[发明专利]模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置及方法

权利要求书

1.一种模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，其特征在于，该试验装置设有膨润土块压实装置，膨润土块压实装置由钢制台架、模具压头、模具底座、分离式液压千斤顶、液压泵组成，具体结构如下：

钢制台架为上部钢板、中部钢板、下部钢板、4根钢柱、8个螺母、8个垫片构成，水平的上部钢板、中部钢板、下部钢板按上、中、下相对平行设置，4根两端带有螺纹的钢柱分别沿上部钢板、中部钢板、下部钢板的四角穿设，每个钢柱的上下两端分别与上部钢板、下部钢板通过螺纹连接，上部钢板、下部钢板通过钢柱上下两端配套安装的螺母、垫片固定，中部钢板与钢柱呈滑动配合；

分离式液压千斤顶设置于下部钢板上，其顶部输出端与中部钢板的底部连接，其动力输入端与液压泵连接，中部钢板的顶部设置模具底座；

干燥膨润土粉末和冰粉置于模具底座内均匀混合，模具底座上安装模具压头，模具压头的下端与模具底座呈滑动配合，模具压头的上端与上部钢板的底部相对应。

2.根据权利要求1所述的模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，其特征在于，液压泵带动分离式液压千斤顶的输出端升降，使模具底座随着中部钢板能够上下自由移动，便于向模具底座中放料及压实膨润土块的脱模。

3.根据权利要求1所述的模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，其特征在于，模具压头与模具底座配合，将干燥膨润土粉末和冰粉制成压实膨润土块。

4.根据权利要求1所述的模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验装置，其特征在于，该试验装置还设有不锈钢密闭电解池由不锈钢电解池、压实膨润土块、相对电极、工作电极、参比电极组成，具体结构如下：

由膨润土块压实装置制成的压实膨润土块，置于不锈钢电解池中的电解液中，相对电极、工作电极、参比电极的一端分别设置于压实膨润土块内，相对电极、工作电极、参比电极的另一端通过导线引出至电化学工作站，通过电化学工作站进行腐蚀电化学测试。

5.一种使用权利要求1至4之一所述装置的模拟不同含水量压实膨润土腐蚀环境的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采用分析纯试剂和去离子水配制地下水模拟溶液；

(2)将模拟溶液倒入冰盒，放入温度为-40℃的低温冰柜中冷冻制备冰块；采用碎冰机将冰块粉碎、研磨成冰粉，经过200目过滤筛进行过滤后，获得精细冰粉，放在冰柜中保存备用；

(3)烘箱预热至100～120℃，将膨润土粉末平铺在纸板上放入烘箱，烘干0.5～2小时后获得干燥膨润土粉末，随后立刻倒入密封袋中密封，并放入冰柜中冷冻保存；

(4)根据预定膨润土块体积、干密度及含水量，计算出制备一个压实膨润土块所需的干燥膨润土和冰粉质量，采用称重天平进行称重；

(5)根据所需压实膨润土块的厚度20～40mm和模具底座尺寸，计算模具压头在模具底座中需要压入的距离并进行标记；

(6)在-40℃低温条件下，将冷冻干燥的膨润土粉末与冰粉混合、搅拌均匀后，倒入-40℃低温的模具底座，随后将模具压头放入模具底座，并采用膨润土块压实装置进行压实试验；模具压头事先应在-40℃低温冰柜中保存，以确保膨润土在压实过程中处于低温环境；

(7)手动操作液压泵将分离式液压千斤顶顶起并连带中部钢板和模具底座向上移动，模具压头顶部与钢制台架上部钢板接触后向模具底座内压入；

(8)当模具压头在模具底座中压入至步骤5中的标记位置时，停止压制并进行脱模，取出压实膨润土块，并将其放入冰柜进行冷冻保存；

(9)在-40℃低温条件下，将腐蚀失重试样及电化学传感器分别埋入不同的含冰压实膨润土块，并按叠放顺序依次放入不锈钢电解池后完全密封；

(10)待压实膨润土块中的冰完全融化且温度达到腐蚀实验所需温度时，进行腐蚀电化学测试。