一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法技术

本发明专利技术提出了一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，属于深空探测领域。解决冻结过程模拟月壤样本含水率不均一的问题。它包括以下步骤：S1、在密封环境下配比一定质量的模拟月壤，并根据模拟月壤目标含水率要求准备相应质量的水；S2、对准备好的模拟月壤进行均匀逐层喷洒水并在喷洒过程中将模拟月壤搅拌均匀形成待冻混合物；S3、将待冻混合物铺设到制冷设备中并保持密闭；S4、对制冷设备中的待冻混合物进行快速原位冻结形成冻结含水样本；S5、将冻结含水样本在低温环境下破碎到一定粒度，得到含水率均匀的样本。它主要用于控制模拟月壤的水分迁移。的样本。它主要用于控制模拟月壤的水分迁移。的样本。它主要用于控制模拟月壤的水分迁移。

【技术实现步骤摘要】
一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法


[0001]本专利技术属于深空探测领域，特别是涉及一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法。

技术介绍

[0002]从大批量工程试验角度出发，以满足工程试验所需的样本条件为目标，以往剖面样本水冰在冻结过程中，样本边界的冻结速率会强于样本内部，致使样本的边界温度会低于样本中心，由于水分冷端迁移的原理，样本内部水分会向周围迁移，致使样本边界含水率高于样本中心，整个样本含水率不均一，不同含水率的样本强度、硬度也各不相同，致使后期试验在样本钻进过程中所受应力大小、钻进功率及每钻含水率等指标无法进行统一，从而使得变量无法得到控制，致使后期得到钻进试验数据无任何参考意义。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法,以解决冻结过程模拟月壤样本含水率不均一的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，包括以下步骤：
[0005]S1、在密封环境下配比一定质量的模拟月壤，并根据模拟月壤目标含水率要求准备相应质量的水；
[0006]S2、对准备好的模拟月壤进行均匀逐层喷洒水并在喷洒过程中将模拟月壤搅拌均匀形成待冻混合物；
[0007]S3、将待冻混合物铺设到制冷设备中并保持密闭；
[0008]S4、对制冷设备中的待冻混合物进行快速原位冻结形成冻结含水样本；
[0009]S5、将冻结含水样本在低温环境下破碎到一定粒度，得到含水率均匀的样本。
[0010]更进一步的，所述步骤S1中的模拟月壤选用斜长岩与玄武岩颗粒进行混配，斜长岩颗粒重量百分比为80
±
5wt％，玄武岩颗粒重量百分比为20
±
5wt％。
[0011]更进一步的，所述斜长岩颗粒与玄武岩颗粒均为棱角状或均为次棱角状。
[0012]更进一步的，对步骤S1模拟月壤的初始含水率进行测定并根据模拟月壤目标含水率要求准备剩余的水量。
[0013]更进一步的，所述步骤S1中的模拟月壤目标含水率误差为
±
1wt％。
[0014]更进一步的，所述步骤S2中当相应质量的水逐层喷洒消耗完毕后继续搅拌10min。
[0015]更进一步的，所述步骤S3中的待冻混合物铺设到制冷设备的托盘中，厚度为50mm。
[0016]更进一步的，所述步骤S4中利用液氮喷淋进行原位冻结，制冷设备制冷最低温度为
‑
86℃。
[0017]更进一步的，所述步骤S5在破碎完成后进行低温条件下的筛分，大于筛孔尺寸的
冻结含水样本进行二次破碎，二次破碎过程中大于筛孔尺寸的冻结含水样本随机混合到小于筛孔尺寸的冻结含水样本中进行破碎，直到达到目标粒度。
[0018]更进一步的，所述步骤S5中破碎目标粒度以目测无块状固结物为准。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1、通过对模拟月壤的成分以及含水率的把控，能够得到含水率精度高的样本；
[0021]2、通过逐层喷洒的方式，并在水完全喷洒完毕后继续搅拌，保证含水率的均一；
[0022]3、通过低温原位冻结，控制水分迁移，能够使整个样本的各部分含水率相对均一，防止水分进入样品间隙，从而使迁移可控；
[0023]4、通过破碎、筛分二次破碎，将粒径大的样本与粒径达到的样本随机混合粉碎，能够获得均一性高的样本。
附图说明
[0024]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0025]图1为本专利技术所述的一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法的流程图；
[0026]图2为本专利技术所述的一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法的工作过程图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0028]参见附图说明本实施方式，一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，包括以下步骤：
[0029]S1、在密封环境下配比一定质量的模拟月壤，并根据模拟月壤目标含水率要求准备相应质量的水，水为工业纯水，对模拟月壤的初始含水率进行测定并根据模拟月壤目标含水率要求准备剩余的水量；
[0030]S2、对准备好的模拟月壤进行均匀逐层喷洒水并在喷洒过程中将模拟月壤搅拌均匀形成待冻混合物，逐层喷洒的方式能够让含水率更加均一；
[0031]S3、将待冻混合物铺设到制冷设备中并保持密闭，密闭可以防止外界空气中的水分对样本造成影响；
[0032]S4、对制冷设备中的待冻混合物进行快速原位冻结形成冻结含水样本，利用
‑
196℃的液氮喷淋进行原位冻结，制冷设备制冷最低温度为
‑
86℃，原位冻结的方式，防止水分在待冻混合物物料间隙间进行移动，从而达到水分迁移可控的效果；
[0033]S5、利用螺旋输送机将冻结含水样本输送到破碎设备内，在低温环境下破碎到一定粒度，低温环境小于
‑
180℃，以目测无块状固结物为准，破碎完成后进行低温条件下的筛分，低温环境小于
‑
180℃，大于筛孔尺寸的冻结含水样本进行二次破碎，二次破碎过程中大于筛孔尺寸的冻结含水样本随机混合到小于筛孔尺寸的冻结含水样本中进行破碎，直到达
到目标粒度，得到含水率均匀的样本。
[0034]在本实施例中，所述步骤S1中的模拟月壤选用斜长岩与玄武岩颗粒进行混配，斜长岩颗粒重量百分比为80
±
5wt％，玄武岩颗粒重量百分比为20
±
5wt％。
[0035]在本实施例中，所述斜长岩颗粒与玄武岩颗粒均为棱角状或均为次棱角状。斜长岩和玄武岩的比例为20％和80％，两种基础原料的粒径级配按照不同工况月壤粒径级配规则进行级配，根据占比称重混合，从中抽取100克混合料，进行初始含水率测定，刨除对后续工艺含水量测定的影响。
[0036]在本实施例中，所述步骤S1中的模拟月壤目标含水率误差为
±
1wt％。
[0037]在本实施例中，所述步骤S2中当相应质量的水逐层喷洒消耗完毕后继续搅拌10min，利用搅拌机进行搅拌，搅拌后静置10min，目检时观测，原料及水混合均匀，无较大块固结物为准。
[0038]在本实施例中，所述步骤S3中的待冻混合物铺设到制冷设备的托盘中，厚度为50mm，将托盘放入制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在密封环境下配比一定质量的模拟月壤，并根据模拟月壤目标含水率要求准备相应质量的水；S2、对准备好的模拟月壤进行均匀逐层喷洒水并在喷洒过程中将模拟月壤搅拌均匀形成待冻混合物；S3、将待冻混合物铺设到制冷设备中并保持密闭；S4、对制冷设备中的待冻混合物进行快速原位冻结形成冻结含水样本；S5、将冻结含水样本在低温环境下破碎到一定粒度，得到含水率均匀的样本。2.根据权利要求1所述的一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，其特征在于：所述步骤S1中的模拟月壤选用斜长岩与玄武岩颗粒进行混配，斜长岩颗粒重量百分比为80
±
5wt％，玄武岩颗粒重量百分比为20
±
5wt％。3.根据权利要求2所述的一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，其特征在于：所述斜长岩颗粒与玄武岩颗粒均为棱角状或均为次棱角状。4.根据权利要求1、2或3所述的一种极区含水模拟月壤剖面样本制备过程中原位冻结控制水分迁移的方法，其特征在于：对步骤S1模拟月壤的初始含水率进行测定并根据模拟月壤目标含水率要求准备剩余的水量。5.根据权利要求4所述的一种极区含水模拟月壤剖...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，韩宇龙，张嘉航，姜生元，张伟伟，唐钧跃，许威，蒋纪航，张兆庆，肖文韬，侯建飞，赵永卫，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：