一种分散剂指标测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及泥水平衡盾构技术领域，具体涉及一种分散剂指标测试装置，用于泥水平衡盾构刀盘泥饼清理中分散剂指标测试。


背景技术：

2.泥水平衡盾构的泥水平衡原理是基于泥浆渗透作用，在开挖面形成良好的渗透性泥膜，一方面起到维持开挖面的稳定的作用；另一方面可以改善开挖面渣土的颗粒级配，有利于渣土的顺利排出。
3.泥水平衡盾构中通常会衍生出一个施工难题：刀盘结泥饼。刀盘结泥饼实际上就是开挖舱内黏土含量过高，难以及时有效的排出导致在舱内堆积，同时由于泥水的加压导致舱内黏土固结在刀盘上(特别是刀盘开口小的位置更容易固结)，当致密性的黏土逐步糊在刀盘面板、开口、刀具上时，就最终导致整个刀盘丧失了切削能力，盾构就不得不停机开舱清理泥饼，严重影响施工工期及经济效益。
4.一旦盾构过程中发生刀盘结泥饼，对刀盘泥饼进行及时且有效地清理显得尤为必要和迫切。现有通常采用分散剂对泥饼进行溶解、分散，然后借助泥浆循环而排出，但目前国内外生产关于隧道用分散剂的厂家众多，由于涉及公司保密问题各厂家生产的分散剂成分都不相同，不同的分散剂的分散效果也都参差不齐，同时，我国不同地区的黏土成分和特性也大不相同，如分布于西北地区的湿陷性黄黏土、华中地区的老黏土以及东南近海地区的海洋软黏土等，每种类型的分散剂对不同黏土的分散效果一定会有所差异，因此，如何能够在使用一种分散剂之前准确地测试该种分散剂的适用性及分散指标，以确定其能否适用于所针对的地层，显得至关重要。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种分散剂指标测试装置，用于泥水平衡盾构刀盘泥饼清理中分散剂指标测试，以解决现有技术中的一个或多个问题。
6.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
7.一种分散剂指标测试装置，用于泥水平衡盾构刀盘泥饼清理中分散剂指标测试，该测试装置包括泥浆箱和旋转电机，并且：
8.所述泥浆箱为一箱体结构，用于测试时盛放泥浆和分散剂的混合液；
9.所述旋转电机安装在箱体上，旋转电机配置有面向箱体内部的旋转叶片，且旋转叶片伸入箱体内一定距离。
10.优选的，所述测试装置还包括：
11.铁丝网，使用时放置于箱体内，用于放置测试用的黏土试块；
12.撑杆，其一端通过多根绳索吊挂在铁丝网的四周。
13.通过该结构，铁丝网镂空，放置黏土试块后不影响黏土试块在泥浆和分散剂的混
合液中被全方位地浸泡；撑杆吊挂能够方便地将盛放黏土试块的铁丝网放入到箱体内，易于操作。
14.优选的，所述箱体为方形结构，具有四周侧壁，顶部敞口，所述旋转电机在箱体的四周侧壁上各安装一个。
15.通过该结构，旋转电机从四周全方位地对泥浆和分散剂的混合液进行旋转搅拌，带动混合液均匀流动。
16.优选的，所述箱体长宽为20
×
20cm，高为10cm。
17.优选的，所述铁丝网长宽为10
×
10cm，为铁丝编制而成的1
×
1cm的网格。
18.优选的，所述黏土试块为5
×5×
5cm的正方体试块。
19.上述尺寸设计满足试验基本要求，铁丝网便于盛放试块，铁丝网放入箱体中后与箱体四周侧壁具有一定的安全距离，不会与四周侧壁的旋转电机的旋转叶片发生触碰和干扰。
20.优选的，所述多根绳索在撑杆的一端汇集并通过一可拆卸挂钩吊挂在撑杆上。
21.撑杆端部的可拆卸挂钩便于对结构进行安装、拆卸，从而便于更换和收纳。
22.优选的，所述多根绳索为钢丝绳。
23.钢丝绳较细，采用钢丝绳能够最大程度地降低对泥浆和分散剂的混合液在循环流动时的影响和阻碍。
24.本实用新型相对于现有技术的有益效果是：本实用新型涉及的分散剂指标测试装置，经过独特设计，使用该测试装置能够快速准确地验证所选择的某种类型分散剂是否能够达到要求指标，合适的分散剂确保了对刀盘泥饼快速有效地清理。
25.本装置解决了盾构施工采用分散剂处理泥饼过程中分散剂类型选用的难题，该装置结构简单，功能实用，操作简单、易携带、造价低，可以直接将该装置放置施工现场进行试验评估测试，并通过该装置可以测得分散剂的最佳指标，测试结果准确。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
27.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。
28.图1为一种实施方式的分散剂指标测试装置整体结构示意图；
29.图2为一种实施方式的铁丝网结构示意图；
30.图3为一种实施方式的旋转电机结构示意图；
31.图4为一种实施方式的黏土试块结构示意图；
32.图5为一种实施方式的分散剂指标测试状态示意图。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型实施例作进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
34.需要理解的是，术语“包括/包含”、“由
……
组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含
……”
、“由
……
组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
35.还需要理解的是，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本实用新型的限制。
37.目前国内外生产关于隧道用分散剂的厂家众多，由于涉及公司保密问题各厂家生产的分散剂成分都不相同，不同的分散剂的分散效果也都参差不齐，所选取的分散剂能否适用于所针对的地层，需要事先确定，即要进行分散剂指标测试。
38.分散剂指标包括分散剂浓度和注入率，分散剂浓度即一定体积的水中分散剂的加入量，注入率即泥浆体积中分散剂溶液的加入量，也就是分散剂溶液的体积与待加入的泥浆的体积之比。一般情况下，分散剂浓度和注入率越高，其溶解黏土的速率更快，但会达到一定峰值，即在某一指标下，即使再增加浓度和注入率，黏土溶解的速度也将不再增加，因此需要测试所选择的某品牌、某类型的分散剂是否能达标。
39.为了测试分散剂指标，判定所选取的分散剂类型是否符合某一地层进行泥饼的分散和清理，本实用新型针对性地设计了一套简单实用的分散剂指标测试装置，如图1-5所示，测试装置至少包括泥浆箱1和旋转电机2，并且：
40.泥浆箱1为一箱体结构，用于测试时盛放泥浆和分散剂的混合液；
41.旋转电机2安装在箱体上，旋转电机2配置有面向箱体内部的旋转叶片8，且旋转叶片8伸入箱体内一定距离。
42.作为一种具体实例，如图2所示，测试装置还具有：
43.铁丝网3，使用时放置于箱体内，用于放置黏土试块4；
44.撑杆5，其一端通过多根绳索6吊挂铁丝网3的四周。
45.较佳的，泥浆箱1的箱体为方形结构，具有四周侧壁，顶部敞口，旋转电机2在箱体的四周侧壁上各安装一个。
46.较佳的，箱体长宽为20
×
20cm，高为10cm。
47.较佳的，绳索6采用钢丝绳，分别吊挂在铁丝网3的四角。
48.较佳的，铁丝网3长宽为10
×
10cm，为铁丝编制而成的1
×
1cm的网格，其四角分别固定一根钢丝绳，钢丝绳的另一端套有可拆卸挂钩7，挂钩7直接与撑杆5相连。
49.本实用新型中，黏土试块为5
×5×
5cm的正方体试块，必须从工程地层中获取并制好。
50.旋转电机2的旋转叶片8伸入箱体内部一定距离以确保能够对箱体内的泥浆搅拌充分，但不会触碰到铁丝网和黏土试样。旋转电机的作用是通过旋转带动泥浆箱内的泥浆流动，一方面可以防止泥浆聚集沉淀，影响分散剂作用的发挥；另一方面可以完全模拟泥水平衡盾构泥浆管路中的泥浆在泥水舱内循环的动态过程。旋转电机的转速根据环流泥浆管路的流速设置，不同工程的盾构类型及地层特点的泥浆流速不同，例如，某工程泥浆流速为2～4m/s，泥浆管路直径为0.3m，盾构开挖直径为6.28m，泥水舱宽度约1.9m，经计算泥浆流量约为0.57～1.13m3/s，换算成泥水舱内的泥浆流速平均为0.048～0.096m/s，因此，测试过程中要控制好电机转速，尽量使黏土试块附近的泥浆流速达到该值。
51.本实用新型分散剂指标测试装置的使用方法为：
52.从现场工程中取黏土试样，将待测黏土试样进行饱和化处理，以排出颗粒孔隙中的空气，然后制成黏土试块4；
53.在泥浆箱1内充满泥浆和分散剂的混合液，泥浆指标与工程施工时一致；
54.启动旋转电机2并设定转速，让泥浆在箱内稳定流动；
55.待泥浆稳定流动后将黏土试块4放置在铁丝网3上并借助撑杆5将其放入泥浆箱1中，使得黏土试块4浸入到混合液中，浸泡1s左右立刻取出，并称量黏土试块4的初始质量m0；放入试块时注意其位置与旋转叶片保持一定距离，不会受到电机叶片干扰。
56.再次将黏土试块4浸入泥浆箱1内的混合液中，并每隔10min测量一次黏土试块4的质量m，当黏土试块4的质量减小至m0/2时，记录此时的时间t
50
；最后，当黏土试块4完全溶解时，记录此时的时间t
100
。
57.若t
50
≤2h且t
100
≤7h视为满足要求，说明当前选用的分散剂类型满足待使用的地层盾构需求，可以用于当前地层盾构过程中的泥饼清理；
58.否则为不满足要求，此时首先提高分散剂浓度和注入率，若提高一定浓度或注入率能够满足要求，也可以用于当前地层盾构过程中的泥饼清理；若提高一定浓度或注入率仍不能够满足要求，(分散剂浓度最高不得超过10％，注入率不得超过15％)，则放弃使用该类型分散剂，重新进行分散剂类型的选定。
59.至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本实用新型的示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍然可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。