以失去流動時間表征泡沫流體凝結(jié)特性的測試裝置及方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種泡沫流體凝結(jié)特性測試裝置及方法，具體涉及一種以失去流動時間表征泡沫流體凝結(jié)特性的測試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫流體具有良好的裂隙滲流和向上堆積的特點并且在凝結(jié)固化后擁有優(yōu)越的隔熱能力，故其已成為未來礦井及煤田防治煤自燃的主要技術(shù)手段。因為水泥基泡沫流體的滲流擴散形態(tài)及范圍很大程度上取決于其凝結(jié)特征，并且在現(xiàn)澆施工中灌注量、灌注范圍的界定也取決于其凝結(jié)時間，所以水泥基泡沫流體的凝結(jié)特征是最需要考慮的因素。但是對于水泥基泡沫流體，其凝結(jié)時間的測定方法的研究非常少。如國內(nèi)學者范麗龍?zhí)岢龅摹杜菽炷聊Y(jié)時間的實驗研究》中主要側(cè)重的是泡沫劑用量對凝結(jié)時間的影響，凝結(jié)時間的測定采用的是混凝土凝結(jié)時間的測定方法即貫入阻力法，這和水泥國家標準GB/T1346-2011中提供的利用維卡儀的初凝針和終凝針測定水泥凝結(jié)時間的方法一樣不適用于多孔非均質(zhì)的泡沫流體，原因是當測試針貫入泡沫流體材料中時，其會通過泡沫空間和孔壁液膜，而泡沫空間中為空氣，對貫入針的阻力基本為零導致測定數(shù)據(jù)會有誤差。而泡沫混凝土的行業(yè)標準JG/T 266-2011中僅提供了泡沫混凝土的稠度標準，并未給出凝結(jié)時間測定的標準。因此提出一種準確有效的泡沫流體凝結(jié)時間的測定方法十分有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一個目的在于提供一種以失去流動時間表征泡沫流體凝結(jié)特性的測試裝置。為解決上述問題，通過分析水泥基泡沫流體的微觀機理，得出在凝結(jié)過程中對單個泡沫體而言其水化反應促進泡沫孔壁迅速凝結(jié)，泡孔穩(wěn)定性增強，結(jié)構(gòu)不易變形，最終導致單個泡沫體流動阻力加大，流動困難。對整體而言泡沫孔壁上水化產(chǎn)物增多，并且整體析出，在不同顆粒之間相互橋接，單個泡沫顆粒連成一片，整體流動，相互阻礙，最終慢慢失去流動性，達到凝結(jié)狀態(tài)。為此我們通過本發(fā)明裝置進行實驗并提出失去流動時間(Lossfluiditytime, LFT)指標，作為表征無機固化泡沫流體的凝結(jié)特性，LFT表示當泡沫流體達到不再流動狀態(tài)所需的時間。
[0004]本發(fā)明的第一個目的是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的:該以失去流動時間表征泡沫流體凝結(jié)特性的測試裝置，它包括測試架和測量容器；所述測試架包括底板，在底板上豎向固定有兩塊支撐板，兩塊支架板互成90度角通過所述兩塊支撐板固定于底板上，在底板的四個角上分別設有一個調(diào)平螺絲和一個調(diào)平螺母；所述測量容器為長方體，其上端開口，在測量容器的器壁中部刻劃有一條初始線，以測量容器一側(cè)面的一條豎邊底端至另一條豎邊上部的連線作為至平線；當測量容器放置于兩塊支架板所形成的90度角內(nèi)時，測量容器水平放置時位于初始線處體積量的待測泡沫流體在重力作用下緩慢流動，最后流至水平時泡沫流體頂部水平面正好停留在至平線處。
[0005]具體的，所述測試架的底板、支撐板、支架板以及測量容器均采用有機玻璃材料制成。
[0006]具體的，所述兩塊支架板分別與底板成60度和30度夾角通過支撐板固定于底板上；所述測量容器的長、寬、高分別為10cm、10cm、23cm，初始線位于距測量容器底面10cm的高度處，至平線位于測量容器一側(cè)面的對角線上。
[0007]本發(fā)明的第二個目的在于提供基于上述以失去流動時間表征泡沫流體凝結(jié)特性的測試裝置的測試方法，該方法包括如下順序的步驟:
[0008](1)調(diào)整底板四個角上的調(diào)平螺絲使裝置處于水平，再將一定孔隙率的水泥基泡沫流體注入測量容器中，使泡沫流體體積達到初始線處；
[0009](2)從泡沫流體制備結(jié)束開始計時，在某一時刻！\后將測量容器傾斜放置在支架板所形成的90度角內(nèi)，同時開始計時；測量容器中已制備好的水泥基泡沫流體會因重力順勢向下流動，最終呈現(xiàn)水平或者接近水平并使水泥基泡沫流體的頂部水平面蔓延至測量容器的至平線處；當水泥基泡沫流體流至至平線處時停止計時，此時計時為h，并將其稱為至平時間，將至平后的測量容器從支架板上拿下來放正，使水泥基泡沫流體恢復初始狀態(tài)；
[0010](3)在相同時間間隔T1+1時刻，再次將測量容器放于支架板上計時，重復之前操作，將得到另一個至平時間t1+1;因為水泥基泡沫流體隨著時間的進行會發(fā)生反應逐漸凝結(jié)，每次至平所需要的時間會增加；在得到多組(t，T)后，繪制該孔隙率下的t-T曲線，并對曲線進行擬合，擬合后得出曲線有條漸近線，因相同時間間隔下，t隨時間增大將無限增大，趨于無窮，我們可認為到達至平線的時間無窮大時為水泥基泡沫流體已凝結(jié)，故漸近線對應的時刻IYF即為水泥基泡沫流體的失去流動性的時間，簡稱LFT。
[0011]本發(fā)明的測試裝置結(jié)構(gòu)簡單、構(gòu)思巧妙，測試方法操作簡便、結(jié)果準確，其創(chuàng)新點及有益效果主要體現(xiàn)在如下幾點:
[0012](1)使用通過取相同時間間隔反復傾斜容器并將泡沫流體每次到達至平線的時間進行函數(shù)擬合后得到的漸近線對應的時間作為泡沫流體的凝結(jié)時間，并將凝結(jié)時間稱為失去流動時間(LFT)，這樣測試的結(jié)果準確性更高。
[0013](2)使用便于觀察和操作的透明的有機玻璃為實驗裝置，較其他測試方法便捷、科學。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實施例裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是圖1的俯視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的實驗流程示意圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的函數(shù)擬合圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
[0019]參見圖1、圖2，本實施例的裝置包括測試架1和測量容器2。測試架1包括底板103，在底板103上豎向固定有兩塊支撐板102，兩塊支架板101互成90度角通過所述兩塊支撐板102固定于底板103上，左右兩塊支架板101分別與底板成60度和30度夾角，使放置其上的裝有待測泡沫流體的測量容器2中的待測泡沫流體能流至本實施例中的至平線203。在底板103的四個角上分別設有一個調(diào)平螺絲105和一個調(diào)平螺母104，四對調(diào)平螺母104和調(diào)平螺絲105相互配合使整個裝置處于水平。上述測試架1的底板103、支撐板102、支架板101均采用有機玻