一種注漿材料使用壽命的測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種注漿材料使用壽命的測試裝置。為了能夠準(zhǔn)確地測試出注漿材料使用壽命，所述注漿材料使用壽命的測試裝置包括—浸泡槽，具有用于盛放腐蝕性溶液和注漿材料制成的試件的封閉腔體；—加熱元件，用于加熱浸泡槽內(nèi)的腐蝕性溶液；—酸度計，用于測量浸泡槽內(nèi)的腐蝕性溶液的酸堿度。通過本實(shí)用新型的測試裝置，可以定期對取樣試件進(jìn)行強(qiáng)度測試，并模擬出強(qiáng)度衰減與時間的關(guān)系，從而測算出試件的使用壽命。
【專利說明】一種注漿材料使用壽命的測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種注漿材料使用壽命的測試裝置，特別是涉及一種使用化學(xué)反 應(yīng)動力學(xué)原理對水泥類注漿材料使用壽命進(jìn)行測試的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 注漿作為一種特殊的施工方法，在土木、水利、礦山、交通等許多領(lǐng)域中得到了廣 泛的應(yīng)用。在修建隧道時，常用注漿法加固隧道周圍松散軟弱圍巖，充填巖體中的空隙，限 制地下水的流動以控制施工現(xiàn)場巖土體的位移和塌方等。
[0003] 由于在海水、湖水、鹽沼水、地下水、某些工業(yè)污水及流經(jīng)高爐礦渣或煤渣的水中 常含有各種酸類和鹽類，注漿漿液長期接觸上述幾種類型的地下水后，漿液結(jié)石體就會被 侵蝕破壞，失去封堵地下水和加固巖土體的作用。要使隧道與地下工程能夠長期發(fā)揮作用， 不光要依靠結(jié)構(gòu)自身的穩(wěn)定性和耐久性，圍巖的穩(wěn)定性和抗?jié)B性也是一個關(guān)鍵因素。因此， 充填和滲透在巖層裂隙中漿液結(jié)石體的壽命，對于隧道與地下工程結(jié)構(gòu)能否長期安全使用 起著重要的作用。
[0004] 隨著地下工程的迅速發(fā)展，注漿材料的應(yīng)用越來越廣泛。但現(xiàn)階段對于注漿材料 的使用壽命及效果的評價還處于初級階段，許多工程進(jìn)行注漿之后往往不進(jìn)行效果檢測和 評估，或者進(jìn)行檢測評估時沒有科學(xué)有效的方法和指標(biāo)體系，這就造成了注漿的盲目性。對 于現(xiàn)階段高速發(fā)展的地下工程來說，使用未經(jīng)驗證的材料潛在的危險較多，竣工后期的工 程存在巨大的安全隱患，因此對于注漿材料的使用效果及壽命測試評價的研究工作亟待加 強(qiáng)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 為了能夠準(zhǔn)確地測試出注漿材料使用壽命，本實(shí)用新型旨在提供一種注漿材料使 用壽命的測試裝置，通過該測試裝置，可以定期對取樣試件進(jìn)行強(qiáng)度測試，并模擬出強(qiáng)度衰 減與時間的關(guān)系，從而測算出試件的使用壽命。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種注衆(zhòng)材料使用壽命的測試裝置，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，包括
[0008] 一浸泡槽，具有用于盛放腐蝕性溶液和注漿材料制成的試件的封閉腔體；
[0009] -加熱元件，用于加熱浸泡槽內(nèi)的腐蝕性溶液；
[0010] 一酸度計，用于測量浸泡槽內(nèi)的腐蝕性溶液的酸堿度；
[0011] 所述加熱元件裝在浸泡槽槽外底部。
[0012] 由此，將試件置于封閉的浸泡槽內(nèi)，通過保持酸度計觀察并保持腐蝕性溶液酸度 恒定，加熱腐蝕性溶液，達(dá)到加速腐蝕試件的目的。
[0013] 以下為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案：
[0014] 進(jìn)一步地，所述浸泡槽與一循環(huán)水泵相連，用于使浸泡的腐蝕溶液循環(huán)流動，加快 腐蝕過程。
[0015] 優(yōu)選地，所述浸泡槽內(nèi)裝有支架，所述試件置于支架上，由此，可使得結(jié)石體試塊 各表面充分與腐蝕性溶液接觸。
[0016] 進(jìn)一步地，所述加熱元件為電熱絲。
[0017] 藉由上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的注漿材料使用壽命測試裝置不但可以對腐蝕性溶液 進(jìn)行循環(huán)流動，而且還可以加熱升溫，定期補(bǔ)充消耗的溶液，保持溶液的酸堿度恒定，并且 能夠準(zhǔn)確計算出注漿材料使用壽命。
[0018] 在將漿液結(jié)石體試塊放入測試儀后，注漿材料使用壽命測試儀通過酸度計等傳感 器來監(jiān)測溶液酸堿度的變化，并建立起結(jié)石體強(qiáng)度保持率、反應(yīng)時間的關(guān)系，通過腐蝕性 溶液對注漿材料的加速腐蝕過程，將注漿材料最終因強(qiáng)度衰竭而破壞的時間（注漿材料 的強(qiáng)度衰減到初始強(qiáng)度的50%的時間）--即注漿材料的使用壽命計算出來。可以利用 Arrhenius圖線，以高溫下材料的加速腐蝕試驗規(guī)律為基礎(chǔ)，應(yīng)用注漿材料腐蝕反應(yīng)的化學(xué) 動力學(xué)規(guī)律，推求常溫下注漿材料的腐蝕規(guī)律。
[0019] 注漿材料的腐蝕反應(yīng)一般為反應(yīng)級數(shù)為0、1或2的化學(xué)反應(yīng)，具體的反應(yīng)級數(shù)需 要試驗確定。由于無法預(yù)先知道注漿材料發(fā)生腐蝕反應(yīng)時的反應(yīng)級數(shù)，所以只有分別把表 1的第2欄中的各個函數(shù)（X = 1 _ kt 0級；X = e_kt 1級；X = lAl+[A]Qkt) 2級）去擬合 試驗數(shù)據(jù)，其中偏差最?。ㄏ嚓P(guān)系數(shù)R2最大）的即為判定為反應(yīng)級數(shù)的方程，從而確定在 不同溫度下材料的反應(yīng)速率常數(shù)。作In(k)與相應(yīng)溫度1/T的Arrhenius數(shù)據(jù)圖形，進(jìn)行 線性擬合確定出方程ln(k) =a(l/T)+b，得到在所求溫度TQ下的反應(yīng)速度常量：k(TQ)= exp [a (1/TQ)+b]。求得反應(yīng)速度常量k (TQ)后，就可以計算出給定時間t的強(qiáng)度保持率：x⑴ =F(t)/F0。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：通過本實(shí)用新型的裝置，可以檢測處 各階段試件的腐蝕程度，從而根據(jù)所得檢測數(shù)據(jù)真實(shí)地模擬出注漿漿液結(jié)石體受環(huán)境中侵 蝕介質(zhì)的腐蝕過程，并通過腐蝕性溶液對注漿結(jié)石體的加速腐蝕過程，準(zhǔn)確、高效地測試出 結(jié)石體最終因強(qiáng)度衰竭破壞的時間--即注漿結(jié)石體的使用壽命。
[0021] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1水泥結(jié)石體使用壽命和強(qiáng)度的關(guān)系圖；
[0023] 圖 2 是 Arrhenius 圖線；
[0024] 圖3是不同溫度下普通水泥結(jié)石體強(qiáng)度保持率變化圖；
[0025] 圖4是本實(shí)用新型所述的測試裝置原理圖；
[0026] 在圖中
[0027] 1-浸泡槽；2-酸度計；3-計算單元；4-顯示單元；5-強(qiáng)度輸入單元；6-時間單元； 7-試件；11-上蓋；12-循環(huán)水泵；13-加熱元件；14-支架。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 一種注漿材料使用壽命的測試裝置，如圖4所示，包括浸泡槽1，用于盛放腐蝕性 溶液；加熱元件13,用于加熱浸泡槽內(nèi)的腐蝕性溶液，使其保持20?恒溫；酸度計2,用于測 量浸泡槽內(nèi)的腐蝕性溶液的酸堿度；計算單元3,用于固化計算公式，進(jìn)行計算工作；顯示 單元4,用于顯示結(jié)石體強(qiáng)度和酸堿度關(guān)系曲線圖、結(jié)石體強(qiáng)度和使用壽命的關(guān)系曲線圖、 時間、溶液的酸堿度以及測出的結(jié)石體的使用壽命。
[0029]采用上述裝置測試注漿材料使用壽命的步驟如下：
[0030] 1.選擇注漿材料；
[0031] 2_制備4〇mmX40mmX80mm漿液結(jié)石體試塊；
[0032] 3.將試樣脫模后，放入溫度為20±2°C，相對濕度為95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)28 天。測試試塊的初始強(qiáng)度，輸入儀器。
[0033] 4.將測試儀中的腐蝕溶液pH值調(diào)整為4,儀器自動補(bǔ)充酸液，保持浸泡液pH值不 變。將試塊放置在測試儀中，液面必須淹沒試塊。將腐蝕液溫度控制在45°C、60°C、75°C、 90°C 的。
[0034] 5.每隔40天取出試塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試。分別測定試塊40d，80d，120d，160d， 200d，240d，280d，320d，360d的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，將數(shù)據(jù)輸入儀器中。
[0035] 6.儀器自動計算各齡期試塊的強(qiáng)度保持率，計算得出試塊的使用壽命，并在儀器 顯示屏上顯示出來。
[0036] 應(yīng)用實(shí)例：注漿材料為425型普通水泥漿液
[0037] 在試驗室制作水灰比為0· 8,尺寸為40mmX40mmX80mm的水泥試塊，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng) 護(hù)至28天，然后將試塊分別放置到測試儀中浸泡，將溫度分別保持在45°C、60°C、75°C、 90°C的。水槽中的腐蝕液體采用pH值為4的鹽酸溶液，儀器自動補(bǔ)充酸液保持pH值不變。 得到結(jié)石體試塊強(qiáng)度衰減率隨時間的變化規(guī)律如圖3所示。
[0038] 儀器自動擬合曲線，可以得到不同溫度條件下，腐蝕反應(yīng)對應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)K， 見表2。
[0039] 表2各溫度下的反應(yīng)速度常數(shù)K
[0040]

【權(quán)利要求】
1. 一種注漿材料使用壽命的測試裝置，其特征在于，包括 一浸泡槽（1)，具有用于盛放腐蝕性溶液和注漿材料制成的試件（7)的封閉腔體； 一加熱元件（13)，用于加熱浸泡槽（1)內(nèi)的腐蝕性溶液； 一酸度計（2)，用于測量浸泡槽（1)內(nèi)的腐蝕性溶液的酸堿度； 所述加熱元件（13 )裝在浸泡槽（1)槽外底部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料使用壽命的測試裝置，其特征在于，所述浸泡槽（1) 與一循環(huán)水泵（12)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料使用壽命的測試裝置，其特征在于，所述浸泡槽（1) 內(nèi)裝有支架（14)，所述試件（7)置于支架（14)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的注漿材料使用壽命的測試裝置，其特征在于，所述加熱元件 (13)為電熱絲。
【文檔編號】G01N17/00GK204086091SQ201420380277
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】涂鵬, 胡育林, 張國祥, 馮樹榮, 吳文平 申請人:中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計研究院有限公司