本发明专利技术公开了压实膨润土自由膨胀率测试方法，包括膨胀率测试单元，膨胀率测试单元包括底座，底座的顶部密封固定连接有方形测量池，方形测量池的顶部可拆卸连接有顶盖，方形测量池的各个侧壁均贯穿设置有侧向千分表，底座的顶部设置有透水石座；本发明专利技术通过四个弧形多孔测量板的设置，配合透水石座、透水石盖、顶部千分表及四个侧向千分表，能够由多个方向对压实膨润土的自由膨胀进行测定，且利用四个多孔测量板的相互配合，在四个弧形多孔测量板包裹压实膨润土柱后，会在侧壁形成四条裂缝，这四条裂缝可以模拟真实环境下地下水从地质裂隙侵入压实回填膨润土的景象，从而获取更加贴近原位的压实膨润土在地质水作用下的自由膨胀率。胀率。胀率。
【技术实现步骤摘要】
压实膨润土自由膨胀率测试方法
[0001]本专利技术涉及环境科学研究装置
，特别是涉及压实膨润土自由膨胀率测试方法，本方法特别适用于压实膨润土样品在各种水环境中的自由膨胀率测试。
技术介绍
[0002]核废物深地质处置过程中，为防止放射性废物进入天然环境，容器处置结构一般采用多层屏障系统，包括由混凝土、包装容器、缓冲材料组成的人工屏障和由围岩构成的天然屏障，缓冲回填材料是放射性废物进入天然环境的最后一道人工屏障。膨润土因具有强吸附性、低渗透性和良好的自愈合能力而被认为是最佳的缓冲回填材料。回填结构中的压实膨润土在长期的自然作用力(如地震、侵蚀等)下可能产生裂隙，这些裂隙在遇到地质孔隙水后的膨胀自愈合能力是评估处置库长期安全性的一项关键指标。因此，实验室研究压实膨润土在不同水化学环境中的自由膨胀率，意义重大。
[0003]市场上现有的膨胀率测试仪均是针对岩石或土壤样品，且只能测定单一方向的膨胀率，不适用于压实膨润土在水环境中的自由膨胀率测试。如何准确测试压实膨润土在水环境中的自由膨胀率，是本专利技术需要解决的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供压压实膨润土自由膨胀率测试方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]①
构建压实膨润土自由膨胀率测试装置：压实膨润土自由膨胀率测试装置，包括膨胀率测试单元，所述膨胀率测试单元包括底座，所述底座的顶部密封固定连接有方形测量池，所述方形测量池的顶部可拆卸连接有顶盖，所述方形测量池的各个侧壁均贯穿设置有侧向千分表，所述底座的顶部设置有透水石座，所述透水石座位于方形测量池的内侧，所述透水石座的顶部设置有圆柱状样品，所述圆柱状样品的外侧呈圆周分布有四个弧形多孔测量板，所述弧形多孔测量板与侧向千分表一一对应，所述圆柱状样品的顶部设置有透水石盖，所述顶盖的顶部贯穿设置有顶部千分表，所述顶部千分表的测量端与透水石盖的顶部中心处相抵；
[0007]②
压实膨润土自由膨胀率测试方法步骤如下：
[0008]步骤一：水位调节：通过顶盖将第一容器内的模拟地质水溶液经供水管输送至方形测量池内，打开位于对应高度的排水管上的阀门，将多余的模拟地质水溶液经该排水管及收集管导入第二容器内，直至方形测量池内的水位稳定在所需高度，通过第二水泵将第二容器内的模拟地质水溶液经回流管输送回第一容器内；
[0009]步骤二：温度调节：当方形测量池内的水位到达所需高度后，通过温度控制器启动电加热器对方形测量池内的模拟地质水溶液进行加热，温度控制器通过温度传感器的温度反馈自动控制电加热器的开关，当模拟地质水溶液的温度未达到指定温度时，电加热器持
续加热，当模拟地质水溶液达到指定温度后自动关闭加热，以维持模拟地质水溶液的温度恒定；
[0010]步骤三：安装试样：当水温达到指定温度后，将实现组装好的圆柱状样品、多孔弹性乳胶膜、弧形多孔测量板放置在透水石座上，并迅速将四个侧向千分表的测量端抵在对应的测量杆的端部，并对侧向千分表进行固定与调零，之后放置透水石盖与顶盖，并使顶部千分表的测量端抵在透水石盖顶面后，对顶部千分表进行固定与调零；
[0011]步骤四：数据记录：完成试样的安装后，按固定时间间隔持续记录顶部千分表和四个侧向千分表的读数，当各千分表读数稳定后停止数据记录，停止实验，通过实验数据及计算公式计算圆柱状样品在特定温度水溶液中的自由膨胀率，最终实现圆柱状样品在水溶液中的自由膨胀率的准确测试；
[0012]所述计算公式为：
[0013]计算公式中：
[0014]F
f
为圆柱状样品(13)的自由膨胀率；
[0015]r0为圆柱状样品(13)的直径，单位为mm；
[0016]h0为圆柱状样品(13)的高度，单位为mm；
[0017]r1、r2、r3、r4为四个侧向千分表(10)的读数，单位为mm；
[0018]h
s
表示顶部千分表(15)的读数，单位为mm；
[0019]π为圆周率。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：所述弧形多孔测量板的内表面及侧面均开设有相互连通的透水孔，所述弧形多孔测量板的外表面均匀固定连接有四个受力杆，四个所述受力杆的端部共同固定连接有工字条，所述工字条的外壁中心处固定连接有测量杆，所述测量杆的端部与对应的侧向千分表的测量端相抵。
[0021]作为本专利技术进一步的方案：所述圆柱状样品的外壁套设置多孔弹性乳胶膜，所述多孔弹性乳胶膜的外表面与弧形多孔测量板的内表面贴合。
[0022]作为本专利技术进一步的方案：上述压实膨润土自由膨胀率测试装置，还包括供水单元，所述供水单元包括第一容器，所述第一容器通过供水管与方形测量池连通，所述供水管贯穿方形测量池的外壁，所述供水管上安装有第一水泵。
[0023]作为本专利技术进一步的方案：上述压实膨润土自由膨胀率测试装置，还包括排水单元，所述排水单元包括第二容器，所述第二容器上安装有收集管，所述方形测量池的外壁贯穿设置有多个排水管，多个所述排水管均与收集管连通，所述排水管上均安装有阀门，多个所述排水管在方形测量池的表面由上至下等距分布。
[0024]作为本专利技术进一步的方案：所述第二容器通过回流管与第一容器连通，所述回流管上安装有第二水泵。
[0025]作为本专利技术进一步的方案：上述压实膨润土自由膨胀率测试装置，还包括温度调节单元，所述温度调节单元包括温度传感器、电加热器、温度控制器，所述温度传感器贯穿方形测量池的外壁底部，所述电加热器位于底座内，所述温度传感器、电加热器均与温度控制器电连接。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]1、本专利技术通过四个弧形多孔测量板的设置，配合透水石座、透水石盖、顶部千分表及四个侧向千分表，能够由多个方向对压实膨润土的自由膨胀进行测定，且利用四个多孔测量板的相互配合，在四个弧形多孔测量板包裹压实膨润土柱后，会在侧壁形成四条裂缝，这四条裂缝可以模拟真实环境下地下水从地质裂隙侵入压实回填膨润土的景象，从而获取更加贴近原位的压实膨润土在地质水作用下的自由膨胀率，测试的准确性高。
[0028]2、本专利技术中，通过设置多孔弹性乳胶膜，利用其优良的弹性，及表面分布的小孔，将多孔弹性乳胶膜包裹在圆柱状样品上，能够保证圆柱状样品与水长时间接触并充分膨胀后不会塌陷。
[0029]3、本专利技术中，通过设置多个等距分布的排水管，可以根据实验需要随时调节方形测量池内的水位高度，实现了圆柱状样品在不同水位埋深下的自由膨胀率测试，通过通过温度调节单元的设置，实现了不同水溶液温度对压实膨润土自由膨胀率的影响研究。
附图说明
[0030]图1为压实膨润土自由膨胀率测试装置的结构示意图。
[0031]图2为压实膨润土自由膨胀率测试装置中膨胀率测试单元的结构示意图。
[0032]图3为压实膨润土自由膨胀率测试装置中多孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.压实膨润土自由膨胀率测试方法，其特征在于：
①
构建压实膨润土自由膨胀率测试装置：包括膨胀率测试单元(1)，所述膨胀率测试单元(1)包括底座(2)，所述底座(2)的顶部密封固定连接有方形测量池(3)，所述方形测量池(3)的顶部可拆卸连接有顶盖(4)，所述方形测量池(3)的各个侧壁均贯穿设置有侧向千分表(10)，所述底座(2)的顶部设置有透水石座(11)，所述透水石座(11)位于方形测量池(3)的内侧，所述透水石座(11)的顶部设置有圆柱状样品(13)，所述圆柱状样品(13)的外侧呈圆周分布有四个弧形多孔测量板(5)，所述弧形多孔测量板(5)与侧向千分表(10)一一对应，所述圆柱状样品(13)的顶部设置有透水石盖(14)，所述顶盖(4)的顶部贯穿设置有顶部千分表(15)，所述顶部千分表(15)的测量端与透水石盖(14)的顶部中心处相抵；
②
压实膨润土自由膨胀率测试方法步骤如下：步骤一：水位调节：通过顶盖(4)将第一容器(21)内的模拟地质水溶液经供水管(22)输送至方形测量池(3)内，打开位于对应高度的排水管(16)上的阀门，将多余的模拟地质水溶液经该排水管(16)及收集管(26)导入第二容器(25)内，直至方形测量池(3)内的水位稳定在所需高度，通过第二水泵(28)将第二容器(25)内的模拟地质水溶液经回流管(27)输送回第一容器(21)内；步骤二：温度调节：当方形测量池(3)内的水位到达所需高度后，通过温度控制器(19)启动电加热器(18)对方形测量池(3)内的模拟地质水溶液进行加热，温度控制器(19)通过温度传感器(17)的温度反馈自动控制电加热器(18)的开关，当模拟地质水溶液的温度未达到指定温度时，电加热器(18)持续加热，当模拟地质水溶液达到指定温度后自动关闭加热，以维持模拟地质水溶液的温度恒定；步骤三：安装试样：当水温达到指定温度后，将实现组装好的圆柱状样品(13)、多孔弹性乳胶膜(12)、弧形多孔测量板(5)放置在透水石座(11)上，并迅速将四个侧向千分表(10)的测量端抵在对应的测量杆(9)的端部，并对侧向千分表(10)进行固定与调零，之后放置透水石盖(14)与顶盖(4)，并使顶部千分表(15)的测量端抵在透水石盖(14)顶面后，对顶部千分表(15)进行固定与调零；步骤四：数据记录：完成试样的安装后，按固定时间间隔持续记录顶部千分表(15)和四个侧向千分表(10)的读数，当各千分表读数稳定后停止数据记录，停止实验，通过实验数据及计算公式计算圆柱状样品(13)在特定温度水溶液中的自由膨胀率，最终实现圆柱状样品(13)在水溶液中的自由膨胀率的准确测试；...
【专利技术属性】
技术研发人员：周旭，徐辉，占佳，孟斌洋，王煜，刘艳，冯良齐，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三六五三部队，
类型：发明
国别省市：
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