一种活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置

本发明涉及一种标准试件的早期强度配比与拆分工具

技术背景

目前井下钻井抽采中广泛使用的是水泥封孔材料，但水泥基材料存在凝结时间长、早期强度差，易离析、稳定性差等不足之处，难以满足日益增加的井下施工要求，通过添加工业副产品及外加剂等可以提高水泥基材料的性能，大量研究表明掺入粉煤灰不仅能够节约水泥，降低工程成本，又能达到矿井采空区注浆工程所需的可灌性、耐久性等需求，纳米材料由于其纳米效应，少量掺入粉煤灰水泥中，利用纳米材料与粉煤灰的活性效应、填充效应和晶核效应的协同优化，有望提高粉煤灰水泥注浆封孔材料的综合性能，使纳米材料和粉煤灰在水泥基封孔材料中的应用达到“优势互补”。

粉煤灰和微纳米材料的配比精度将影响微纳米材料活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度的重要因素，制作标准试件通常由水、粉煤灰、水泥及微纳米材料等组成，其量测多依靠手工逐次进行，由于早期度敏感因素多，标准试件从配比圆柱管多从底部或顶端借助外力拆分将影响其测试结果，因此，需要一种精准配比及高效拆分试验装置，本发明提供了一种微纳米材料活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分的有效技术和方法。

技术实现要素：

为了能够实现活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分，通过置于上层平台的4～6套精准计量注充管将微纳米材料、粉煤灰及水等不同成份配送到中层震动平台，通过搅拌系统均匀搅拌后在震动平台充分震动的基础上，下放至下层早期强度配比圆柱管，借助智能搅拌系统分层搅拌、压实及下层震动平台充分震动，至6～8小时后将早期强度配比圆柱管置于强度测试装置侧向拆分后即可完成早期强度精准配比及高效拆分等实验准备，从而解决由于人工测量结果的不准确、拆卸过程中产生的试件损坏和误差以及震动混合时由于密度不均匀造成试件中心应力不均等问题。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：通过置于上层平台的4～6套精准计量注充管将微纳米材料、粉煤灰及水等不同成份配送到中层震动平台，通过搅拌系统均匀搅拌后在震动平台充分震动的基础上，下放至下层早期强度配比圆柱管，借助智能搅拌系统分层搅拌、压实及下层震动平台充分震动，至6～8小时后将早期强度配比圆柱管置于强度测试装置侧向拆分后即可完成早期强度精准配比及高效拆分。

与现有技术比较，本发明的有益效果是，可以有效的解决由于人工测量结果的不准确、拆卸过程中产生的试件损坏和误差以及震动混合时由于密度不均匀造成试件中心应力不均等问题，实现了活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比，试件成型后减少从顶底拆卸的误差并通过上中下三层平台的混合、搅拌、震动为早期强度的准确测定提供有力保证。

说明附图

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的微纳米材料活化粉煤灰早期强度精准配比及高效拆分实验装置整体示意图。

图2是本发明的微纳米材料活化粉煤灰早期强度精准配比及高效拆分实验装置工作示意图。

图中1.精准计量注充管，2.重力传感器，3.导线，4.弹簧，5.质量传感器导线，6.质量显示屏，7.质量显示屏底座，8.投料喇叭口，9.上层平台的立柱，10.上层网兜平台，11.中层震动平台，12.中底层连接长弹簧，13.中层震动平台震动马达，14.可水平转动铰接装置，15.中层平台不粘型顶盖，16.早期强度配比圆柱管侧卸口，17.早期强度配比圆柱管，18.早期强度配比圆柱管固定底座，19.下层震动平台闭锁装置，20.下层震动平台，21.下层震动平台弹簧，22.中层平台上下移动限位阀，23.三铰支架底座，24.智能搅拌系统监控窗口，25.伸缩可调搅拌端装置，26.可闭合张开的楔形搅拌爪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明中的一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅以方便清晰的辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供了一种活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置，参见图1、2所示，通过向投料喇叭口(8)投送微纳米材料、粉煤灰、水泥及水等不同成份于上层平台的4～6套精准计量注充管(1)内，重力传感器(2)通过导线(3)将数据传输给固定在质量显示屏底座(7)上的质量显示屏(6)精准计量获得不同成份的精准配比，质量传感器导线(5)控制弹簧(4)收缩打开，利用上层平台的立柱(9)和上层网兜平台(10)固定精准计量注充管及质量传感器(5)可获得不同成份的精准配比，依次实现1/3、2/3及全部标准件的罐装。当配料配送到中层震动平台(11)，通过固定在三铰支架底座(23)上的智能搅拌系统监控窗口(24)监控可集合伸缩可调搅拌端装置(25)张开或闭合楔形搅拌爪(26)分层搅拌，连接在下层震动平台(20)上的中层震动平台弹簧(12)在开启中层震动平台马达(13)后，实现充分震动但受限于中层平台上下移动限位阀(22)的基础上，打开由可水平转动铰接装置(14)铰接的中层平台不沾型顶盖(15)将配料下放至安装有下层震动平台闭锁装置(21)和下层震动平台弹簧(21)的下层震动平台上的安装有固定底座(18)的下层早期强度配比圆柱管(17)内，下层早期强度安装有下层震动平台闭锁装置的通过伸缩可调搅拌端装置(26)集合可集合张开的楔形搅拌爪分1/3、2/3及全部共3层搅拌、压实，打开闭锁装置(19)及下层震动马达(22)充分震动，静至6～8小时后将早期强度配比圆柱管测卸口(16)侧向拆分，即可得精准早期强度标准试件。

技术特征：

1.一种活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置，其特征在于，通过置于上层平台的4～6套精准计量注充管将微纳米材料、粉煤灰及水等不同成份配送到中层震动平台，通过搅拌系统均匀搅拌后在震动平台充分震动的基础上，下放至下层早期强度配比圆柱管，借助智能搅拌系统分层搅拌、压实及下层震动平台充分震动，至6～8小时后将早期强度配比圆柱管置于强度测试装置侧向拆分后即可完成早期强度精准配比及高效拆分等实验准备。

2.根据权利要求1所述的活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置，其特征在于，上层平台的4～6套精准计量注充管可借助管底重力传感器、导线及管顶质量显示器获得不同成份的精准配比，管道采用陶瓷类或易滑的材质内壁装置，重力传感器在获得不同成份额定质量后，通过质量传感器控制弹簧收缩打开重力传感器依次实现1/3、2/3及全部标准件的罐装。

3.根据权利要求1所述的活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置，其特征在于，中层震动平台采用震动马达和安装于中层平台底部的弹簧装置实现配比料的充分震动，工作前中层平台弹簧装置闭锁。

4.根据权利要求1所述的活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置，其特征在于，下层早期强度配比圆柱管按试件尺寸可以从侧向拆装，避免了底端敲砸引起的标准件破坏，其底端固定卡装在下层震动平台上，工作前下层平台弹簧装置闭锁。

5.根据权利要求1所述的活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置，其特征在于，下层早期强度配比圆柱管分3层进行罐装，其用量通过上层精准计量注充管的重力传感器控制，每次罐装后借助智能搅拌系统搅拌、压实再划痕，使得前后2次罐装无痕对接，最终压实形成标准试件。

技术总结
本发明公开了一种一种活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度精准配比及高效拆分实验装置。粉煤灰和微纳米材料的配比精度将是影响微纳米材料活化粉煤灰掺和水泥试件早期强度的重要因素，制作标准试件的称量多依靠手工逐次进行，由于早期强度敏感因素多，标准试件从配比圆柱管取出多从底部或顶端借助外力拆分，将影响其测试结果，因此，需要一种试件早期强度精准配比及高效拆分试验装置。本发明通过置于上层平台的4～6套精准计量注充管将微纳米材料、粉煤灰及水等不同成份配送到中层震动平台，通过搅拌系统均匀搅拌后在震动平台充分震动的基础上，下放至下层早期强度配比圆柱管，借助智能搅拌系统分层搅拌、压实及下层震动平台充分震动，至6～8小时后将早期强度配比圆柱管置于强度测试装置侧向拆分后即可完成早期强度精准配比及高效拆分。

技术研发人员：陈登红;徐路;吉小利;刘健
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2021.04.08
技术公布日：2021.06.01