一种膨润土侵蚀模拟试验设备制造技术

本实用新型专利技术公开一种膨润土侵蚀模拟试验设备，涉及膨润土侵蚀研究技术领域，包括膨胀渗透仪、饱和试验水槽和侵蚀试验储液装置，膨胀渗透仪包括底座、试样环和活塞，试样环内设置膨润土试样，膨润土试样两端设置透水垫片，两透水垫片上均设置有进液孔和出液孔；活塞顶部安装压力传感器；膨胀渗透仪浸泡于试验溶液内进行膨润土试样的饱和试验，且底座连接排气装置，用于饱和试验前排出底座内的空气；透水垫片通过管路与侵蚀试验储液装置内的试验溶液连通，以进行循环侵蚀试验。本实用新型专利技术能够用于模拟出膨润土在不同循环溶液侵蚀条件下，膨胀力、循环溶液浊度、电导率和pH值等的变化过程，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种膨润土侵蚀模拟试验设备


[0001]本技术涉及膨润土侵蚀研究
，特别是涉及一种膨润土侵蚀模拟试验设备。

技术介绍

[0002]作为高放废物地质处置库缓冲/回填材料的主要组成部分或基材，膨润土是一种典型的膨胀性粘土，在地下水的作用下，将由非饱和状态缓慢水化饱和，不仅能够逐渐封闭施工缝隙，并进一步封闭一定距离范围内的围岩裂隙。随着膨胀挤入裂隙膨润土的密度逐渐降低，有可能被流动的地下水带走，发生物理侵蚀。另一方面，钠基膨润土在地下水离子浓度较低的情况下易分散生成稳定胶体，有发生化学侵蚀的可能。并且，膨润土的物理侵蚀和化学侵蚀常相伴发生，是一个复杂的过程，影响因素很多，如膨润土的膨胀性、渗透性以及膨润土胶体的特性，围岩的力学、水理特性，围岩裂隙的宽度、深度及侧壁表面特征(如摩擦力)，地下水的化学成分、流速、流量等，且各因素之间有着密切的相互联系。
[0003]膨润土在地下水作用下发生侵蚀，主要从两个方面影响处置库的长期安全性，一是膨润土胶体可能成为加速核素迁移的潜在危险，二是膨润土的整体密度降低而无法保证其工程性能，如膨胀力、渗透性要求等。目前，我国已确定花岗岩为处置库首选围岩类型，缓冲/回填材料的研究以高庙子钠基膨润土为主，钠基膨润土在围岩裂隙水的作用下是有可能发生侵蚀现象的，必须给予足够重视。然而，现有用于膨润土侵蚀研究的模拟试验设备，无法将侵蚀与膨润土的宏观性能变化相联系，无法准确评价膨润土膨胀进入裂隙与侵蚀的关系，也不能研究围岩孔隙大小对于膨润土侵蚀的延缓或抑制作用，不利于对膨润土侵蚀作用的影响程度及其发生机理展开深入研究。因此，迫切提出一种新型地下水侵蚀压实膨润土模拟试验设备及试验方法，以克服上述现有技术问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种膨润土侵蚀模拟试验设备，以解决上述现有技术存在的问题，该膨润土侵蚀模拟试验设备能够用于模拟膨润土在不同循环溶液侵蚀的条件下，膨胀力、循环溶液浊度、电导率和pH值等的变化过程，从而查明离子浓度、水流速度、干密度、物理屏障孔隙等与膨润土侵蚀的关系。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0006]本技术提供一种膨润土侵蚀模拟试验设备，具体包括：
[0007]膨胀渗透仪，所述膨胀渗透仪包括底座、安装于所述底座上方的试样环和滑动安装于所述试样环内的活塞；所述试样环内设置膨润土试样，且所述膨润土试样的顶部和底部分别设置有上透水垫片和下透水垫片，所述活塞位于所述上透水垫片的上方，所述上透水垫片上连接有上进液孔和上出液孔，所述下透水垫片上连接有下进液孔和下出液孔；所述活塞顶部安装压力传感器；
[0008]饱和试验水槽，所述饱和试验水槽内盛装有试验溶液，所述膨胀渗透仪浸泡于所
述试验溶液内用于进行所述膨润土试样的饱和试验；所述底座连接排气装置，用于在饱和试验前排出所述底座内的空气；
[0009]侵蚀试验储液装置，所述侵蚀试验储液装置内盛装试验溶液，该试验溶液与饱和试验阶段所用的试验溶液为同种类、同浓度；所述上进液孔和所述下出液孔通过循环管连通，所述下进液孔和所述上出液孔分别通过管路与所述侵蚀试验储液装置内的试验溶液连通，形成试验溶液的循环流动，以在所述膨润土试样饱和后进行循环侵蚀试验。
[0010]可选的，还包括控制系统，所述压力传感器与所述控制系统信号连接，所述压力传感器用于实时检测所述膨润土试样的膨胀力，并将检测数值传输给所述控制系统。
[0011]可选的，所述上透水垫片和/或所述下透水垫片为不锈钢烧结网，所述不锈钢烧结网的孔径为1～100μm。
[0012]可选的，所述上透水垫片和/或所述下透水垫片为带裂隙的花岗岩垫片。
[0013]可选的，作为并列方案，在所述膨润土试样饱和后进行循环侵蚀试验时，也可以是所述下进液孔和所述上出液孔通过循环管连通，所述上进液孔和所述下出液孔分别通过管路与所述侵蚀试验储液装置内的试验溶液连通，以形成试验溶液的循环流动。
[0014]可选的，所述底座的上表面设置有凹槽，所述下透水垫片设置于所述凹槽内，所述下透水垫片与所述凹槽之间设置有第一密封圈。
[0015]可选的，所述上透水垫片设置于所述试样环内，所述上透水垫片与所述试样环的内壁之间设置有第二密封圈。
[0016]可选的，所述活塞的外壁与所述试样环的内壁之间设置有第三密封圈。
[0017]可选的，所述底座上开设有通孔，所述通孔的底部可拆卸安装一底芯，且所述底芯与所述底座之间设置有第四密封圈；所述通孔的顶部内壁与所述底芯的上表面共同形成所述凹槽。
[0018]可选的，所述底座和所述试样环之间设置有第五密封圈；所述底座和/或所述试样环为不锈钢材质的结构。
[0019]基于上述膨润土侵蚀模拟试验设备的膨润土侵蚀模拟试验方法，主要包括如下步骤：
[0020]步骤一、制备至少两个膨润土试样，并将制备完成的膨润土试样进行重量和尺寸测定；
[0021]步骤二、组装两套膨胀渗透仪，每套膨胀渗透仪内均安装制备好的膨润土试样，且两套膨胀渗透仪内的两个膨润土试样的测定重量和测定尺寸均完全相同；
[0022]步骤三、进入膨润土试样饱和试验阶段，包括如下试验步骤：
[0023]步骤3.1、将装有试验溶液的两个饱和试验水槽放入恒温环境中，将安装完成的两套膨胀渗透仪分别放置在放有试验溶液的两个饱和试验水槽中；
[0024]步骤3.2、在两套膨胀渗透仪的底座均安装排气管，并通过加液管分别向两套膨胀渗透仪内加入与饱和试验水槽中成分及浓度相同的试验溶液，以对两套膨胀渗透仪进行底座排气；
[0025]步骤3.3、排气后，将两个饱和试验水槽内的试验溶液的液面均加至淹没膨润土试样上表面的高度，膨润土试样依靠自身吸力吸水膨胀，逐渐饱和；
[0026]步骤3.4、将一套膨胀渗透仪从饱和试验水槽中取出，并将压力传感器和活塞均取
出，之后卸下底芯，此时上下透水垫片均不与膨润土试样分离；
[0027]步骤3.5、将步骤3.4中的试样环和底座置于小型压力试验机上，匀速将膨润土试样推出，推出过程中保持上下透水垫片均与膨润土试样紧密接触，然后做CT扫描，得到膨润土试样及上下透水垫片的内部结构；
[0028]步骤3.6、取下透水垫片做压汞试验，得到孔隙率及孔径分布；取上透水垫片做电镜试验，观察垫片表面的物质和结构；
[0029]步骤四、进入膨润土试样循环侵蚀阶段，将另一套膨胀渗透仪从饱和试验水槽中取出，然后进行如下试验步骤：
[0030]步骤4.1、将进液管一端穿过蠕动泵与下进液孔连接，另一端置于侵蚀试验储液装置中；
[0031]步骤4.2、将循环管的一端与下出液孔连接，另一端与上进液孔连接；
[0032]步骤4.3、将出液管的一端与上出液孔连接，另一端置于侵蚀试验储液装置中；
[0033]步骤4.4、用真空除气装置将去离子水除气，根据试验需要配制试验溶液，装入侵蚀试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨润土侵蚀模拟试验设备，其特征在于，包括：膨胀渗透仪，所述膨胀渗透仪包括底座、安装于所述底座上方的试样环和滑动安装于所述试样环内的活塞；所述试样环内设置膨润土试样，且所述膨润土试样的顶部和底部分别设置有上透水垫片和下透水垫片，所述活塞位于所述上透水垫片的上方，所述上透水垫片上连接有上进液孔和上出液孔，所述下透水垫片上连接有下进液孔和下出液孔；所述活塞顶部安装压力传感器；饱和试验水槽，所述饱和试验水槽内盛装有试验溶液，所述膨胀渗透仪浸泡于所述试验溶液内用于进行所述膨润土试样的饱和试验；所述底座连接排气装置，用于在饱和试验前排出所述底座内的空气；侵蚀试验储液装置，所述侵蚀试验储液装置内盛装试验溶液，所述上进液孔和所述下出液孔通过循环管连通，所述下进液孔和所述上出液孔分别通过管路与所述侵蚀试验储液装置内的试验溶液连通，形成试验溶液的循环流动，以在所述膨润土试样饱和后进行循环侵蚀试验。2.根据权利要求1所述的膨润土侵蚀模拟试验设备，其特征在于，还包括控制系统，所述压力传感器与所述控制系统信号连接，所述压力传感器用于实时监测所述膨润土试样的膨胀力，并将监测数值传输给所述控制系统。3.根据权利要求1所述的膨润土侵蚀模拟试验设备，其特征在于，所述上透水垫片和所述下透水垫片为不锈钢烧结网或...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢敬礼，王驹，陈亮，刘月妙，曹胜飞，
申请(专利权)人：核工业北京地质研究院，
类型：新型
国别省市：