【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于耐火澆注料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于評(píng)價(jià)噴射澆注料工作性能的測(cè)試裝置及使用該裝置的測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

不定形耐火材料由于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、施工方便、能源消耗低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于煉鐵、煉鋼、建材、有色等領(lǐng)域，并成為未來耐火材料的發(fā)展方向。隨著工業(yè)化使用性能要求，施工方式越來越多樣化，不定形耐火材料的種類也在與日俱增。近年來，噴射澆注料因?yàn)榫哂袆趧?dòng)強(qiáng)度低、施工效率高以及可遠(yuǎn)距離泵送等優(yōu)點(diǎn)，逐漸廣泛應(yīng)用于高爐、高爐出鐵溝、魚雷罐、中間包、加熱爐、焚燒爐、水泥窯等場(chǎng)合。噴射澆注料施工過程主要涉及管道輸送和噴槍噴射兩個(gè)方面，其中良好、穩(wěn)定的管道輸送是噴射澆注料能夠順利施工的關(guān)鍵過程。噴射施工效果及使用效果良好的材料需要其在管道運(yùn)輸過程中能夠持續(xù)暢通而不堵塞管道，并保持穩(wěn)定的新拌狀態(tài)而不發(fā)生偏析，即整體保持良好的工作性能。

實(shí)際使用過程中，因?yàn)椴牧吓渲貌缓侠韺?dǎo)致噴射澆注料堵塞管道的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，影響施工效率；同時(shí)，由于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，配置不合理，攪拌均勻的澆注料也會(huì)出現(xiàn)偏析現(xiàn)象，導(dǎo)致噴射出來的材料高溫使用性能大大降低。因此，采用有效的評(píng)價(jià)噴射澆注料工作性能的方法至關(guān)重要。目前，關(guān)于噴射澆注料工作性能的評(píng)價(jià)方式，主要集中在采用測(cè)試自流值的方法，根據(jù)自流值的大小衡量材料工作性能的優(yōu)良。該方法雖然可在一定程度上反映出材料的流動(dòng)性，但是其測(cè)試方法偏離實(shí)際，無法反映噴射澆注料在管道中真實(shí)的流動(dòng)狀態(tài)，往往給生產(chǎn)員人帶來誤導(dǎo)，給企業(yè)造成損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的噴射澆注料工作性能測(cè)試方法上存在的缺陷，本發(fā)明提出一種噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法，更加準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)噴射澆注料在管道中流動(dòng)的狀態(tài)。

本發(fā)明提供的一種噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置，包括透明的測(cè)試管道、活塞、支桿及加壓裝置；所述測(cè)試管道包括豎直管道、帶有刻度的水平管道及連通所述豎直管道與所述水平管道的連接管道；所述支桿一端與所述活塞相連接，另一端與所述加壓裝置相連接；所述活塞能夠伸入所述豎直管道并與所述豎直管道的內(nèi)壁密封配合；所述加壓裝置通過所述支桿使所述活塞沿所述豎直管道的內(nèi)壁上下滑動(dòng)；所述連接管道呈弧形且所述連接管道與所述水平管道的連接處設(shè)有閥門。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述豎直管道的內(nèi)徑為70-80mm，所述水平管道的內(nèi)徑為40-50mm。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述測(cè)試管道由pc材料制成。

本發(fā)明提供的一種基于上述噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置的噴射澆注料工作性能測(cè)試方法，包括以下步驟：

1)在所述閥門關(guān)閉的情況下，將一定量的噴射澆注料裝入所述豎直管道及所述連接管道內(nèi)，靜置使噴射澆注料填充均勻；

2)將所述活塞放入所述豎直管道內(nèi)并緩慢移動(dòng)所述活塞使其與噴射澆注料的上表面接觸；

3)打開所述閥門并同時(shí)讓所述加壓裝置向所述活塞施加一定的壓力；

4)待所述豎直管道內(nèi)的噴射澆注料流盡后，所述加壓裝置停止向所述活塞施加壓力，記錄水平管道內(nèi)噴射澆注料的流動(dòng)距離及流動(dòng)時(shí)間；

5)調(diào)整所述加壓裝置向所述活塞施加的壓力的大小，重復(fù)步驟1)至步驟4)；

6)對(duì)步驟1)至步驟5)獲得的一系列流動(dòng)距離、流動(dòng)時(shí)間及相對(duì)應(yīng)的壓力進(jìn)行處理，得到壓力與流速的關(guān)系。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟6)中，壓力與流速的關(guān)系式為p＝k0+μ·f(v)，其中，k0與μ反映試樣在管道內(nèi)流動(dòng)的難易程度。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，將步驟5)完成后獲得的帶有噴射澆注料的水平管道進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、烘干，然后分段切開，觀察橫截面上顆粒的分布及靠近所述水平管道內(nèi)壁處形成的潤(rùn)滑層，判斷噴射澆注料在流動(dòng)中的偏析情況。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述加壓裝置每次施加于所述活塞上的壓力是恒定的，壓力范圍是0-2mpa。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟1)中，每次裝入所述連接管道及所述豎直管道內(nèi)的噴射澆注料的質(zhì)量為3-6kg。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，步驟1)中，將噴射澆注料裝入所述連接管道及所述豎直管道內(nèi)后，靜置15-30s使噴射澆注料填充均勻。

本發(fā)明提供的噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法能夠模擬噴射澆注料在管道內(nèi)的流動(dòng)情況，通過流動(dòng)的難易程度及流動(dòng)過程中顆粒的分布狀態(tài)，直觀反應(yīng)噴射澆注料的堵塞情況及偏析情況。該發(fā)明貼近實(shí)際應(yīng)用，得到的結(jié)果直觀可靠，能有效評(píng)價(jià)噴射澆注料在管道中的輸送性能，為噴射澆注料的設(shè)計(jì)提供評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而優(yōu)化噴射澆注料的配置，提高工作性能與使用性能。此外，還具有裝置簡(jiǎn)單，操作容易，維護(hù)方便，試樣需求量少，成本費(fèi)用較的優(yōu)點(diǎn)。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明提供的噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置的示意圖。

圖2為實(shí)施例1中噴射澆注料a在噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)示意圖。

圖3為實(shí)施例2中噴射澆注料b在噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置100，包括透明的測(cè)試管道10、活塞20、支桿30及加壓裝置40。

具體的，所述測(cè)試管道10包括豎直管道11、帶有刻度的水平管道12及連通所述豎直管道11與所述水平管道12的連接管道13。所述支桿30一端與所述活塞20相連接，另一端與所述加壓裝置40相連接。所述活塞20能夠從所述豎直管道11遠(yuǎn)離所述連接管道13的一端伸入所述豎直管道11并與所述豎直管道11的內(nèi)壁密封配合。所述加壓裝置40通過所述支桿30使所述活塞20沿所述豎直管道11的內(nèi)壁上下滑動(dòng)。所述連接管道13呈弧形且所述連接管道13與所述水平管道12的連接處設(shè)有閥門50。所述閥門50用于控制所述連接管道13與所述水平管道12之間是否連通，即當(dāng)所述閥門50打開時(shí)，所述連接管道13與所述水平管道12導(dǎo)通，當(dāng)所述閥門50關(guān)閉時(shí)，所述連接管道13與所述水平管道12不能導(dǎo)通。

優(yōu)選的，所述豎直管道11的內(nèi)徑為70-80mm，所述水平管道12的內(nèi)徑為40-50mm。所述測(cè)試管道10由具備高強(qiáng)度的pc(聚碳酸酯)材料制成。

本發(fā)明還提供一種噴射澆注料工作性能測(cè)試方法，該方法采用了上述噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置100并包括以下步驟：

1)在所述閥門50關(guān)閉的情況下，將一定量的噴射澆注料裝入所述豎直管道11及所述連接管道13內(nèi)，靜置使噴射澆注料填充均勻；

2)將所述活塞20放入所述豎直管道11內(nèi)并緩慢移動(dòng)所述活塞20使其與噴射澆注料的上表面接觸；

3)打開所述閥門50并同時(shí)讓所述加壓裝置40向所述活塞20施加一定的壓力；

4)待所述豎直管道11內(nèi)的噴射澆注料流盡后，所述加壓裝置40停止向所述活塞30施加壓力，記錄水平管道12內(nèi)噴射澆注料的流動(dòng)距離及流動(dòng)時(shí)間；

5)調(diào)整所述加壓裝置40向所述活塞20施加的壓力的大小，重復(fù)步驟1)至步驟4)；

6)對(duì)步驟1)至步驟5)獲得的一系列流動(dòng)距離、流動(dòng)時(shí)間及相對(duì)應(yīng)的壓力進(jìn)行處理，得到壓力與流速的關(guān)系。

具體的，所述加壓裝置40每次施加于所述活塞20上的壓力是恒定的，壓力范圍是0-2mpa。步驟1)中，每次裝入所述連接管道13及所述豎直管道11內(nèi)的噴射澆注料的質(zhì)量為3-6kg，且裝入后需要靜置15-30s使噴射澆注料填充均勻。

進(jìn)一步的，步驟6)中，壓力(p)與流速(v)的關(guān)系式為p＝k0+μ·f(v)，其中，k0與μ反映試樣在管道內(nèi)流動(dòng)的難易程度，預(yù)估堵塞管道的可能性。此外，將步驟5)完成后獲得的帶有噴射澆注料的水平管道進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、烘干，然后分段切開，可以觀察橫截面上顆粒的分布及靠近水所述平管道12內(nèi)壁處形成的潤(rùn)滑層，判斷噴射澆注料在流動(dòng)中的偏析情況。

本發(fā)明的原理在于：裝入所述豎直管道11內(nèi)的噴射澆注料試樣流經(jīng)弧形的連接管道13向水平管道12方向流動(dòng)，模擬了實(shí)際施工過程中噴射澆注料在管道內(nèi)的運(yùn)輸狀態(tài)；進(jìn)一步的，通過加壓裝置40對(duì)所述活塞20施加壓力達(dá)到對(duì)噴射澆注料加壓的目的，模擬了施工過程中的泵送壓力對(duì)噴射澆注料流動(dòng)狀態(tài)的影響；此外，基于噴射澆注料的流變學(xué)原理，通過記錄試樣在所述水平管道12內(nèi)的流動(dòng)距離及流動(dòng)時(shí)間，分析得到壓力與流速的數(shù)學(xué)關(guān)系式p＝k0+μf(v)，其中，k0(單位，pa)表示試樣在水平管道內(nèi)流動(dòng)的動(dòng)摩擦力(臨界壓力)，即試樣能夠在管道內(nèi)流動(dòng)所需要克服的作用力，其值愈小反映材料可運(yùn)輸性愈好，反之可運(yùn)輸性愈差，μ值表示試樣在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)材料的表觀粘滯力，反映流量與壓力的相關(guān)系數(shù)，即其值愈小增加流量所需壓力就更小，材料在管道內(nèi)的易運(yùn)輸性就更好，同時(shí)μ值還可反映試樣運(yùn)輸過程中的偏析性，μ值愈大抗偏析性就愈好，反之就愈差，合適的k0、μ保證了噴射澆注料穩(wěn)定的運(yùn)輸狀態(tài)，以此預(yù)測(cè)堵塞管道的可能性；將水平管道12與內(nèi)部的試樣一起養(yǎng)護(hù)、干燥，保留了試樣的流動(dòng)狀態(tài)，利于觀察偏析情況。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中，噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置100的豎直管道11及水平管道12的內(nèi)徑分別為75mm、40mm，且長(zhǎng)度分別為300mm、800mm。采用該裝置進(jìn)行的噴射澆注料工作性能測(cè)試方法中，每次將3kg的噴射澆注料裝入所述豎直管道11及所述連接管道13內(nèi)，靜置15s后打開所述閥門50，與此同時(shí)，所述加裝裝置40施加于所述活塞20的恒定壓力為p1＝1mpa。

請(qǐng)一并參閱圖2，觀察養(yǎng)護(hù)、烘干后的位于水平管道12內(nèi)的噴射澆注料a可知，噴射澆注料a的大顆粒集中在水平管道12的下部，基質(zhì)漿體分布于上部，出現(xiàn)了嚴(yán)重的偏析。此外，將施加于所述活塞20的恒定壓力改為p2＝0.2mpa、p3＝0.5mpa、p4＝0.7mpa、p5＝1.2mpa、p6＝1.5mpa、p7＝1.8mpa，分別得到流速v1、v2、v3、v4、v5、v6、v7，采用線性回歸的分析方法得到壓力與流速的數(shù)學(xué)關(guān)系p＝k0+μ·f(v)，k0與μ不匹配，說明噴射澆注料a管道運(yùn)輸工作性能較差。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中，采用實(shí)施例1所描述的噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置100及參數(shù)測(cè)試噴射澆注料b的工作性能。請(qǐng)一并參閱圖3，觀察養(yǎng)護(hù)、烘干后的位于水平管道12內(nèi)的噴射澆注料b可知，噴射澆注料b在水平管道12內(nèi)的顆粒分布較為均勻，沒有觀察到明顯的偏析現(xiàn)象，同時(shí)，與水平管道12接觸的地方存在一層薄薄的潤(rùn)滑層，表明噴射澆注料b在水平管道12內(nèi)工作性能良好。此外，改變壓力得到壓力與流速的數(shù)學(xué)關(guān)系p＝k0+μ·f(v)，k0與μ匹配合適，說明噴射澆注料b適宜在管道內(nèi)運(yùn)輸。

本發(fā)明提供的噴射澆注料工作性能測(cè)試裝置及測(cè)試方法能夠模擬噴射澆注料在管道內(nèi)的流動(dòng)情況，通過流動(dòng)的難易程度及流動(dòng)過程中顆粒的分布狀態(tài)，直觀反應(yīng)噴射澆注料的堵塞情況及偏析情況。該發(fā)明貼近實(shí)際應(yīng)用，得到的結(jié)果直觀可靠，能有效評(píng)價(jià)噴射澆注料在管道中的輸送性能，為噴射澆注料的設(shè)計(jì)提供評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而優(yōu)化噴射澆注料的配置，提高工作性能與使用性能。此外，還具有裝置簡(jiǎn)單，操作容易，維護(hù)方便，試樣需求量少，成本費(fèi)用較的優(yōu)點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施局限于這些說明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。