本发明专利技术公开了一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，包括底座、立柱、载样室、传压构件、传力板、定滑轮平衡系统、顶部支架、数据采集系统、数据处理器、液压活塞传动系统、进出油阀和液压控制系统；本发明专利技术可实现膨胀充填体从浇筑到膨胀行为结束全过程的膨胀力和膨胀率实时监测，通过压力盒将压力信息传输至数据处理器，再反馈至液压加载系统锁定油压开始加载，通过活塞传动系统对传力板进行加载，传力板再作用于传压构件上，传压构件对膨胀充填试样进行加载，产生的膨胀力对传压构件和传力板产生作用力和位移，通过笔式位移传感器实时监测位移量，通过压力盒实时监测充填体膨胀力，操作简单、测量精确且测试效率高。操作简单、测量精确且测试效率高。操作简单、测量精确且测试效率高。
【技术实现步骤摘要】
一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置
[0001]本专利技术涉及矿山充填
，具体为一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置。
技术介绍
[0002]传统的胶结充填体因自身的高水性，充入采场后容易发生层析，导致充填体的接顶率低，达不到支撑采空区顶板的效果。膨胀充填体是在传统充填料的基础上进行的改进，通过添加具有膨胀效果的辅料或含硫骨料，使充填体在采空区内发生膨胀变形行为，以达到主动接顶的效果。膨胀充填体在采场内的膨胀行为有利于限制围岩移动、支撑顶底板、吸收因岩石变形释放的应力，有效的改善采场的应力环境，为矿山的安全生产提供保障。
[0003]目前，针对膨胀充填体的性能测试一般停留在自由(无压)环境下。经检索，申请号CN201710186443.8(专利技术名称：一种膨胀充填体试块膨胀率测定装置)；该申请案实现了膨胀充填体试块自由膨胀率的测量。但在实际工程中，采空区空间有限，当充填体随着自身的凝固以及膨胀，会与采空区围岩接触并产生作用力，有压条件下的充填体变形及膨胀力监测显得更有实际意义。
[0004]岩土工程领域关于岩体、土体的膨胀性能测试试验装置较为常见，例如：CN201610425067.9(专利技术名称：一种多边界条件膨胀仪及土体膨胀试验方法)、CN201510988001.6(专利技术名称：恒体积法测量膨胀力的膨胀仪)、CN201811235830.7(专利技术名称：膨胀土膨胀率和膨胀力试验方法)、CN201920789812.7(专利技术名称：一种膨胀岩水化过程中侧限膨胀力的测试装置)、CN201922044049.8(专利技术名称：一种岩石单轴吸水膨胀压力测试系统)等，然而膨胀充填体与岩体、土体不同，凝固前浆体呈液态，流动性强，待逐渐凝固并具备一定强度后，才会对周边产生有效的膨胀力，因此，研究充填体膨胀行为的核心之一在于精准定位膨胀性能测试的起始时间及装置施加压力的起始时间，直接套用岩体、土体类材料性能研究的试验装置及方法，显然是不可取的。
[0005]综上所述，针对矿山用膨胀充填体的膨胀性能测试，当前国内外的膨胀测试装置存在以下几个问题：
[0006](1)矿山用膨胀充填体是由流体向固体逐步转换的，土体、岩体等领域的固结仪难以准确确定施加荷载的起始时间，易受人为因素影响；
[0007](2)目前对膨胀充填体试块的性能测试仍是在无压条件下进行的，与实际工程中有压环境的采空区围岩不符；
[0008](3)膨胀充填料浆凝固过程中，现有膨胀测试装置难以准确定义充填体产生有效膨胀压力的起始时间，易受人为因素影响。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，结构简单、操作简便、加载精度高、测量误差小，能够准确定位膨胀充填体在凝固过程中的施加荷
载起始时间，以解决有压条件下膨胀充填体在固、液转换过程中难以进行膨胀性能测试的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，包括底座、立柱、载样室、传压构件、传力板、定滑轮平衡系统、顶部支架、数据采集系统、数据处理器、液压活塞传动系统、进出油阀和液压控制系统；所述底座顶面的中心位置放置载样室；所述立柱设有多个，且均固定于底座的顶面；所述传力板设置于多个所述立柱之间；所述传压构件设于传力板和载样室之间；所述顶部支架固定在立柱的上端；所述定滑轮平衡系统设置于传力板和顶部支架之间；所述液压活塞传动系统固定在顶部支架的上表面，液压活塞传动系统和进出油阀受控于液压控制系统；所述数据采集系统包括笔式位移传感器、压力盒传感器，分别设于立柱上、载样室侧板、传压构件底部，且数据采集系统与所述数据处理器通过信息传输线相接；所述数据处理器同时与液压控制系统通过信息传输线相连，数据处理器与液压控制系统通过信息传输线相连。
[0012]更进一步地，所述载样室内放置待测试的膨胀充填材料，其底板下表面与底座之间可根据需要放置垫片，其底板中心处设有小孔，且其上表面可根据需要放置透水石，底板与垫片上表面的导水槽相通，其侧板的内侧设有压力盒卡槽。
[0013]更进一步地，所述传力板可滑动的套设在多个所述立柱上。
[0014]更进一步地，所述传压构件包括连接杆、传压板和水平板，所述连接杆与上部的传压板和底部的水平板固定，上部的传压板外周开设有安装孔，并与所述传力板通过固定帽盖定位，底部的水平板下表面设有压力盒卡槽，水平板的一侧设有透水孔，水平板的下表面与载样室内的膨胀充填材料上表面相接触。
[0015]更进一步地，所述顶部支架外周开设有安装孔，所述立柱的上端穿过安装孔并用螺母安装固定，且其几何中心开设有圆孔。
[0016]更进一步地，所述定滑轮平衡系统包括定滑轮和砝码，定滑轮与顶部支架下表面通过刚性构件固定，且定滑轮一端与传力板相连。
[0017]更进一步地，所述液压活塞传动系统的传动构件可滑动套设在顶部支架的圆孔内，且下端与所述传力板抵接，上端与所述液压油下表面抵接。
[0018]更进一步地，所述数据采集系统包括笔式位移传感器、一号压力盒传感器和二号压力盒传感器；所述笔式位移传感器的基座端与所述立柱固定，其测试端与所述传力板抵接；所述一号压力盒传感器和二号压力盒传感器设于压力盒卡槽内，其监测面直接与试样抵接，直接监测试样产生的膨胀力。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1、本专利技术提供的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其装置测试范围更广，除能够监测固态的膨胀岩、土体外，还能监测测试膨胀料浆在凝固过程中的膨胀性能。
[0021]2、本专利技术提供的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，通过液压加载系统和液压活塞传动构件对膨胀充填体试样施加不限位移的恒压，根据测试需要实现精准施加载荷，并且由于装置的刚性连接结构，能够保证材料在膨胀过程中所受的压力环境不变。
[0022]3、本专利技术提供的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，还可监测试样的单面自由膨胀率，装置中含有的定滑轮平衡系统，可抵消传力板、传压构件的自身重力，实现试样顶面完全无压的环境，测量更精确。
[0023]4、本专利技术提供的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其数据监测系统和数据处理器可实现压力、位移全自动监测，通过内置程序处理后能够直观显示膨胀充填体的膨胀力、膨胀率随时间的变化关系。
[0024]5、本专利技术提供的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其装置适用的膨胀材料覆盖范围更广，可实现的压力环境更多，具有操作简单、测量精确的特点。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的测试装置整体结构图；
[0026]图2为本专利技术的载样室安装结构图；
[0027]图3为本专利技术的试样膨胀率曲线图；
[0028]图4为本专利技术的试样膨胀力曲线图。
[0029]图中：1、底座；2、立柱；3、载样室；31、膨胀充填本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其特征在于，包括底座(1)、立柱(2)、载样室(3)、传压构件(4)、传力板(5)、定滑轮平衡系统(6)、顶部支架(7)、数据采集系统(8)、数据处理器(9)、液压活塞传动系统(10)、进出油阀(11)和液压控制系统(12)；所述底座(1)顶面的中心位置放置载样室(3)；所述立柱(2)设有多个，且均固定于底座(1)的顶面；所述传力板(5)设置于多个所述立柱(2)之间；所述传压构件(4)设于传力板(5)和载样室(3)之间；所述顶部支架(7)固定在立柱(2)的上端；所述定滑轮平衡系统(6)设置于传力板(5)和顶部支架(7)之间；所述液压活塞传动系统(10)固定在顶部支架(7)的上表面，液压活塞传动系统(10)和进出油阀(11)受控于液压控制系统(12)；所述数据采集系统(8)设于载样室(3)内，且数据采集系统(8)与所述数据处理器(9)通过信息传输线相接，数据处理器(9)与液压控制系统(12)通过信息传输线相连。2.如权利要求1所述的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其特征在于：所述载样室(3)内放置待测试的膨胀充填材料(31)，其底板下表面与底座(1)之间可根据需要放置垫片(37)，其底板中心处设有小孔(32)，且其上表面可根据需要放置透水石(36)，底板与垫片(37)上表面的导水槽相通，其侧板(35)的内侧设有压力盒卡槽。3.如权利要求1所述的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其特征在于：所述传力板(5)可滑动的套设在多个所述立柱(2)上。4.如权利要求1所述的一种有压条件下膨胀充填体的膨胀性能测试装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽军，李鹏程，刘海林，孙国权，代碧波，彭俊，王雨波，李宁，李鸿飞，刘帅，
申请(专利权)人：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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