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原文传递一种静态破碎剂水化物剪切强度测试装置和方法

专利名称：	一种静态破碎剂水化物剪切强度测试装置和方法
摘要：	一种静态破碎剂水化物剪切强度测试装置和方法，装置包括由环向约束壳体、轴向约束板、应变花和静态应变采集仪组成的环向膨胀压测试装置和由机架、剪应力加载作动器、力传感器、直剪压头、数据采集仪、伺服加载控制器和环向约束壳体组成的剪应力加载和测试装置。按设定的水化反应时间进行多次试验，测得破碎剂不同反应时间、不同膨胀压下的剪应力，利用正应力和剪应力关系曲线求得静态破碎剂水化物的内聚力和内摩擦角。本发明剪切强度测试，用静态破碎剂在有限空间水化反应产生的膨胀压代替直剪试验施加的正应力，用剪应力加载作动器输出的轴向应力表征加载的剪应力，解决了利用现有剪切试验机无法测试静态破碎剂水化物剪切强度的技术难题；方法简单、效率高，测试结果准确可靠。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	徐帅;朱晨迪;侯鹏远;梁瑞余;陈远明;周康;刘德平
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910776917.3
公开号：	CN110501238A
代理机构：	沈阳东大知识产权代理有限公司
代理人：	梁焱;范象瑞
分类号：	G01N3/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号
主权项：	1.一种静态破碎剂水化物剪切强度测试装置，其特征在于，包括环向膨胀压测试装置和剪应力加载和测试装置；所述环向膨胀压测试装置包括①一个环向约束壳体；②可通过紧固螺母和连接杆将环向约束壳体两端封闭的两个轴向约束板；③两个可粘贴在环向约束壳体外壁上的应变花；④与应变花相连接的静态应变采集仪；所述剪应力加载和测试装置包括①由基座、固定在基座上的立柱和固定在立柱上端的顶板组成的机架；②安装在顶板中心位置处的剪应力加载作动器，剪应力作动器的活塞通过开设在顶板中心的透孔与力传感器相接，力传感器与直剪压头相接，力传感器通过导线与数据采集仪相接；③与剪应力加载作动器相接的伺服加载控制器；④下端置于基座上部的直剪底座上、上端可与直剪压头相接的环向约束壳体。 2.使用权利要求1所述静态破碎剂水化物剪切强度测试装置测试静态破碎剂水化物剪切强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：组装膨胀压测试装置首先将环向约束壳体的外壁用细砂纸、酒精和脱脂棉打磨擦拭干净，待其干燥后在其轴向中心处径向对称布置两组应变花，应变花接线处预先粘贴绝缘胶带，防止导线和环向约束壳体导电影响实验数据的采集，然后用电烙铁将应变花与导线焊接在一起，将应变花通过导线经1/4桥接方式与静态应变采集仪相接；然后将环向约束壳体的一端向下置于已与连连杆下端套接的轴向约束板中的下板上，备用；步骤2、按设定时间进行首次试验 ①制备静态破碎剂水化试样：将搅拌好的静态破碎剂倒入环向约束壳体内，用钢棒插捣密实，直至表面不再产生气泡，套上轴向约束板的上板，旋拧紧固螺母，用上下两个轴向约束板轴向夹紧环向约束壳体； ②测试静态破碎剂水化反应达到首次试验设定时间时的膨胀压：随着静态破碎剂水化反应时间的不断增加，静态应变采集仪通过应变花随时采集环向约束壳体轴向和环向应变值，计算出静态破碎剂的膨胀压；水化反应到达首次试验设定时间时，终止膨胀压测试，记录此时静态破碎剂的膨胀压； ③进行首次直剪试验拧下紧固螺母，拆除轴向约束板，然后将裹有静态破碎剂水化试样的环向约束壳体置于剪应力加载和测试装置的直剪底座和直剪压头之间，使直剪压头的下端面压持在静态破碎剂水化试样的顶面上；启动剪应力加载作动器，使剪应力加载作动器以负荷控制方式通过其活塞向环向约束壳体内的静态破碎剂水化试样施加剪应力，直至静态破碎剂水化物发生破坏时，停止直剪试验，记录此时装置显示的剪应力；然后卸载剪应力，拆除环向约束壳体内的静态破碎剂水化物试样，完成静态破碎剂水化试样在设定水化反应时间下的首次直剪试验；步骤3、利用步骤2首次直剪试验后的环向约束壳体，按步骤2①重新制备静态破碎剂水化试样，然后按步骤2的②、③完成静态破碎剂在水化反应时间大于首次试验静态破碎剂水化反应时间的二次直剪试验；步骤4、重复上述步骤，以相同的方法逐次进行静态破碎剂在不同水化反应时间、不同膨胀压下的多次试验，直至静态破碎剂水化试样的膨胀压达到最大值时停止试验，用膨胀压代替正应力绘制正应力和剪应力关系曲线，利用该曲线求得静态破碎剂水化物剪切强度的两个参数——内聚力和内摩擦角。
所属类别：	发明专利