[发明专利]一种测试水泥与乳化沥青吸附率的测试装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料和油田钻采材料检测技术领域，具体涉及一种可连续测试水泥与乳化沥青吸附率的测试装置及检测方法。

背景技术

随着我国社会与经济的快速发展，地区间客、货往来日益频繁，人们对铁路运输的需求在急剧增长，原有的铁路系统因速度慢、舒适度差等因素在社会经济大发展的环境中日渐显得力不从心。高速化是铁路发展的目标。铁路高速化要求轨道结构具备稳定性、平顺性、轨道弹性适宜、轨道部件可靠及养护维修便利等条件。高速铁路采用的轨道结构形式分为有砟轨道和无砟轨道两类。其中，无砟轨道主要由扣件系统或弹性垫层代替原来的散粒道砟作为减振结构。当前应用较普遍的无砟轨道结构有轨枕支承式、轨枕嵌入式、轨枕埋入式、无轨枕现浇道床板式、无轨枕预制道床板式(板式无砟轨道)几种。其中，所谓的“板式无砟轨道”是将预制好的轨道板直接“放置”在混凝土底座上，通过向轨道板与底座间充填水泥沥青砂浆(Cerment Asphalt Mortar，简称CA砂浆)材料调整轨道板，以确保铺设精度。

在油田钻采领域，固井是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节，它包括下套管和注水泥。固井的主要目的是保护和支撑油气井内的套管，封隔油、气和水等地层。固井所注的油井水泥浆固化后形成的水泥环具有很大的脆性，在后期射孔时易产生龟裂纹。为了减小水泥环的脆性，提高韧性，目前一般在油井水泥浆中添加大量的胶乳，但胶乳价格昂贵，因此油田钻采行业提出了采用乳化沥青替代胶乳的技术构想，即乳化沥青水泥砂浆(CA砂浆)作为固井材料。

CA砂浆是一种由水泥、乳化沥青、细骨料(砂)、混合料、水、铝粉、及功能外加剂(减水剂、消泡剂等)等多种原材料组成，经水泥水化硬化与沥青破乳胶结共同作用而形成的一种新型有机无机复合材料，其以原料组成复杂、性能指标要求高、制备技术难度大等特点而成为无砟轨道及油井固井现场施工的关键技术。

按照我国标准，板式无砟轨道可分为CRTS I型和CRTS II型等，分别采用了阳离子水泥沥青砂浆和阴离子水泥沥青砂浆作为充填层材料。CA砂浆作为一种大水灰比、高流态灌注砂浆，其工作性(流动度和扩展度)是衡量其质量的重要标准。此外，原材料中包含的沥青乳化剂、减水剂和消泡剂等均为表面活性剂，而表面活性剂具有一个重要特性，即对温度敏感。其因此，CA砂浆拌合物是也一种对温度十分敏感的材料。

从新拌CA砂浆的浆体微结构角度出发，浆体中各种粒子的相互作用是影响浆体工作性能的根本原因。浆体中的粒子有水泥颗粒，乳化沥青颗粒，减水剂分子等。水泥颗粒的主要成分有C3S，C2S，C3A，C4AF等矿物相，其中C3S和C2S与水接触后Zeta电位为负值，即带负电荷，而C3A和C4AF与水接触后Zeta电位为正值，即带正电。因此水泥颗粒间会因为电荷作用发生絮凝，进而影响CA砂率的工作性；乳化沥青熔融沥青在沥青乳化剂和胶体磨作用下具有一定稳定性的分散在水中的是带电荷的沥青小颗粒(阴离子乳化沥青表面带负电，阳离子乳化沥青表面带正电)。因此乳化沥青颗粒会与水泥颗粒发生静电吸附，吸附后浆体内微粒平均粒径变大，浆体层流作用变得生涩，表现为浆体整体工作性的下降。减水剂分子同样会因电荷作用与水泥颗粒发生吸附，打破絮凝组织，提高浆体的流动性，此外，减水剂分子与乳化沥青颗粒同水泥颗粒间可能发生竞争吸附的情况，这对CA砂浆工作性的影响更加复杂。因此研究水泥与乳化沥青颗粒吸附作用是研究CA砂浆的重要内容。

专利201410573060.2公开了利用水泥吸附乳化沥青后颗粒体积增大无法通过吸附筛的原理，测量吸附前后样品质量的变化来计算吸附率的方法，该法每测一次即需更换一次样品仓和补偿仓的吸附筛，操作过程繁琐，无法连续测量，耗材消耗大，且测试精度不高。本发明旨在针对水泥-乳化沥青颗粒吸附的特点及现有手段存在的缺点提出科学合理的检测和评估手段，此举将有助于推动乳化沥青水泥砂浆的研究工作和应用。

发明内容

本发明针对现有水泥乳化沥青吸附测试方法存在的操作繁琐，测量精度低，无法连续测量等一系列问题，提供一种测试水泥与乳化沥青吸附率的测试装置及检测方法，它能够克服现有检测技术存在的不足，在恒定的温度条件下，连续测得水泥与乳化沥青吸附率。

本发明所述一种测试水泥与乳化沥青吸附率的测试装置，由下述装置组成：1套双头单控恒温水浴磁力搅拌器、1个反应瓶、1个修正瓶、1套取样装置；

所述双头单控恒温水浴磁力搅拌器为具有两组磁极的恒温水浴磁力搅拌装置，可对两个样品同时以相同转速搅拌，水浴温度可调节；其组成包括温度传感器、加热线圈、磁力搅拌子、磁铁、马达；