CN116499825A - 一种试样酸碱渗透有压养护装置及其试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种试样酸碱渗透有压养护装置及其试验方法，养护装置包括：箱体，其两个侧面均设有一个进液管、一个出液管，且均设有阀门；箱体左侧设置密封门，其底部设有试样放置台，其顶部开设有一个加压孔，安装有可转动且可沿竖直方向移动的加压组件，加压孔处安装有密封圈组，通过施加荷载经上压头对试样进行加压，且上压头与试样和试样放置台中心重合；沿试样几何中心面设有阻隔膜，阻隔膜由固定架组固定，固定架组一侧与箱体相连，一侧与试样相连。养护箱封闭后，对上压头施压为试验提供上部荷载，阻隔膜、试样将箱内空间分割成两部分，通过进液管分别在两侧加入酸碱液体、蒸馏水，使得酸碱液对试样进行酸碱渗透。养护一段时间后，将酸碱液、蒸馏水从出液管放出，测量各自离子浓度，了解酸碱液对试样的渗透情况。
Description
技术领域
本发明涉及试验装置技术领域，更具体的说是设计一种试样酸碱渗透有压养护装置及其试验方法。
背景技术
在自然界中，地质岩体由于容易受到周围酸碱环境的影响发生崩解性渗透，造成岩体变形和破坏，严重影响地下矿山开采。
试样的养护是在研究混凝土、充填体等人工浇筑类岩石材料力学性能过程中不可或缺的一步。目前，试样浇筑完成脱模后，多数是放入恒温恒湿箱中养护，或者在三围压条件下养护，最后采用直剪仪对养护完成的试样进行单轴压缩试验。在实际环境下，人工浇筑类的岩石材料在承受顶部荷载的同时，或多或少会受到环境中酸碱液的渗透，而现有的养护装置未将酸碱渗透对试样的影响考虑在其中。为了更好地模拟人工浇筑类岩石材料在实际环境中受到酸碱渗透的影响，准确了解试样受酸碱渗透的情况，设计一种试样在养护过程中同时提供顶部荷载和酸碱渗透环境的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于提出一种试验酸碱渗透有压养护装置，解决模拟人工浇筑类岩石材料在实际工程中试样养护过程缺少酸碱渗透，难以还原酸碱渗透对试样影响的问题，使对试样的养护更接近实际。
本发明提供了一种试样酸碱渗透有压养护装置，包括：
试样养护箱体，其底部设置有试样放置台，其两个侧面均设有酸碱液进液管、蒸馏水进液管和酸碱液出液管、蒸馏水出液管；
密封门，养护箱左侧连接有密封门；
上压头，试样养护箱顶部中心位置开设由加压孔，加压孔处安装有密封圈组，上压头可转动且可沿竖直方向移动，且与试样放置台、试样中心重合；
阻隔膜，试样养护箱内部被试样和阻隔膜分割成两部分，一部分注入酸碱液，另一部分注入蒸馏水，阻隔膜由固定架组固定。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供一种试验酸碱渗透有压养护装置，试样养护箱封闭后，其箱体内部一侧为酸碱液、一侧为蒸馏水，在试样养护期间，为试验提供酸碱渗透环境及顶部荷载，并在养护完成后，取出酸碱液，测量离子浓度，了解酸碱渗透对试样的影响情况，实现了试样养护过程中具有酸碱渗透环境，还原了人工浇筑类岩石材料在实际工程中的酸碱渗透情况。
优选地，试样养护箱体外壳的材质为316L不锈钢。
优选地，试样放置台两侧具有20°～25°的坡度。
优选地，加压孔处设置有密封圈组，且加压孔与密封圈组之间涂有密封材料。
优选地，酸碱液进液管、蒸馏水进液管和酸碱液出液管、蒸馏水出液管均设置有截止阀，且酸碱液进液管、蒸馏水进液管与液压泵连接，酸碱液出液管、蒸馏水出液管与盛液容器连接。
优选地，试样放置台上设有垫片。
优选地，上压头底平面处涂抹有粘结剂。
优选地，阻隔膜为PTFE亲水膜。
优选地，固定架组的材质为特氟龙塑料，所述固定架组固定在试样放置台，其中固定架A、固定架D与箱体两个侧面连接，架固定架B、固定架C与试样连接。
本发明的另一个目的在于提供一种基于上述试验酸碱渗透有压养护装置的试验方法，包括以下步骤：
步骤一、打开密封门，在固定架组内侧及上压头底平面涂抹一层粘结剂，将浇筑完成的试样脱模取出后，放入养护箱内的试样放置台上，并用固定架卡住试样；调整上压头，使上压头紧贴试样顶部，保证上压头、试样和试样放置台中心线重合，并对上压头顶部施以一定的荷载，然后关闭密封门，拧紧螺栓；
步骤二、打开进液管阀门、关闭出液管阀门，通过外部的液压泵机分别将酸碱液和蒸馏水压入养护箱内，使养护箱内一侧注入酸碱液、一侧注入蒸馏水，待其淹没试样后关闭进液管阀门；让两侧溶液保持稳定，养护7天；
步骤三、养护完成后，打开出液管阀门，使得酸碱液、蒸馏水分别流入盛液容器中，测出酸碱液溶液中离子浓度，了解酸碱液对试样的渗透情况。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供一种试验酸碱渗透有压养护装置，试样养护箱封闭后，其箱体内部一侧为酸碱液、一侧为蒸馏水，在试样养护期间，为试验提供酸碱渗透环境及顶部荷载，并在养护完成后，取出酸碱液，测量离子浓度，了解酸碱渗透对试样的影响情况，操作简单方便，模拟情况更接近真实情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种试样酸碱渗透有压养护装置的正视图；
图2附图为本发明提供的一种试样酸碱渗透有压养护装置的剖视图；
图3附图为本发明提供的一种试样酸碱渗透有压养护装置的俯视图；
图4附图示出了阻隔膜、固定架组的安装示意图；
图中：100－试样养护箱体，101－试样放置台，102－酸碱液进液管，103－酸碱液出液管，104－蒸馏水进液管，105－蒸馏水出液管，200－密封门，300－上压头，301－密封圈组，400－试样，500－阻隔膜，600－固定架组，601－固定架A，602－固定架B，603－固定架C，604－固定架D，700－粘结剂。
实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参见附图1－4，本发明提供了一种试验酸碱渗透有压养护装置，包括：
试样养护箱体100，其底部设置有试样放置台101，其两个侧面均设有酸碱液进液管102、蒸馏水进液管104和酸碱液出液管103、蒸馏水出液管105；
密封门200，试样养护箱100左侧连接有密封门200；
上压头300，试样养护箱100顶部中心位置开设由加压孔，加压孔处安装有密封圈组301，上压头300可转动且可沿竖直方向移动，且与试样放置台101、试样400中心重合；
阻隔膜500，试样养护箱100内部被试样400和阻隔膜500分割成两部分，一部分注入酸碱液，另一部分注入蒸馏水，阻隔膜由固定架组600固定。
本发明公开提供一种试验酸碱渗透有压养护装置，试样养护箱封闭后，其箱体内部一侧为酸碱液、一侧为蒸馏水，在试样养护期间，为试验提供酸碱渗透环境及顶部荷载，并在养护完成后，取出酸碱液，测量离子浓度，了解酸碱渗透对试样的影响情况，实现了试样养护过程中具有酸碱渗透环境，还原了人工浇筑类岩石材料在实际工程中的酸碱渗透情况。
其中试样养护箱体可以为长度为400mm，宽度为300mm，高度为200mm，箱体的壁厚为20mm的316L不锈钢，密封门与箱体之间设有橡胶方形垫圈，密封门的四个角均使用螺栓固定。
有利的是，试样放置台101两侧具有20°～25°的坡度，方便酸碱液、蒸馏水从酸碱液出液管103、蒸馏水105出液管排除。
有利的是，加压孔处设置有密封圈组301，且加压孔与密封圈组之间涂有密封材料，保证的箱体的密封性。
有利的是酸碱液进液管102、蒸馏水进液管104和酸碱液出液管103、蒸馏水出液管105均设置有截止阀；且酸碱液进液管102、蒸馏水进液管104与液压泵连接，酸碱液出液管103、蒸馏水出液管105与盛液容器连接，进液管、出液管的管径均为40－50mm。
有利的是，试样放置台101上设有垫片，垫片的材质为低碳钢。
有利的是，上压头300底平面处涂抹有粘结剂700，确保上压头与试样之间无缝隙。
更有利的是，阻隔膜 500为PTFE亲水膜。
上述实施例中，固定架组600的材质为特氟龙塑料，固定架组600固定在试样放置台101，其中固定架A601、固定架D604与箱体两个侧面连接，固定架B602、固定架C603与试样400连接。
本发明提供的试样酸碱渗透有压养护装置的试验方法，包括如下步骤：
步骤一、打开密封门，在固定架组内侧及上压头底平面涂抹一层粘结剂，将浇筑完成的试样脱模取出后，放入养护箱内的试样放置台上，并用固定架卡住试样；调整上压头，使上压头紧贴试样顶部，保证上压头、试样和试样放置台中心线重合，并对上压头顶部施以一定的荷载，然后关闭密封门，拧紧螺栓；
步骤二、打开进液管阀门、关闭出液管阀门，通过外部的液压泵机分别将酸碱液和蒸馏水压入养护箱内，使养护箱内一侧注入酸碱液、一侧注入蒸馏水，待淹没试样后关闭进液管阀门；让两侧溶液保持稳定，养护7天；
步骤三、养护完成后，打开出液管阀门，使得酸碱液、蒸馏水分别流入盛液容器中，测出酸碱液溶液中离子浓度，了解酸碱液对试样的渗透情况。
采用的试验方法以弱酸（醋酸溶液）为例，具体如下：
打开密封门，在固定架组内侧及上压头底平面涂抹一层粘结剂，将浇筑完成的试样脱模取出后，放入养护箱内的试样放置台上，并用固定架卡住试样；调整上压头，使上压头紧贴试样顶部，保证上压头、试样和试样放置台中心线重合，并对上压头顶部施以200KN的荷载，然后关闭密封门，拧紧螺栓；
打开进液管阀门、关闭出液管阀门，通过外部的液压泵机分别将PH值在5.5～6.5之间的醋酸溶液和蒸馏水压入养护箱内，使养护箱内一侧注入弱酸（醋酸溶液）、一侧注入蒸馏水，待其淹没试样后关闭进液管阀门；让两侧溶液保持稳定，养护7天；
养护完成后，打开出液管阀门，使得弱酸（醋酸碱液）、蒸馏水分别流入盛液容器中，取10ml由出液管中排除的醋酸溶液于250ml的锥形瓶，加入10－15ml的水、2－3滴酚酞指示剂，摇匀，用NaOH溶液滴定至溶液呈微红，30s不褪色，根据计算公式CHCOOH=（VNaOH·CNaOH·MHCOOH）/VHCOOH
，式中CHCOOH为醋酸溶液浓度，VNaOH为滴定定所消耗的NaOH标液体积，CNaOH为所配置的NaOH溶液的体积，MHCOOH为醋酸的摩尔质量，VHCOOH为醋酸溶液的体积。w计算出酸碱液溶液中离子浓度，了解弱酸（醋酸酸液）对试样的渗透情况。
Claims (10)
1.一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，包括：
试样养护箱体（100），其底部设置有试样放置台（101），其两个侧面均设有酸碱液进液管（102）、蒸馏水进液管（104）和酸碱液出液管（103）、蒸馏水出液管（105）；
密封门（200），所述试样养护箱（100）左侧连接有密封门（200）；
上压头（300），所述试样养护箱（100）顶部中心位置开设由加压孔，所述加压孔处安装有密封圈组（301），所述上压头（300）可转动且可沿竖直方向移动，且与所述试样放置台（101）、试样（400）中心重合；
阻隔膜（500），所述试样养护箱（100）内部被试样（400）和阻隔膜（500）分割成两部分，一部分注入酸碱液，另一部分注入蒸馏水，阻隔膜由固定架组（600）固定。
2.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述试样养护箱体（100）外壳的材质为316L不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述试样放置台（101）两侧具有20°～25°的坡度。
4.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述加压孔处设置有密封圈组（301），且加压孔与密封圈组之间涂有密封材料。
5.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述酸碱液进液管（102）、蒸馏水进液管（104）和酸碱液出液管（103）、蒸馏水出液管（105）均设置有截止阀，且酸碱液进液管（102）、蒸馏水进液管（104）与液压泵连接，酸碱液出液管（103）、蒸馏水出液管（105）与盛液容器连接。
6.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述试样放置台（101）上设有垫片。
7.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述上压头（300）底平面处涂抹有粘结剂（700）。
8. 根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述阻隔膜（500）为PTFE亲水膜。
9.根据权利要求1所述的一种试样酸碱渗透有压养护装置，其特征在于，所述固定架组（600）的材质为特氟龙塑料，所述固定架组（600）固定在试样放置台（101），其中固定架A（601）、固定架D（604）与箱体两个侧面连接，固定架B（602）、固定架C（603）与试样（400）连接。
10.一种基于权利要求1-9任一所述的试样酸碱渗透有压养护装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、打开密封门，在固定架组内侧及上压头底平面涂抹一层粘结剂，将浇筑完成的试样脱模取出后，放入养护箱内的试样放置台上，并用固定架卡住试样；调整上压头，使上压头紧贴试样顶部，保证上压头、试样和试样放置台中心线重合，并对上压头顶部施以一定的荷载，然后关闭密封门，拧紧螺栓；
步骤二、打开进液管阀门、关闭出液管阀门，通过外部的液压泵机分别将酸碱液和蒸馏水压入养护箱内，使养护箱内一侧注入酸碱液、一侧注入蒸馏水，待其淹没试样后关闭进液管阀门；让两侧溶液保持稳定，养护7天；
步骤三、养护完成后，打开出液管阀门，使得酸碱液、蒸馏水分别流入盛液容器中，测出酸碱液溶液中离子浓度，了解酸碱液对试样的渗透情况。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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