阅读说明：本技术 固废基泡沫混凝土性能及封存二氧化碳能力的测试方法 (Method for testing performance of solid waste base foam concrete and capability of sealing and storing carbon dioxide ) 是由 孙路路 段守雷 王刚 王海山 曹晓强 辛林 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种固废基泡沫混凝土性能及封存二氧化碳能力的测试方法,第一步,准备固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力试验台；第二步,向左右托盘中注入等量的泡沫混凝土材料进行封存；第三步,向左箱体内通入二氧化碳,分析泡沫混凝土材料对二氧化碳的封存量,以及封存过程中的温度演化规律；第四步,重复第二步和第三步,分析初始流动度、温度以及注入压力对泡沫混凝土材料封存能力的影响；第五步,测试固废基泡沫混凝土材料固化后的抗压强度,以及混凝土材料破碎后是否有二氧化碳溢出。用于研究固废基泡沫混凝土在封存二氧化碳过程中的强度变化,以及不同初始流动度、温度和二氧化碳压力,对固废基泡沫混凝土封存或固化的影响。(The invention discloses a method for testing the performance and the carbon dioxide sealing capacity of solid waste base foam concrete, which comprises the following steps of firstly, preparing a test bed for testing the performance and the carbon dioxide sealing capacity of a solid waste base foam concrete material; secondly, injecting the same amount of foam concrete materials into the left tray and the right tray for sealing; thirdly, introducing carbon dioxide into the left box body, and analyzing the sealing amount of the foam concrete material to the carbon dioxide and the temperature evolution rule in the sealing and storing process; fourthly, repeating the second step and the third step, and analyzing the influence of the initial fluidity, the temperature and the injection pressure on the sealing capacity of the foam concrete material; and fifthly, testing the compressive strength of the solid waste base foam concrete material after curing and whether carbon dioxide overflows after the concrete material is crushed. The method is used for researching the strength change of the solid waste base foam concrete in the process of sealing carbon dioxide, and the influence of different initial fluidity, temperature and carbon dioxide pressure on the sealing or curing of the solid waste base foam concrete.)

固废基泡沫混凝土性能及封存二氧化碳能力的测试方法

技术领域

本发明涉及固废基泡沫混凝土性能测试方法技术领域，用于测试固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力。

背景技术

固废基泡沫混凝土主要为粉煤灰、电石渣等固废基材料。在煤层开采技术领域，利用固废基泡沫混凝土对二氧化碳进行封存固化，能确保煤炭开采的安全。但是，不同埋深煤岩层的温度差别很大，封存固化后的应力不同对顶板的支撑作用效果也不同。目前，对于固废基泡沫混凝土本身的材料性能，以及不同温度和二氧化碳注入压力对于泡沫混凝土材料封存能力的影响，如何充分利用井下废弃空间进行二氧化碳封存固化，同时有效治理采空区自然发火危险，都没有一套科学的研究体系和测试方法。

发明内容

本发明旨在提供一种用于测试固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力的方法，用于研究固废基泡沫混凝土在封存二氧化碳过程中的强度变化，以及不同初始流动度、温度和二氧化碳压力，对固废基泡沫混凝土封存或固化的影响。

为此，本发明所采用的技术方案为：一种固废基泡沫混凝土性能及封存二氧化碳能力的测试方法，包括以下步骤：

第一步，准备固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力试验台；

所述固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力试验台包括封闭透明箱和二氧化碳钢瓶，所述封闭透明箱内设置有隔板将箱内空间分隔成左箱体和右箱体，在封闭透明箱底部固设有电子天平，电子天平的左右托盘分别伸入各自对应的左右箱体内，且托盘底部画有刻度线，每个托盘的上方配备有一个可伸缩的抗压强度测试仪，下方配备有一个可伸缩的支承架，左右箱体各配备有一个温度传感器和一个1号二氧化碳浓度监测器，左右箱体的底部分别安装有加热棒，左右箱体上均开有固废基泡沫混凝土材料进料口，二氧化碳钢瓶通过管路与左箱体相连，并在管路上装有2号二氧化碳浓度监测器和阀门；

第二步，将固废基制成的泡沫混凝土材料通过同一压注设备，经左、右箱体上的固废基泡沫混凝土材料进料口向左右托盘中注入等量的泡沫混凝土材料进行封存，每个托盘底部画有刻度，通过观察封存材料在托盘上的扩散距离判断封存材料的初始流动度；

第三步，将电子天平调平，打开管路上的阀门，向左箱体内通入一定量的二氧化碳，观察电子天平的数据变化，左右箱体的温度传感器监测到的温度变化、1号二氧化碳浓度监测器监测到的浓度变化参数，从而分析泡沫混凝土材料对二氧化碳的封存量，以及封存过程中的温度演化规律；

第四步，重复第二步和第三步，并通过加热棒将左右箱体的温度升高至同一温度，通过调节管路上的阀门改变二氧化碳注入压力，再次观察电子天平、温度传感器、1号二氧化碳浓度监测器的读数，分析初始流动度、温度以及注入压力对泡沫混凝土材料封存能力的影响；

第五步，每次做完封存实验之后，升起支承架将托盘托起，降下抗压实验测试仪与托盘内的固废基泡沫混凝土材料相接触，逐渐对固化的固废基泡沫混凝土材料加压，测试固废基泡沫混凝土材料固化后的抗压强度，以及混凝土材料破碎后是否有二氧化碳溢出，以此判断二氧化碳到底是发生化学反应固化，还是被物理封存在材料内部，同时分析二氧化碳对固废基泡沫混凝土材料强度增加量的影响。

作为上述方案的优选，所述支撑架借用抗压强度测试仪。

进一步优选为，所述固废基泡沫混凝土材料进料口、与管路相连的接口均设置在左右箱体的侧壁上。

进一步优选为，所述加热棒均匀铺设在左右箱体的底部，温度传感器和1号二氧化碳浓度监测器设置在左右箱体的顶部。

进一步优选为，所述托盘的周向带有围沿，所述抗压强度测试仪的压头尺寸与托盘的周向围沿的内空尺寸匹配。

进一步优选为，所述封闭透明箱、隔板均采用亚克力板制成，所述托盘采用金属托盘。

本发明的有益效果：采用带隔板的可视化透明箱体，并结合带刻度的电子天平、抗压强度测试仪、温度传感器、二氧化碳浓度监测器、加热棒、支承架等共同作用，用于测试固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力；用于研究固废基泡沫混凝土在封存二氧化碳过程中的强度变化，以及不同初始流动度、温度和二氧化碳压力，对固废基泡沫混凝土封存或固化的影响，以便寻找出二氧化碳被完全固化在固废基泡沫混凝土材料中的最佳参数；对于研究固废基泡沫混凝土对二氧化碳固化作用过程，不同埋深煤岩层的温度差别对固废基泡沫混凝土固化应力的影响，以及固化后对顶板的支撑作用效果，如何充分利用井下废弃空间，同时有效治理采空区自然发火危险，更加直观、可靠、便捷、对比性强、可操作性强，对于指导煤层安全科学开采，具有重要的指导意义。

附图说明

图1为固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力试验台的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

一种固废基泡沫混凝土性能及封存二氧化碳能力的测试方法，包括以下步骤：

第一步，准备固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力试验台。

如图1所示，固废基泡沫混凝土材料性能及封存二氧化碳能力试验台主要由封闭透明箱1、二氧化碳钢瓶2、电子天平3、抗压强度测试仪4、温度传感器5、1号二氧化碳浓度监测器6、阀门8、加热棒9、管路10、支承架11、2号二氧化碳浓度监测器12组成。

封闭透明箱1内设置有隔板1a将箱内空间分隔成左箱体和右箱体，封闭透明箱1、隔板1a最好采用亚克力板制成。

在封闭透明箱1底部固设有电子天平3，电子天平3的左右托盘3a分别伸入各自对应的左右箱体内，且托盘3a底部画有刻度线，托盘3a最好采用金属托盘。

每个托盘3a的上方配备有一个可伸缩的抗压强度测试仪4，下方配备有一个可伸缩的支承架11，当然，支撑架10也可以借用抗压强度测试仪4，即每个托盘3a的上下方各配备有一个可伸缩的抗压强度测试仪。

左右箱体各配备有一个温度传感器5和一个1号二氧化碳浓度监测器6。左右箱体的底部分别安装有加热棒9，用于对左右箱体加热升温。加热棒9最好均匀铺设在左右箱体的底部。

左右箱体上均开有固废基泡沫混凝土材料进料口7，用于向左右箱体内的托盘3a内注入固废基泡沫混凝土材料。二氧化碳钢瓶2通过管路10与左箱体相连，并在管路10上装有2号二氧化碳浓度监测器12和阀门8。二氧化碳钢瓶2不与右箱体相连，左右箱体一个通入二氧化碳，一个不通入二氧化碳，左右对比以精确测试通入或不通入二氧化碳的区别。

最好是，固废基泡沫混凝土材料进料口7、与管路10相连的接口均设置在左右箱体的侧壁上，温度传感器5和1号二氧化碳浓度监测器6设置在左右箱体的顶部。

另外，托盘3a的周向最好带有围沿，抗压强度测试仪4的压头尺寸与托盘3a的周向围沿的内空尺寸匹配，抗压强度测试仪4的压头进入时，围沿正好将压头罩住。

第二步，将固废基制成的泡沫混凝土材料通过同一压注设备，经左、右箱体上的固废基泡沫混凝土材料进料口7向左右托盘3a中注入等量的泡沫混凝土材料进行封存，每个托盘3a底部画有刻度，通过观察封存材料在托盘3a上的扩散距离判断封存材料的初始流动度。

第三步，将电子天平3调平，打开管路10上的阀门8，向左箱体内通入一定量的二氧化碳；观察电子天平3的数据变化，左右箱体的温度传感器5监测到的温度变化、1号二氧化碳浓度监测器6监测到的浓度变化参数，从而分析泡沫混凝土材料对二氧化碳的封存量，以及封存过程中的温度演化规律。

第四步，重复第二步和第三步，并通过加热棒9将左右箱体的温度升高至同一温度，通过调节管路10上的阀门8改变二氧化碳注入压力，再次观察电子天平3、温度传感器5、1号二氧化碳浓度监测器6的读数，分析初始流动度、温度以及注入压力对泡沫混凝土材料封存能力的影响。

第五步，每次做完封存实验之后，升起支承架11将托盘3a托起，降下抗压实验测试仪4与托盘3a内的固废基泡沫混凝土材料相接触，逐渐对固化的固废基泡沫混凝土材料加压，测试固废基泡沫混凝土材料固化后的抗压强度，以及混凝土材料破碎后是否有二氧化碳溢出，以此判断二氧化碳到底是发生化学反应固化，还是被物理封存在材料内部，同时分析二氧化碳对固废基泡沫混凝土材料强度增加量的影响。

在实验过程的加压环节中，若有二氧化碳从破碎的混凝土材料中溢出，表明二氧化碳并未完全固化在固废基泡沫混凝土材料中，而是被暂时封存，重复下一次实验时，可以延长封存时间或变换其它参数，重复第二步和第三步，经多次封存试验，直至找出二氧化碳被完全固化在固废基泡沫混凝土材料中的最佳参数。