阅读说明：本技术 高聚物自由膨胀体积测量的试验装置和试验方法 (The experimental rig and test method of high polymer free wxpansion cubing ) 是由 张蓓 许胜捷 钟燕辉 李松涛 李晓龙 赵鹏 李潇 桑现伟 冉中瑞 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供高聚物自由膨胀体积测量的试验装置和试验方法,一种高聚物自由膨胀体积测量的试验装置,包括试验仓和测量仓,试验仓和测量仓连通；试验仓设有测温装置,试验仓还设有注浆头和排气阀门；测量仓内设有把测量仓分割成测量仓A和测量仓B的分隔板,测量仓A和测量仓B只在下端连通,从而测量仓A和测量仓B形成连通器；测量仓A与试验仓A连通,测量仓B通过测量仓A与试验仓连通,测量仓A和测量仓B上分别设有观测窗口,观测窗口上设有刻度；测量仓B上端敞口或者设有可以与外界联通的阀门。为高聚物自由膨胀特性的研究提供了一种较完备的设备,所得测试结果可以为基础设施安全防护高聚物注浆修复的研究提供依据。(The present invention provides the experimental rig and test method of high polymer free wxpansion cubing, a kind of experimental rig of high polymer free wxpansion cubing, including test cabin and measurement storehouse, and test cabin is connected to measurement storehouse；Test cabin is equipped with temperature measuring equipment, and test cabin is additionally provided with casting head and drain tap；It is equipped in measurement storehouse and is divided into measurement storehouse A to be only connected in lower end with the demarcation plate of storehouse B, measurement storehouse A is measured with measurement storehouse B in measurement storehouse, so that measuring storehouse A and measurement storehouse B forms linker；Measurement storehouse A is connected to test cabin A, and measurement storehouse B is connected to by measuring storehouse A with test cabin, is respectively equipped with observation window on measurement storehouse A and measurement storehouse B, observation window is equipped with scale；It is open or equipped with can be with the valve of extraneous connection to measure the upper end storehouse B.A kind of more complete equipment is provided for the research of high polymer free wxpansion characteristic, gained test result the research of installation security protection high polymer grouting reparation can provide foundation based on.)

高聚物自由膨胀体积测量的试验装置和试验方法

技术领域

本发明涉及高聚物自由膨胀试验，尤其涉及高聚物自由膨胀体积测量的试验装置和试验方法。

技术背景

改革开放以来，公路作为现代经济发展的产物，作为国家现代化文明水平的重要标志，正在日益得到世界各国的重视。自从1988年我国第一条高速公路沪嘉高速建成通车以来，我国的公路事业进入了以建设高等级公路为主的新时代，在千载难逢的机遇面前，在国家政策方针的指引下，在交通部门的正确领导下，在全体公路者众志成城、苦干、巧干加实干之下，截至2018年底，我国高速公路通车里程达14万公里左右，居世界第一位，成绩骄人，另世界瞩目。改革与发展并进，拼搏与辉煌同行，但在璀璨成绩取得的背后，也存在一些另人担忧的问题，例如由于超限运输、施工管理、后期养护及交通量快速增长等因素的综合影响，沥青混凝土路面在通车后不长的时间里，就出现了车辙、裂缝、翻浆、推移等早期破坏，而水泥混凝土路面则出现了裂缝、板破碎、错台、唧泥、沉陷和接缝损坏等常见病害现象，这些病害如不及时的得到维修和治理，那么造成的结果将是：路面破损程度日趋严重，公路的服务水平和通车质量以及行车安全受到了严重影响。但如果采用传统的维修方法，不仅代价高，对交通的影响大，而且公路路基路面检测设备也相对落后，即滞后的养护维修技术和设备同迅猛发展的公路建设之间产生了不协调，在这种背景下，郑州大学环水学院在王复明院长的带领下，在多年来研究的基础上，率先推出了建立在路面无损检测设备基础上的高聚物注浆快速维修技术，随着科技的的发展和环保意识的增强，这种技术凭着对环境影响小，适用范围广，防渗能力强，加固速度快等优点在公路养护维修上已取得了较多的成功应用实例。

材料特性即材料的常用性能，是工程质量检测与安全评价的重要内容和基本依据。唯有掌握材料的常用性能，才能使材料使用更环保、更贴近实际、更便于施工和达到预期的效果，才能使施工质量和应用目的得到保证，才能够更好的为项目建设服务以及保证产品品种和材料性能的深化研究，才能生产出大量符合环保、安全和卫生型的新产品。高聚物的最大优点就在于它的两种组分发生反应时能产生巨大的膨胀力。该力一方面可以在高聚物注浆时将基础底下大部分的孔隙水挤出地表，加快地基土体的固结，同时并没有给地基增加多大的附加应力，避免了基础状态的进一步恶化；另一方面在向上的膨胀力作用下，可以抬升基础上面结构物的差异沉降，如道路路面或机场面层、建筑墙体的差异沉降，并且填充绝大部分的裂缝，在一定程度上可以减轻或者消除基础再次面临水害的影响，延长基础设施的使用寿命，对高聚物膨胀特性的研究是必不可少的一部分。

发明内容

本发明提供高聚物自由膨胀体积测量的试验装置和试验方法，能够测量高聚物在空气中自由膨胀的体积和膨胀过程中的温度变化，同时也能测量高聚物在膨胀成熟阶段末期造成的体积收缩现象，为高聚物自由膨胀特性的研究提供了一种较完备的设备，所得测试结果可以为基础设施安全防护高聚物注浆修复的研究提供依据。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种高聚物自由膨胀体积测量的试验装置，包括试验仓和测量仓，试验仓和测量仓连通；试验仓设有测温装置，试验仓还设有注浆头和排气阀门（6）；测量仓内设有把测量仓分割成测量仓A和测量仓B的分隔板，测量仓A和测量仓B只在下端连通，从而测量仓A和测量仓B形成连通器；测量仓A与试验仓A连通，测量仓B通过测量仓A与试验仓连通，测量仓A和测量仓B上分别设有观测窗口，观测窗口上设有刻度；测量仓B上端敞口或者设有可以与外界联通的阀门。

观测窗口从测量仓A和测量仓B的最下端开始设置，刻度也从测量仓A和测量仓B的最下端开始设置。

分隔板从中心平分测量仓，测量仓A和测量仓B在相同高度内的容积相同，最好，测量仓B比测量仓A具有更高的高度。

试验仓和观察仓A通过连接通道连接，且连接通道分别连接试验仓和观察仓A的上端。

连接通道内设有过滤网。

测温装置为温度传感器或温度仪，测温装置连接数据采集装置。

试验仓包括试验仓上顶板、试验仓仓体、试验仓下底座，试验仓下底座和试验仓仓体通过螺栓和螺母连接，试验仓仓体与试验仓下底座、试验仓上顶板的连接处设置密封圈。

测量仓下方设有测量仓下底座，试验仓下底座和测量仓下底座设置有支撑腿，试验仓下底座和测量仓下底座高度相同。

所述的高聚物自由膨胀体积测量的试验方法，

（1）打开排气阀门，使测量仓B上端与外界联通，从测量仓B上端与外界连通处向测量仓内注水，测量仓A内水位低于测量仓A上端与试验仓连通处，高于测量仓A下端与测量仓B下端连通处；然后通过注浆头对试验仓进行注浆，注浆结束后关闭排气阀门；

（2）高聚物在试验仓内迅速膨胀，由于空气的挤压造成测量仓A和测量仓B液面差，通过观测窗口进行读数，并每10秒做一次记录；反应过程中的温度变化通过数据采集装置采集下来；

（3）当测量仓A和测量仓B液面差不再膨胀变化后试验结束，拆卸试验测试装置，并清理。

所述的高聚物自由膨胀体积测量的试验方法，在进行试验之前先安装试验测试装置和安装数据采集系统，

安装试验测试装置：通过螺栓和螺母连接好试验仓仓体、试验仓上顶板和试验仓下底座，同时放置密封圈增加密封性；将测量仓放置在测量仓下底座上；

安装数据采集系统，连接数据采集器和测温装置。

本发明的有益效果为：

（1）本装置可以直观清晰的测量高聚物自由膨胀的体积变化，并可以测量高聚物最终的膨胀体积。

（2）本装置可以测量高聚物在自由膨胀过程中的温度随体积的变化规律。

（3）本装置可以测量高聚物在膨胀成熟阶段末期的体积收缩的大小。

附图说明

图1为本发明试验装置的原理示意图；

图2为本发明试验装置的立体示意图；

图3为试验测量装置的结构示意图；

图4为试验测量装置的上顶板示意图；

图5为试验测量装置的试验仓下底座示意图；

图6为试验测量装置的测量仓下底座示意图；

图7为试验测量装置的仓体示意图。

其中：15-试验仓；1-试验仓上顶板；2试验仓仓体；3-试验仓下底座；4-测量仓；40-测量仓下底座；41-测量仓A；42-测量仓B；43-分隔板；5-温度计；6-排气阀门；7-排水阀门；8-观测窗口；9-螺栓；10-螺母；11-数据采集装置；12-密封圈；13-注浆头；14-刻度。

具体实施方式

如图1-图7所示，一种高聚物自由膨胀体积测量的试验装置，包括试验仓15和测量仓4，试验仓和测量仓4连通；试验仓15设有测温装置5，试验仓15还设有注浆头13和排气阀门6；测量仓2内设有把测量仓分割成测量仓A41和测量仓B42的分隔板43，测量仓A和测量仓B只在下端连通，从而测量仓A和测量仓B形成连通器；测量仓A与试验仓A连通，测量仓B通过测量仓A与试验仓连通，测量仓A和测量仓B上分别设有观测窗口8，观测窗口8上设有刻度14；测量仓B上端敞口或者设有可以与外界联通的阀门7。高聚物在试验仓膨胀，挤压空气进入测量仓A，造成测量仓A和测量仓B液面刻度发生变化，从而测量高聚物膨胀体积。

观测窗口8从测量仓A和测量仓B的最下端开始设置，刻度也从测量仓A和测量仓B的最下端开始设置，方便观察和读数。

分隔板43从测量仓中心平分测量仓，测量仓A和测量仓B在相同高度内的容积相同，最好，测量仓B比测量仓A具有更高的高度，因为试验时试验仓内的空气挤压进测量仓A，测量仓A内的水则会进入测量仓B，从而方便试验观察。

试验仓和观察仓A通过连接通道连接，且连接通道分别连接试验仓和观察仓A的上端。

连接通道内设有过滤网，减少高聚物膨胀后的浆液进入测量仓。

测温装置5为温度传感器或温度仪，测温装置连接数据采集装置11。数据采集装置可以为温度数据采集器。方便记录高聚物在反应过程中的温度变化。

试验仓15包括试验仓上顶板1、试验仓仓体2、试验仓下底座3，试验仓下底座3和试验仓仓体2通过螺栓9和螺母10连接，试验仓仓体2与试验仓下底座3、试验仓上顶板1的连接处设置密封圈12，增加试验仓的密封性。

排气阀门6设在试验仓上顶板1，注浆头13设在试验仓下底座3。

测量仓4下方设有测量仓下底座40，试验仓下底座3和测量仓下底座40设置有支撑腿，试验仓下底座3和测量仓下底座40最好高度相同。

为方便读取测量仓A和测量仓B液面差，测量仓A上的刻度中部为0刻度，向下为负刻度递增，向上为正刻度递增；测量仓B上的0刻度与测量仓A上的0刻度对应，向下为负刻度递增，向上为正刻度递增。

所述的高聚物自由膨胀体积测量的试验方法，

（1）打开排气阀门（6），使测量仓B上端与外界联通，从测量仓B上端与外界连通处向测量仓内注水，测量仓A内水位低于测量仓A上端与试验仓连通处，高于测量仓A下端与测量仓B下端连通处；然后通过注浆头对试验仓进行注浆，注浆结束后关闭排气阀门（6），继续保持测量仓B上端与外界联通；

（2）高聚物在试验仓内迅速膨胀，由于空气的挤压造成测量仓A和测量仓B液面差，通过观测窗口进行读数，并每10秒做一次记录；反应过程中的温度变化通过数据采集装置采集下来；

（3）当测量仓A和测量仓B液面差不再膨胀变化后试验结束，拆卸试验测试装置，并清理。

试验记录过程中液面不能超过刻度范围，否则要重做试验。

所述的高聚物自由膨胀体积测量的试验方法，在进行试验之前先安装试验测试装置和安装数据采集系统，

安装试验测试装置：通过螺栓和螺母连接好试验仓仓体、试验仓上顶板和试验仓下底座，同时放置密封圈增加密封性；将测量仓放置在测量仓下底座上。

安装数据采集系统，连接数据采集器和测温装置。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。