CN110031364B - 一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置及测试方法，利用储浆管、渗流管和量杯组成测测试装置，将地聚合物浆材从储浆管通过渗流管进行渗流，利用储浆管保证地聚合物浆材的原始体积，通过在渗流管内填充填料模拟地聚合物浆材渗流环境，储浆管与渗流管通过连接管连通，利用储浆管和渗流管可对不同材料、配合比、外加剂等引起的地聚合物浆材流动性差异进行测试。通过采用本发明所述装置和方法所得的质量损失比r和渗流速度ν，可以准确评价地聚合物浆材在砾石填料中渗透流动性能，而且测试装置简单易操作，适合广泛运用于地聚合物浆材的渗透流动性能测定和评价，有利于地聚合物浆材在渗透注浆工程中的推广及运用。

Description

一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置及方法
技术领域
本发明属于注浆材料试验设备创新领域，具体涉及一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置及方法。
背景技术
渗透注浆作为压力注浆方式之一，采用较低注浆压力以渗透的方式注入岩层或土体而不会对被注体造成结构损坏。由于以渗透方式进行注浆，则要求注浆材料的流动性和渗透性能优异。目前渗透注浆材料没有专门针对于渗透流动性能的测试装置及方法，仅仅采用流动性好即渗透性能好的观念，对浆材的流动性能进行评价。多数流动性测试通常参考MarsH测量管流动度测试方法(GB/T 0505-2005《水泥浆体流动度测试方法(倒锥法)》)，但由于不同地聚合物浆材在流动性和颗粒粒径等方面差异较大，导致流动度相同的浆材在渗透注浆的效果差异极大。以常规倒锥法的流动时间只能探讨其流动性能，不能用于评价地聚合物浆材在被注体的渗透流动性能，目前么有针对地聚合物注浆材渗透流动性能的测试方法和相应指标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置及方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置，包括储浆管、渗流管和量杯，储浆管和渗流管均通过固定架固定安装，储浆管下端设有出浆口，渗流管上端设有进料口，储浆管的出浆口与渗流管的进料口通过连接管连通，连接管上设有浆材控制阀，渗流管内填充有填料，渗流管下端设有带有筛网的底盖，量杯设置于渗流管下端。
进一步的，连接管两端分别于储浆管和渗流管通过螺纹密封连接。
进一步的，储浆管采用透明储浆管，储浆管表面设有刻度线。
进一步的，底盖与筛网通过螺纹连接。
进一步的，固定架包括竖直设置的支架以及两个垂直固定于支架上的支杆，储浆管和渗流管分别固定在两个支杆上。
进一步的，筛网最大孔径小于填料最小粒径。
进一步的，填料使用过方孔筛后粒径为4.75-9.5mm的砾石。
一种地聚合物浆材渗透流动性能测试方法，包括以下步骤：
步骤1)、按照试验设计配合比制备不同地聚合物注浆材料；
步骤2)、称取质量为m的地聚合物浆材，将所称取的地聚合物浆材倒至储浆管内使储浆管内地聚合物浆材达到体积V，称取剩余地聚合物浆材质量为m0，打开浆材控制阀，开始计时，使地聚合物浆材进入渗流管内进行渗透流动；
步骤3)、当渗流管下端地聚合物浆材停止渗出时停止计时，得到所述地聚合物浆材的渗流时间t；
步骤4)、称取量杯中渗出浆材的质量m1；根据式1和式2计算所述地聚合物浆材渗流的质量损失比和渗透速率：
Figure GDA0002060349550000021
Figure GDA0002060349550000022
式中：式中：r——质量损失比；
m——地聚合物浆材初始质量；
m0——倒入储浆管后剩余地聚合物浆材质量；
m1——渗流后浆材剩余质量；
ν——地聚合物浆材的渗透系数；
V——储浆管内地聚合物浆材的体积；
Figure GDA0002060349550000031
——填料的孔隙度；
A——渗流管的截面面积；
t——渗流时间。
进一步的，渗流管内的填料使用前保持干燥洁净。
进一步的，步骤3)中，当渗流管下端滴落浆材时间间隔超过5s即停止计时，得到所述地聚合物浆材的渗流时间t。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置，利用储浆管、渗流管和量杯组成测测试装置，将地聚合物浆材从储浆管通过渗流管进行渗流，利用储浆管保证地聚合物浆材的原始体积，通过在渗流管内填充填料模拟地聚合物浆材渗流环境，储浆管与渗流管通过连接管连通，利用储浆管和渗流管可对不同材料、配合比、外加剂等引起的地聚合物浆材流动性差异进行测试。本装置结构简单，测量结果精确，灵敏度高，测量范围广，操作简单。
本发明一种地聚合物浆材渗透流动性能测试方法，通过称取质量为m的地聚合物浆材，将所称取的地聚合物浆材倒至储浆管内使储浆管内地聚合物浆材达到体积V，称取剩余地聚合物浆材质量为m0，打开浆材控制阀，开始计时，使地聚合物浆材进入渗流管内进行渗透流动；当渗流管下端地聚合物浆材停止渗出时停止计时，得到所述地聚合物浆材的渗流时间t；称取量杯中渗出浆材的质量m1；根据式1和式2计算所述地聚合物浆材渗流的质量损失比和渗透速率，测量结果精确，数据统计误差小，能够快速测量得到地聚合物浆材渗透流动性能参数，通过采用本发明所述装置和方法所得的质量损失比r和渗流速度ν，可以准确评价地聚合物浆材在砾石填料中渗透流动性能，而且测试装置简单易操作，适合广泛运用于地聚合物浆材的渗透流动性能测定和评价，有利于地聚合物浆材在渗透注浆工程中的推广及运用。。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明实施例储浆管结构示意图；
图3为底盖结构示意图。
其中，1、支架；2、支杆；3、储浆管；4、刻度线；5、地聚合物浆材；6、浆材控制阀；7、连接管；8、渗流管；9、填料；10、底盖；11、量杯；12、筛网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种地聚合物浆材渗透流动性能测试装置，包括储浆管3、渗流管8和量杯，储浆管3和渗流管8均通过固定架固定安装，储浆管3下端设有出浆口，渗流管8上端设有进料口，储浆管3的出浆口与渗流管8的进料口通过连接管7连通，连接管7上设有浆材控制阀6，浆材控制阀6用于控制储浆管3内的浆料流速，渗流管8内填充有填料9，渗流管8下端设有带有筛网12的底盖10；量杯设置于渗流管8下端；
连接管7两端分别于储浆管3和渗流管8通过螺纹密封连接；
储浆管3采用透明储浆管，储浆管3表面设有刻度线4；
底盖10与筛网12通过螺纹连接；
固定架包括竖直设置的支架1以及两个垂直固定于支架1上的支杆2，储浆管3和渗流管8分别固定在两个支杆2上；
填料9使用过方孔筛后粒径为4.75-9.5mm的砾石，筛网12最大孔径小于填料9最小粒径；
结合如下实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
所述储浆管3通过支架1和支杆2悬空固定，将渗流管8悬于量杯11中轴线之上，保证浆材流出后进入量杯11测量质量。所采用的储浆管3内径100mm，高80mm，储浆管3内最大可储浆628ml；储浆管管壁设有500ml刻度线4；连接管7内径为10mm，高30mm，连接管7两端通过螺旋纹连接储浆管3底端和渗流管8顶端；连接管7与储浆管3连接处设置有浆材控制阀6，浆材控制阀6控制浆材的流动；渗流管8内径为50mm，高80mm，渗流管8管内添加填料9；底盖10外径60mm，底盖10中有的筛网12，所选筛网孔径为0.3mm；填料9使用过方孔筛后粒径为4.75-9.5mm的砾石，经过清洗干燥后填入渗流管8；量杯11置于出浆管正下方，量杯11规格为500ml量杯。
1)按照表1配合比称取各种原材料制备地聚合物浆材；
2)在渗流管内添加的干燥洁净的填料，称取质量为m的地聚合物浆材，将所称取的地聚合物浆材倒至储浆管3储浆管500ml刻度线后称取剩余地聚合物浆材质量为m0，打开浆材控制阀，开始计时，使地聚合物浆材进入渗流管内进行渗透流动；
3)当地聚合物浆材停止渗出时停止计时，本实施例中，当渗流管下端滴落浆材时间间隔超过5s即停止计时，即认为渗流管浆材停止渗出，得到所述地聚合物浆材的渗流时间t；
4)称取量杯中渗出浆材的质量m1；根据式1和式2计算所述地聚合物浆材渗流的质量损失比和渗透速率：
Figure GDA0002060349550000051
Figure GDA0002060349550000052
式中：r——质量损失比，％；
m——地聚合物浆材初始质量，g
m0——倒入储浆管后剩余地聚合物浆材质量，g；
m1——渗流后浆材剩余质量，g；
ν——地聚合物浆材的渗透系数，cm/s；
V——储浆管内地聚合物浆材的体积，本实施例取500ml，；
Figure GDA0002060349550000061
——粒径4.75-9.5mm填料的孔隙度，本实施例取0.48；
A——渗流管的截面面积，本实施例取25πcm2；
t——渗流时间，s。
参照GB/T 0505-2005《水泥浆体流动度测试方法(倒锥法)》的试验要求，获取500ml地聚合物浆液的浆体流动时间作为对照指标；
将实验结果填入表1。
表1地聚合物浆材配合比及测试结果
Figure GDA0002060349550000062
从试验结果可以看出，不同地聚合物浆材的粘度和流动性有一定差异，从浆材流动度指标可以得出不同地聚合物浆材流动性差异。但流动度指标不能反映出渗透注浆时地聚合物浆材渗透流动状况。通过采用本发明所述装置和方法所得的质量损失比r和渗流速度ν，可以准确评价地聚合物浆材在砾石填料中渗透流动性能，尤其是流动度相差不大的2号和4号浆材，在渗流速度和质量损失比上有较大差异，这是由于4号粉煤灰掺量大、粒径较大对渗流性能有一定影响，但以流动度指标不能有效评价。质量损失比r和渗流速度ν能有效对不同地聚合物浆材渗透流动性能进一步准确的评价，能有效筛选流动性良好但渗透流动性能不足的地聚合物浆材，而且测试装置简单易操作，适合广泛运用于地聚合物浆材的渗透流动性能测定和评价，有利于地聚合物浆材在渗透注浆工程中的推广及运用。

Claims (3)

1.一种基于地聚合物浆材渗透流动性能测试装置的地聚合物浆材渗透流动性能测试方法，其特征在于，所述地聚合物浆材渗透流动性能测试装置包括储浆管(3)、渗流管(8)和量杯，储浆管(3)和渗流管(8)均通过固定架固定安装，储浆管(3)下端设有出浆口，渗流管(8)上端设有进料口，储浆管(3)的出浆口与渗流管(8)的进料口通过连接管(7)连通，连接管(7)上设有浆材控制阀(6)，渗流管(8)内填充有填料(9)，渗流管(8)下端设有带有筛网(12)的底盖(10)，量杯设置于渗流管(8)下端，连接管(7)两端分别于储浆管(3)和渗流管(8)通过螺纹密封连接，储浆管(3)采用透明储浆管，储浆管(3)表面设有刻度线(4)，底盖(10)与筛网(12)通过螺纹连接，筛网(12)最大孔径小于填料(9)最小粒径，填料(9)使用过方孔筛后粒径为4.75-9.5mm的砾石；包括以下步骤：
步骤1)、按照试验设计配合比制备不同地聚合物注浆材料；
步骤2)、称取质量为m的地聚合物浆材，将所称取的地聚合物浆材倒至储浆管内使储浆管内地聚合物浆材达到体积V，称取剩余地聚合物浆材质量为m0，打开浆材控制阀，开始计时，使地聚合物浆材进入渗流管内进行渗透流动；
步骤3)、当渗流管下端滴落浆材时间间隔超过5s即停止计时，得到所述地聚合物浆材的渗流时间t；
步骤4)、称取量杯中渗出浆材的质量m1；根据式1和式2计算所述地聚合物浆材渗流的质量损失比和渗透速率：
Figure FDA0003439866580000011
Figure FDA0003439866580000012
式中：式中：r——质量损失比；
m——地聚合物浆材初始质量；
m0——倒入储浆管后剩余地聚合物浆材质量；
m1——渗流后浆材剩余质量；
ν——地聚合物浆材的渗透系数；
V——储浆管内地聚合物浆材的体积；
Figure FDA0003439866580000021
——填料的孔隙度；
A——渗流管的截面面积；
t——渗流时间。
2.根据权利要求1所述的一种地聚合物浆材渗透流动性能测试方法，其特征在于，固定架包括竖直设置的支架(1)以及两个垂直固定于支架(1)上的支杆(2)，储浆管(3)和渗流管(8)分别固定在两个支杆(2)上。
3.根据权利要求1所述的一种地聚合物浆材渗透流动性能测试方法，其特征在于，渗流管内的填料使用前保持干燥洁净。
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