測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置及方法，構造模擬離縫，只需要調整墊片的厚度就可以調整所模擬離縫的寬度，而通過模擬層模擬離縫內的物理狀態，更重要的是，通過透明的實驗面板可以直觀的觀察注漿的狀態，從而方便對注漿的速度和充盈度進行直接的觀察，可以提高注漿材料或者說離縫修補材料選擇的速度進而為提高工程質量、節省工期、避免修補材料的浪費、減少返修工作量提供參考。
【專利說明】測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置，以及使用該實驗裝置的實驗方法。
【背景技術】
[0002]在建筑施工領域，離縫是指配合的構件之間發生松動，引起分離的現象，通常也把該現象所形成的縫隙稱為離縫。
[0003]為了確保高速鐵路軌道狀態的高平順性，滿足如動車組高速行車的安全性和舒適性要求，對如高溫時出現的軌道板離縫進行統一的處理。由于離縫通常表現為具有一定深度和寬度的縫隙，現場無法直觀的查看修補注漿速度和充盈度，往往需要通過實驗確定充盈速度和充盈度，以利于更好的對離縫進行修補。
[0004]如CTRSII型軌道板，其與CA砂衆(即水泥浙青砂衆的簡稱，cement, asphalt,mortar)產生離縫的現象較為普遍。CRTSII型板式無砟軌道由鋼軌、彈性扣件、預制軌道板、CA砂漿調整層、連續底座板(橋上)/支承層(路基上)、滑動層(橋上)、側向擋塊(橋上)等部分組成。
[0005]CRTSII型板式無砟軌道施工流程如下(以橋上施工為例):滑動層一底座板一粗鋪軌道板一軌道板精調一灌注CA砂漿調整層一軌道板縱連一鋪軌一側向擋塊。施工過程中，在CA砂漿灌注后約10天后，軌道板和CA砂漿調整層開始出現不同程度離縫現象，離縫位置絕大部分出現在軌道板四角部位。
[0006]高速鐵路軌道板與CA砂漿層之間的離縫寬度基本在0.1-2.0mm范圍內，實際工程中通常采用重力滲透或低壓機械注漿方式將離縫修補材料注入離縫內從而對離縫進行修復。延軌道板寬度方向一端設置注漿口，另一端設置排氣口，離縫修補材料通過注漿口注入，待修補材料在排氣口一端流出，則停止注漿，視修補材料充滿離縫。
[0007]但是，如前所述由于離縫的分布屬性，實際工程中修補材料在離縫較深處填充不密實會形成氣泡，出現軌道板與CA砂漿層間的空鼓現象，降低修補材料充盈度；修補材料在離縫中的流動速度受基體材料及基體離縫深度影響，因此不同方向注漿速度略有偏差，排氣口出漿即認為修補材料已充盈所有離縫，可能造成基體材料邊部離縫修補不徹底；同時壓力失穩情況下修補材料可能發生逆流，也會導致基體邊部離縫修補不徹底；以上現象均會造成安全隱患，增加返修難度和工作量。并且，施工工程中由于基體的不透明導致上述現象無法觀測。
【發明內容】
[0008]本發明提供了一種可以直觀、動態觀測離縫修補材料在離縫中注漿情況的實驗裝置，以及使用該試驗裝置的試驗方法，借以快速優選出注漿速度快、充盈度高的離縫修補材料，進而為提高工程質量、節省工期、避免修補材料的浪費、減少返修工作量提供參考。
[0009]本發明采用以下技術方案:依據本發明的一個方面，一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置，包
括:
實驗底板，為長方體塊；
模擬層，接合于實驗底板的上表面，用于模擬有機材料層；
實驗面板，為透明長方形板，板面尺寸與實驗底板的上表面相同；
墊片，支撐在實驗底板與實驗面板之間，從而在實驗底板與實驗面板之間形成模擬離
縫；
封離層，包覆于實驗底板與實驗面板對接部位周邊，使離縫與外部隔離而形成隔離空間；以及
注漿口和排氣口，匹配模擬離縫而在隔離空間選定部位開設。
[0010]上述實驗裝置，還包括對實驗面板加載的裝置，加載于實驗面板上，用于防止實驗面板上浮。
[0011]上述實驗裝置，所述加載裝置包括:
支架，具有一個長度大于實驗底板、實驗面板和墊片厚度之和的本體，以及垂直連接于本體兩端的各一個懸伸部，兩懸伸部的懸伸方向相同；
夾持功能部件，設置于一個懸伸部上，且該夾持功能部件的做動構件的施力方向垂直于實驗面板的板面并作用于該板面；以及
支撐部，設置在另一懸伸部上，且該支撐部的支撐端作用于實驗底板的下底面。
[0012]上述實驗裝置，所述夾持功能部件為軸線平行于支架的緊定螺栓，相應地，與該緊定螺栓連接的懸伸部開有對應的螺紋孔。
[0013]上述實驗裝置，所述緊定螺栓的端頭設有平墊片。
[0014]上述實驗裝置，所述加載裝置配置有多個，并在實驗底板、墊片和實驗面板構成的總成上關于該總成的豎直軸線的軸對稱布置或者豎直對稱面的面對稱布置。
[0015]上述實驗裝置，以實驗底板的長邊為參考，在長邊方向上的一邊開有所述注漿口，另一端開有排氣口，且排氣口的數量與注漿口的比例大于等于I而小于等于8。
[0016]上述實驗裝置，當注漿口多于一個時，注漿口間距大于IOOmm ;排氣空間距則小于等于 1000mm。
[0017]上述實驗裝置，所述實驗墊片為剛性墊片。
[0018]上述實驗裝置，所述實驗底板選自混凝土板、木板或塑料板。
[0019]依據本發明的另一個方面，一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗方法，在一長方體形的實驗底板的上表面刷涂防水材料，形成凸凹不平的模擬層；
進而在具有模擬層的上表面上設置墊片，然后在墊片上裝設板面與實驗底板上表面相同的透明的實驗面板，從而在實驗底板與實驗面板之間形成由墊片厚度所約束的模擬離縫；
隔離模擬離縫與外部空間；
通過預設的或者后續設置的注漿口加注制備好的修補材料漿液，并觀察預設的或者后續設置的排氣口是否有修補材料漿液流出，借以判斷是否終止注漿；
注漿過程中通過透明的實驗面板觀察修補材料漿液在模擬離縫中的注漿速度和充盈度；并在注漿結束時，觀察整體的充盈度。[0020]上述實驗方法，所述模擬層通過滾筒刷刷涂而成，并根據所模擬離縫內粗糙度選擇滾筒刷型號。
[0021]上述實驗方法，隔離模擬離縫與外部空間的方法是，匹配模擬離縫的四周，通過防水粘結材料粘結對應的實驗底板和實驗面板的邊緣。
[0022]上述實驗方法，注漿速度的測量方法是:透過透明實驗面板觀測注漿情況，記錄注漿時間為tn時修補材料注漿距離ln，ln/tn即為修補材料在離縫中的注漿速度，tn時刻的注漿距離In取注漿方向上距注漿口所在邊最長和最短注漿距離的均值；
待離縫修補材料全部充滿實驗底板與實驗面板間的模擬離縫后，使用快速堵漏劑封堵排氣口，同時記錄注漿結束時間tm，tm即為修補材料的充盈時間；
而充盈度的測量方法是:注漿結束后，直接觀測實驗面板下方的氣泡數量和氣泡二維投影面積S1，測試面板面積Sci與氣泡面積之差為修補材料充盈面積S2,則S1/ S0為修補材料的空鼓率，S2/ S0為修補材料充盈度。
[0023]依據本發明，從上述方案可以看出，構造模擬離縫，只需要調整墊片的厚度就可以調整所模擬離縫的寬度，而通過模擬層模擬離縫內的物理狀態，更重要的是，通過透明的實驗面板可以直觀的觀察注漿的狀態，從而方便對注漿的速度和充盈度進行直接的觀察，可以提高注漿材料或者說離縫修補材料選擇的速度進而為提高工程質量、節省工期、避免修補材料的浪費、減少返修工作量提供參考。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為依據本發明的一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置中實驗底板在置加了塾片后的俯視狀態不意圖。
[0025]圖2為一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置的側面結構示意圖。
[0026]圖中:1.墊片，2.注漿口，3.排氣口，4.緊定螺栓，5.固定夾，6.實驗面板，7.模擬離縫，8.墊腳，9.支架，10.實驗面板。
【具體實施方式】
[0027]如圖1和2所示的一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置，其基本結構包括:
實驗底板10,為長方體塊；
模擬層，接合于實驗底板10的上表面，用于模擬有機材料層；
實驗面板6，為透明長方形板，板面尺寸與實驗底板10的上表面相同；
墊片1，支撐在實驗底板10與實驗面板6之間，從而在實驗底板10與實驗面板6之間形成模擬離縫7 ；
封離層，包覆于實驗底板與實驗面板對接部位周邊，使離縫與外部隔離而形成隔離空間；以及
注漿口 2和排氣口 3，匹配模擬離縫7而在隔離空間選定部位開設。
[0028]應當理解，長方體塊表示為一種宏觀結構，其上如開有溝槽或者其他結構不會影響本領域技術人員對其結構的宏觀理解，這也是機械結構描述的一般常識。
[0029]實驗底板10為支撐結構，厚度需保證整體結構的剛度，可以根據材料和尺寸規格進行選擇。
[0030]實驗面板6同樣需要具備足夠的剛性，可以表示為剛性件，以保證模擬離縫7具有相對均勻的高度。
[0031]為降低重力的影響，通過墊片I的排布形成支點，對此，本領域的技術人員容易推理根據剛度與墊片I的排布進行匹配。對此，有關于墊片的數量和排布形式在此不再贅述，本領域的技術人員容易根據該記載不需要付出創造性勞動即可獲得合適的墊片I數量和排布形式。
[0032]圖1中墊片I是沿實驗底板10的周邊排布的結構，但基于上述構思可知，其排布形式顯然不限于圖1所示的結構，便于分布有利于降低墊片本身對注漿速度的影響。但同時應當理解，其影響對所有的注漿材料都是相同的，因此，墊片分布于中間也是可行的。
[0033]進一步需要理解的是，由于對注漿材料影響的相同性，那么關于如模擬層的材質，除了共有的屬性，如防水性外，對不同注漿材料也無本質影響。因此，模擬層的材質選擇相對比較寬松。
[0034]關于封離層，應理解為隔離，但各種隔離需要在實驗階段進行操作，或者說在準備實驗設備時進行封離，封離滿足防滲即可。
[0035]進一步的理解，注漿裝置的使用可以匹配離縫修補所使用的注漿裝置，同時可以適配注漿口 2的形狀。另一個方面，注漿口 2可以根據注漿裝置進行選擇。
[0036]注漿裝置可以作為實驗裝置的組成部份，也可以理解為輔助部分，正如燒杯是某些實驗的實驗裝置，并不是該實驗唯一的實驗裝置，但可以稱之為該實驗的實驗裝置，對此，公眾應當能夠理解。
[0037]在一些實施例中，為了降低浮力的影響，還包括對實驗面板6加載的裝置，加載于實驗面板6上，用于防止實驗面板受到注漿的浮力作用而上浮。
[0038]加載裝置在一些實施例中可以直接為壓板或者壓塊，壓在實驗面板6的邊緣，也不會影響對實驗進程的觀察。
[0039]加載裝置可以為一個框形體，如可以是匹配實驗面板6邊緣的矩形框，匹配重量，可以使用鉛質框架，對于重量要求不高的，可以采用如鋁合金框架。一般的選擇是鋼鐵質的框架。
[0040]在一些實施例中，為了更方便操作，所述加載裝置包括:
支架9，具有一個長度大于實驗底板10、實驗面板6和墊片I厚度之和的本體，以及垂直連接于本體兩端的各一個懸伸部，兩懸伸部的懸伸方向相同；
夾持功能部件，設置于一個懸伸部上，且該夾持功能部件的做動構件的施力方向垂直于實驗面板的板面并作用于該板面；以及
支撐部，設置在另一懸伸部上，且該支撐部的支撐端作用于實驗底板的下底面。
[0041]本體可以為桿性件，還可以是具有附加結構的桿性件，其本質上仍然是機械上可以簡化的二力桿。
[0042]加上懸伸部后，整體結構類似于夾子，產生夾持力，借以產生對實驗面板6的正壓力。
[0043]夾持功能部件主要是產生夾持力的部件，本領域的技術人員據此容易理解，其為主動件，其做動部分直接作用于實驗面板6產生所需要的正壓力。[0044]夾持功能部件可以采用自持方式，如彈簧驅動的頂柱。這種結構簡單，通過槽中頂柱可以快速的進行裝夾。但缺陷是其具有固定的勁度系數，夾持力跟壓縮量成正比，不好調整夾持力。
[0045]在一些實施例中，所述夾持功能部件為軸線平行于支架的緊定螺栓4，相應地，與該緊定螺栓4連接的懸伸部開有對應的螺紋孔，這種結構結單，成本低，且可以通過調整金錠螺栓4預緊力產生所需要的夾持力。但操作相比于彈簧結構要繁瑣一點。
[0046]如圖2所示，所述緊定螺栓4的端頭設有平墊片，減少對實驗面板的損傷，平墊片可以與緊定螺栓一體，也可以是分體結構，還可以通過轉動副連接于緊定螺栓，方便攜帶。
[0047]在圖2所示的結構中，另一懸伸部與實驗底板10的結合部位也設有增大結合面積的墊腳8，墊腳8也可以采用平墊片。
[0048]為了均衡載荷，所述加載裝置配置有多個，并在實驗底板、墊片和實驗面板構成的總成上關于該總成的豎直軸線的軸對稱布置或者豎直對稱面的面對稱布置。
[0049]以實驗底板10的長邊為參考，在長邊方向上的一端開有所述注漿口 2，另一端開有排氣口 3，且排氣口 3的數量與注漿口 2的比例大于等于2而小于等于8。
[0050]由于氣體流動速度要遠高于液體，因此，排氣口的數量可以相對較少，一般采用與注漿口 1:1的配置數量，最多不能超過8:1，通常排氣孔越多越好，但過多也會影響最終的封堵速度。
[0051]當注漿口多于一個時，注漿口間距大于IOOmm ;排氣口間距則小于等于1000mm。
[0052]優選地，所述實驗墊片為剛性墊片，以保證模擬離縫7的準確設定。
[0053]進一步地，所述實驗底板選自混凝土板、木板或塑料板。
[0054]依據上述結構，一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗方法，在一長方體形的實驗底板10的上表面刷涂防水材料，形成凸凹不平的模擬層；如所述實驗底板10上表面應使用滾筒刷涂覆有機防水材料，避免修補漿體在實驗底板中的滲漏，同時模擬了 CA砂漿的有機材料表面性質和老化CA砂漿凹凸不平的表面特性，待防水材料干燥后鋪設墊片。
[0055]進而在具有模擬層的上表面上設置墊片，然后在墊片上裝設板面與實驗底板上表面相同的透明的實驗面板，從而在實驗底板與實驗面板之間形成由墊片厚度所約束的模擬離縫。
[0056]隔離模擬離縫與外部空間；如所述實驗底板與實驗面板四周通過防水膠結材料進行粘結，除注漿口和排氣口外的四周均須粘結密實，防止離縫修補材料在試驗底板與實驗面板連接處發生滲漏。
[0057]通過預設的或者后續設置的注漿口加注制備好的修補材料漿液，并觀察預設的或者后續設置的排氣口是否有修補材料漿液流出，借以判斷是否終止注漿。
[0058]注漿過程中通過透明的實驗面板觀察修補材料漿液在模擬離縫中的注漿速度和充盈度；并在注漿結束時，觀察整體的充盈度。
[0059]從上述方案可以看出，通過透明的實驗面板可以直觀的觀察注漿進程，方便進行注漿速度的統計，以及最終充盈度的觀察和計算。
[0060]所述模擬層通過滾筒刷刷涂而成，并根據所模擬離縫內粗糙度選擇滾筒刷型號，可以直接成型出所需要的粗糙度的模擬離縫，效率也比較高。[0061]隔離模擬離縫與外部空間的方法是，匹配模擬離縫的四周，通過防水粘結材料粘結對應的實驗底板和實驗面板的邊緣。
[0062]透過透明實驗面板觀測注漿情況，記錄注漿時間為tn時修補材料注漿距離In，ln/tn即為修補材料在離縫中的注漿速度，tn時刻的注漿距離In取注漿方向上距注漿口所在邊最長和最短注漿距離的均值；
待離縫修補材料全部充滿實驗底板與實驗面板間的模擬離縫后，使用快速堵漏劑封堵排氣口，同時記錄注衆結束時間tm, tm即為修補材料的充盈時間；
而充盈度的測量方法是:注漿結束后，直接觀測實驗面板下方的氣泡數量和氣泡二維投影面積SI，測試面板面積SO與氣泡面積之差為修補材料充盈面積S2，則S1/ S0為修補材料的空鼓率，S2/ SO為修補材料充盈度。
[0063]關于實驗方法，一個具體的實施例:
(1)選用1.2*4m2的實驗裝置和重力滲透注漿裝置對中建材中巖科技有限公司生產的低粘度環氧樹脂的注漿速度和充盈度進行測試，在1.2m邊中間部位埋設內徑為2_的注漿口 I個，相對的另一個1.2m邊均勻分布5個內徑2mm的排氣孔；
(2)將低粘度環氧樹脂AB組分按照4:1進行配料，混合均勻；
(3)將拌合好的低粘度環氧樹脂注入注漿裝置儲料筒中，待透過實驗面板觀測到注漿口樹脂流出，同時按下秒表記錄注漿開始時間；
(4)透過透明實驗面板觀測注漿情況，記錄時刻tn和修補材料在tn時刻的注漿距離ln，ln/tn即為修補材料在離縫中的注漿速度，低粘度環氧樹脂的注漿速度約為1.6m/h ；
(5)離縫修補材料全部充滿實驗底板與實驗面板間的離縫后，使用快速堵漏劑封堵排氣孔，同時記錄注漿結束時間tm，低粘度環氧樹脂對長度為4m的實驗裝置而言，其充盈時間為2.5h ；
(6)注漿結束后，直接觀測測試面板下方的氣泡數量為8個和氣泡二維投影面積S1為168mm2，則低粘度環氧樹脂空鼓率為0.35°/_，充盈度為9999.65°/_。
[0064](7)低粘度環氧樹脂注漿速度可達1.6m/h,充盈度為9999.65°/_，是理想的離縫修補材料。
[0065]PMC復合防水涂料(又稱彈性水泥)是以丙烯酸酷合成高分子乳液為基料，加入特種水泥、無機固化劑和多種助劑配制而成的雙組份防水涂膜材料，它具有良好的成膜性、抗滲性，粘結性(與混凝土、磚、石材、瓷磚、PVC塑料、鋼材、木材、玻璃等都有很強的粘結性)、耐水性和耐候性，特別是能夠在潮濕基層上施工固化成膜。
【權利要求】
1.一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗裝置，其特征在于，包括: 實驗底板(10),為長方體塊； 模擬層，接合于實驗底板(10)的上表面，用于模擬有機材料層； 實驗面板(6)，為透明長方形板，板面尺寸與實驗底板(10)的上表面相同； 墊片(1)，支撐在實驗底板(10)與實驗面板(6)之間，從而在實驗底板(10)與實驗面板(6)之間形成模擬離縫(7); 封離層，包覆于實驗底板與實驗面板對接部位周邊，使離縫與外部隔離而形成隔離空間；以及 注漿口(2)和排氣口(3)，匹配模擬離縫(7)而在隔離空間選定部位開設。
2.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，還包括對實驗面板(6)加載的裝置，加載于實驗面板(6)上，用于防止實驗面板上浮。
3.根據權利要求2所述的實驗裝置，其特征在于，所述加載裝置包括: 支架(9)，具有一個長度大于實驗底板(10)、實驗面板(6)和墊片厚度之和的本體，以及垂直連接于本體兩端的各一個懸伸部，兩懸伸部的懸伸方向相同； 夾持功能部件，設置于一個懸伸部上，且該夾持功能部件的做動構件的施力方向垂直于實驗面板的板面并作用于該板面；以及 支撐部，設置在另一懸伸部上，且 該支撐部的支撐端作用于實驗底板的下底面。
4.根據權利要求3所述的實驗裝置，其特征在于，所述夾持功能部件為軸線平行于支架的緊定螺栓，相應地，與該緊定螺栓連接的懸伸部開有對應的螺紋孔。
5.根據權利要求4所述的實驗裝置，其特征在于，所述緊定螺栓的端頭設有平墊片。
6.根據權利要求3至5任一所述的實驗裝置，其特征在于，所述加載裝置配置有多個，并在實驗底板、墊片和實驗面板構成的總成上關于該總成的豎直軸線的軸對稱布置或者豎直對稱面的面對稱布置。
7.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，以實驗底板(10)的長邊為參考，在長邊方向上的一端開有所述注漿口(2)，另一端開有排氣口(3)，且排氣口(3)的數量與注漿口(2)的比例大于等于I而小于等于8。
8.根據權利要求7所述的實驗裝置，其特征在于，當注漿口多于一個時，注漿口間距大于IOOmm ;排氣口間距則小于等于1000mm。
9.根據權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述實驗墊片為剛性墊片。
10.根據權利要求1或9所述的實驗裝置，其特征在于，所述實驗底板選自混凝土板、木板或塑料板。
11.一種測試離縫修補材料注漿速度及充盈度的實驗方法，其特征在于，在一長方體形的實驗底板的上表面刷涂防水材料，形成凸凹不平的模擬層； 進而在具有模擬層的上表面上設置墊片，然后在墊片上裝設板面與實驗底板上表面相同的透明的實驗面板，從而在實驗底板與實驗面板之間形成由墊片厚度所約束的模擬離縫； 隔離模擬離縫與外部空間； 通過預設的或者后續設置的注漿口加注制備好的修補材料漿液，并觀察預設的或者后續設置的排氣口是否有修補材料漿液流出，借以判斷是否終止注漿；注漿過程中通過透明的實驗面板觀察修補材料漿液在模擬離縫中的注漿速度和充盈度；并在注漿結束時，觀察整體的充盈度。
12.根據權利要求11所述的實驗方法，其特征在于，所述模擬層通過滾筒刷刷涂而成，并根據所模擬離縫內粗糙度選擇滾筒刷型號。
13.根據權利要求11或12所述的實驗方法，其特征在于，隔離模擬離縫與外部空間的方法是，匹配模擬離縫的四周，通過防水粘結材料粘結對應的實驗底板和實驗面板的邊緣。
14.根據權利要求11所述的實驗方法，其特征在于，注漿速度的測量方法是:透過透明實驗面板觀測注漿情況，記錄注漿時間為tn時修補材料注漿距離ln，ln/tn即為修補材料在離縫中的注漿速度，tn時刻的注漿距離In取注漿方向上距注漿口所在邊最長和最短注漿距離的均值； 待離縫修補材料全部充滿實驗底板與實驗面板間的模擬離縫后，使用快速堵漏劑封堵排氣口，同時記錄注漿結束時間tm，tm即為修補材料的充盈時間； 而充盈度的測量方法是:注漿結束后，直接觀測實驗面板下方的氣泡數量和氣泡二維投影面積S1，測試面板面積Sci與氣泡面積之差為修補材料充盈面積S2,則S1/ S0為修補材料的空鼓率，S2/ S0 為修補材料充盈度。
【文檔編號】G01N33/44GK103630677SQ201310631200
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】朱玉雪, 齊冬有, 趙海洋, 劉洪娜, 王建, 李婷, 吳明慧, 王健, 王悅, 單立福, 范德科, 鄒瓊慧, 李慧群 申請人:中建材中巖科技有限公司
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