CN110174312A - 一种适用于高温高压试验的装置及覆膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于高温高压试验的装置，包括上垫块、下垫块和试样，所述试样放置于上垫块和下垫块之间；所述上垫块的外表面设有上密封结构；所述下垫块的外表面设有下密封结构；所述装置还包括常温热缩管，所述常温热缩管的上端位于上垫块的边缘和上密封结构之间，所述常温热缩管的下端位于下垫块的边缘和下密封结构之间；所述常温热缩管的外表面设有FEP铁氟龙热缩管。本发明还涉及一种适用于高温高压试验的覆膜方法，本发明结构合理，使用方便，具备密封性好、实验过程中不易破损和操作方便等优点。

Description

一种适用于高温高压试验的装置及覆膜方法

技术领域

本发明涉及覆膜技术领域，具体是一种适用于高温高压试验的装置及覆膜方法。

背景技术

深部工程岩体处于高温、高压、高渗流的“三高”环境，为在室内开展模拟深部环境下的岩石力学测试，从而为深部岩体工程建设和运营提供基础数据和理论指导，就必须进行高温高压三轴试验。

岩石三轴试验，主要是通过加温、硅油加压来模拟高温高压赋存环境，并在三向应力状态下测定岩石的强度和变形的一种方法。通过这个试验，我们可以测定出不同围压下岩石的变形强度参数，为深层地基、地下硐室、岩质滑坡等岩体类工程提供重要的力学参数信息。因此，试验所得数据的准确性十分重要。而在岩石三轴试验中，试样的密封性直接影响着测试数据的真实性和可靠性，所以密封试样的覆膜方法起着至关重要的作用。

然而，目前在岩石三轴试验中常规的试样的覆膜方法存在以下缺点：

1. 使用在岩石试样表面涂一层石蜡或者环氧树脂的方式进行密封。由于在加载过程中岩石会产生扩容，极易导致硅油渗入试样中，最终影响测试数据；

2. 使用FEP铁氟龙热缩管进行密封。FEP铁氟龙热缩管具有抗冲击性、抗蠕变性好和低温柔韧性高，能够极好地耐高低温、耐油及化学试剂腐蚀的优点，因此被广泛用来包裹在试样表面从而起到密封的作用；但是其在高温下表现出较为明显的脆性，实验中容易发生破坏，从而导致试样与硅油接触，既影响了试验结果，又污染了硅油。

综上所述，目前急需一种能够保证试样密封性和安全性的覆膜方法。本发明提供了一种高温高压下不易破损且操作方便快捷的装置及覆膜方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于高温高压试验的装置。

本发明的另一目的是提供一种适用于高温高压试验且不易破损的覆膜方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种适用于高温高压试验的装置，包括上垫块、下垫块和试样，所述试样放置于上垫块和下垫块之间；所述上垫块的外表面设有上密封结构；所述下垫块的外表面设有下密封结构；所述装置还包括常温热缩管，所述常温热缩管的上端位于上垫块的边缘和上密封结构之间，所述常温热缩管的下端位于下垫块的边缘和下密封结构之间；所述常温热缩管的外表面设有FEP铁氟龙热缩管。

通过上述技术方案，利用常温热缩管的变形能力强的特点，将常温热缩管贴合在试样表面作为缓冲层，可以降低高温环境下，试样的局部不规则变形对FEP铁氟龙热缩管带来的破损风险，达到了保证试样安全，使其不易被硅油污染从而影响实验结果的效果；综上，密封结构的设计达到了提升试验时试样的密封性的效果。

优选的，所述上密封结构和下密封结构为不锈钢卡箍。

通过上述技术方案，所述不锈钢卡箍的形状与上垫块、下垫块的结构相吻合，达到了提高密封性的效果。

优选的，所述上垫块和下垫块设置了容纳所述不锈钢卡箍的凹槽。

通过上述技术方案，减小了所述不锈钢卡箍与上垫块、下垫块的外表面的空隙，达到了提高密封性的效果。

优选的，所述装置还包括旋转底座，所述旋转底座与下垫块的下端固定连接。

通过上述技术方案，所述旋转底座使安装各装置的操作更加方便，达到了提升使用便捷度的效果。

优选的，所述常温热缩管的直径比所述的试样的直径大0.6 mm。

优选的，所述FEP铁氟龙热缩管的直径与所述常温热缩管的直径相同；所述FEP铁氟龙热缩管的长度比所述常温热缩管的长度长。

通过上述技术方案，该装置中的FEP铁氟龙热缩管的长度长于常温热缩管，使常温热缩管被完全包覆，也避免了其在高温下因接触硅油导致性能弱化，提高了所述FEP铁氟龙热缩管和常温热缩管的贴合程度。

一种适用于高温高压试验的覆膜方法，包括以下步骤：

1）将试样放在上垫块和下垫块之间，同时在所述上垫块的外表面设置上密封结构，在所述下垫块的外表面设置下密封结构；通过这样的设计，可以提高试样的密封性，从而提高试验效果和所得数据的准确性；

2）截取常温热缩管，并将其作为缓冲层套在所述试样的外表面，使所述常温热缩管完全包裹住上密封结构和下密封结构；所述常温热缩管具有高韧性、耐弯曲、收缩块、绝缘、防水等特点，使用其包裹所述试样可以提高试样的密封性；

3）高温加热所述常温热缩管，使其收缩并紧贴所述上垫块、试样和下垫块的外表面；

4）选取FEP铁氟龙热缩管，将所述FEP铁氟龙热缩管套在常温热缩管的外侧，因为所述常温热缩管的适用温度范围为-55℃~125℃，因此在进行高温试验时使用所述常温热缩管包裹的试样不能直接与硅油接触，使用所述FEP铁氟龙热缩管包裹在常温热缩管的外表面，可以提升其耐高温的性能；

5）高温加热所述FEP铁氟龙热缩管，使所述铁氟龙热缩管完全贴合在常温热缩管的外表面；

6）使用密封胶带缠绕所述FEP铁氟龙热缩管的边缘与上垫块、下垫块接触的部位，从而减小所述接触的部位的空隙，增强密封性；

7）得到所述装置。

优选的，所述步骤1）所得的中间装置放置于旋转底座上。

优选的，在步骤3）中，使用热风枪为所述常温热缩管提供高温，在加热时匀速旋转所述旋转底座；在步骤4）中，使用热风枪为FEP铁氟龙热缩管提供高温，在加热时匀速旋转所述旋转底座。

通过上述技术方案，所述常温热缩管和FEP铁氟龙热缩管在各个方向上的外表面可以均匀受热收缩，从而提升试样处理的质量，达到了避免所述常温热缩管和FEP铁氟龙热缩管因受热不均而影响试验结果的效果。

本发明的有益效果是：

1. 本发明的一种适用于高温高压试验的装置及覆膜方法，在所述上垫块和下垫块的外表面设置了密封结构，减小了所述常温热缩管和FEP铁氟龙热缩管与外表面的间隙，达到了提升密封性的效果。

2. 本发明的一种适用于高温高压试验的装置及覆膜方法，将所述常温热缩管作为缓冲层贴合在试样上从而填补了试样局部不规则的变形，防止了贴在其外侧的所述FEP铁氟龙热缩管在高温环境下被破坏；与此同时，FEP铁氟龙热缩管将常温热缩管完全包覆，也解决了所述常温热缩管直接与硅油接触导致性能退化的问题，在提高密封性的同时也防止了所述FEP铁氟龙热缩管破损从而污染试样和硅油的问题。

3. 本发明的一种适用于高温高压试验的装置及镀膜方法，添加了旋转底座，在加热热缩管时，保证了所述热缩管各个方向外表面能够均匀受热，提高了覆膜的质量。

附图说明

图1为一种适用于高温高压试验的装置的主视图；

图2为所述中间装置和旋转底座的结构示意图；

图3为实验组试样的应力应变图；

图4为对照组试样的应力应变图；

图中，1、上垫块；2、上密封结构；3、试样；4、下密封结构；5、下垫块；6、旋转底座；7、常温热缩管；8、FEP铁氟龙热缩管。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

一种适用于高温高压试验的镀膜装置，包括上垫块、下垫块和长度为100 mm，直径为50mm的岩石试样。试样放置于上垫块和下垫块之间，上垫块和下垫块的外表面设有不锈钢卡箍和用于容纳不锈钢卡箍的凹槽；下垫块的下端与旋转底座通过螺丝固定连接。上垫块和下垫块的外表面设有长度为200 mm，直径为50.6 mm的常温热缩管，常温热缩管完全包裹上、下垫块的O型密封圈；常温热缩管的外表面设有取长度为220 mm，直径为50.6 mm的FEP铁氟龙热缩管。

实施例2

一种适用于高温高压试验的覆膜装置的使用方法，包括以下步骤：

1）将长度为100 mm，直径为50 mm的岩石试样放在上垫块和下垫块之间，同时在上垫块和下垫块的外表面的凹槽里套上不锈钢卡箍；

2）将设有不锈钢卡箍的上、下垫块以及试样放置于旋转底座上；

3）截取长度为200 mm，直径为50.6 mm的常温热缩管，并将其套在试样的外表面，使所述常温热缩管完全包裹上垫块和下垫块的不锈钢卡箍；

4）使用热风机高温加热常温热缩管，同时匀速转动旋转底座，使常温热缩管收缩并紧贴所述上垫块、试样和下垫块的外表面；

5）选取长度为220 mm，直径为50.6 mm的FEP铁氟龙热缩管，将FEP铁氟龙热缩管套在常温热缩管的外侧；

6）使用热风机高温加热FEP铁氟龙热缩管，同时匀速转动旋转底座，使铁氟龙热缩管完全贴合在常温热缩管的外表面；

7）使用密封胶带缠绕所述FEP铁氟龙热缩管的边缘与上垫块、下垫块接触的部位；

8）将试样放入MTS815岩石力学试验机进行测试。

试验效果

为了验证本发明的覆膜方法对试样密封性和安全性的提高效果，进行了对照试验。试验将两块长度为100 mm，直径为50 mm的岩石样品分为实验组和对照组，并将其放入相同温度和压力的环境中进行岩石三轴试验。其中实验组采用了本实施例1中的镀膜方法，对照组采用了仅在上、下垫块以及试样的外表面贴合FEP铁氟龙热缩管的镀膜方法。

结果如图2和图3所示，当实验组和对照组的试样达到应力峰值后，实验组出现完整的屈服区，而对照组则完全看不见屈服区。这是由于对照组进行试验时，FEP铁氟龙热缩管发生损坏，导致试样与硅油接触，在污染了硅油的同时也严重干扰了试验结果。

由此表明，本发明的覆膜方法可以提升试样的密封性和安全性，从而防止试样与硅油接触，提升试验结果的准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种适用于高温高压试验的装置，包括上垫块、下垫块和试样，所述试样放置于上垫块和下垫块之间；其特征在于：所述上垫块的外表面设有上密封结构；所述下垫块的外表面设有下密封结构；所述装置还包括常温热缩管，所述常温热缩管的上端位于上垫块的边缘和上密封结构之间，所述常温热缩管的下端位于下垫块的边缘和下密封结构之间；所述常温热缩管的外表面设有FEP铁氟龙热缩管。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压试验的装置，其特征在于：所述上密封结构和下密封结构为不锈钢卡箍。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于高温高压试验的装置，其特征在于：所述上垫块和下垫块设置了容纳所述不锈钢卡箍的凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压试验的装置，其特征在于：所述装置还包括旋转底座，所述旋转底座与下垫块的下端固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压试验的装置，其特征在于：所述常温热缩管的直径比所述的试样的直径大0.6 mm。

6.根据权利要求1所述的一种适用于高温高压试验的装置，其特征在于：所述FEP铁氟龙热缩管的直径与所述常温热缩管的直径相同；所述FEP铁氟龙热缩管的长度比所述常温热缩管的长度长。

7.一种适用于高温高压试验的覆膜方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将试样放在上垫块和下垫块之间，同时在所述上垫块的外表面设置上密封结构，在所述下垫块的外表面设置下密封结构；

2）截取常温热缩管，并将其套在所述试样的外表面，使所述常温热缩管完全包裹住上密封结构和下密封结构；

3）高温加热所述常温热缩管，使其收缩并紧贴所述上垫块、试样和下垫块的外表面；

4）选取FEP铁氟龙热缩管，将所述FEP铁氟龙热缩管套在常温热缩管的外侧；

5）高温加热所述FEP铁氟龙热缩管，使所述铁氟龙热缩管完全贴合在常温热缩管的外表面；

6）使用密封胶带缠绕所述FEP铁氟龙热缩管的边缘与上垫块、下垫块接触的部位；

7）得到所述试验装置。

8.根据权利要求7所述的一种适用于高温高压试验的覆膜方法，其特征在于：所述步骤1）所得的中间装置放置于旋转底座上。

9.根据权利要求8所述的一种适用于高温高压试验的覆膜方法，其特征在于：在步骤3）中，使用热风枪为所述常温热缩管提供高温，在加热时匀速旋转所述旋转底座；在步骤4）中，使用热风枪为FEP铁氟龙热缩管提供高温，在加热时匀速旋转所述旋转底座。