泵关闭，再将底板慢慢降低，将脱水后的泥浆用自封袋收集起来，留作测含水率等物理化学指标，最后将集液桶中的水处理，将实验装置各部件和管道清理干净。

（7）重复试验：根据不同试验要求，控制不同压力水平来重复进行步骤（1）到布置（6），获得重复性实验结果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：

主要包括泥浆脱水箱、液压千斤顶和双向真空抽滤系统；

所述泥浆脱水箱包括圆柱形箱体，圆柱形箱体内自上而下依次设有顶板、土工织物层、砂垫层、泥浆层、砂垫层、土工织物层和底板；所述顶板、底板、土工织物层、砂垫层直径与圆柱形箱体内径匹配；所述顶板侧面设有外螺纹，圆柱形箱体顶部设有与顶板相对应的内螺纹；顶板和底板上均设有真空抽滤通道；

所述液压千斤顶的螺杆顶部焊接有拖杯，液压千斤顶设于底板下方，底板底部具有与拖杯杯口匹配的顶托凹槽，底板在液压千斤顶的顶托作用下能够沿圆柱形箱体向上滑动；

所述双向真空抽滤系统包括依次连通的真空泵、真空管、集液桶和抽滤管，真空泵通过真空管连接到集液桶，真空管上布置有开关阀门，集液桶通过两条抽滤管分别与泥浆脱水箱的顶板和底板上的真空抽滤通道连通。

2.根据权利要求1所述的一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：

还包括物料系统，用于向泥浆脱水箱的泥浆层注入泥浆；所述物料系统包括依次连通的拌合桶、泵机和运输管，运输管连入泥浆层。

3.根据权利要求1所述的一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：

所述托杯和圆柱形箱体侧壁设有容纳抽滤管通过的孔洞。

4.根据权利要求1所述的一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：

所述泥浆脱水箱外侧壁布置有高度或容量刻度尺。

5.根据权利要求1所述的一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：

所述集液桶外侧壁设有高度或容量刻度尺。

6.根据权利要求1所述的一种泥浆快速脱水装置，其特征在于：

所述底板侧壁开设有橡胶密封圈凹槽，其内设置有橡胶密封圈。