一、实验目的
1. 了解测定泥浆基本性能所用仪器结构及原理。
2. 掌握泥浆性能常用测定仪的使用与操作方法。
二、实验内容
1. 了解泥浆比重、流变特性(粘度和切力)、滤失性能(失水量和泥饼厚度)、固相含量、含砂量、胶体率、pH值、润滑性等主要性能测定所用仪器的结构。
2. 测定上述性能的方法。
三、方法及步骤、
(一)1002型比重称
1. 仪器
1002型比重称由泥浆杯1、横梁8、游动砝码6和支架5组成,在横梁上有调重管9和水平泡3,其结构如图1。
图1 泥浆比重称
1. 泥浆杯;2.杯盖;3. 水平泡;4.刀架;5.支座;6. 游动砝码;7.挡臂;8. 横梁;9. 调重管
2. 测定步骤
1 校正比重称
先在泥浆杯中装满清水,盖好杯盖,使多余清水从盖上小孔溢出,擦干泥浆杯周围的水珠,把游码移到刻度1,如水平泡位于中间,则仪器是准确的;如水平泡不在中间,则可在调重管内取出或加入重物来调整。
②倒出清水,擦干,将待测泥浆注入杯中,盖好杯盖,让多余泥浆溢出,擦净泥浆杯周围的泥浆,移动游码使横梁成水平状态(水平泡位于中间)。游码左侧所示刻度即为泥浆比重。
1. ZMN型马式漏斗粘度计
1 仪器结构
ZMN型马式漏斗粘度计由锥体马式漏斗、六孔/cm(16目)滤网和1000ml量杯组成,如图2。锥体上口直径152mm,锥体下口直径与导流管直径4.76mm,锥体长度305mm,漏斗总长356mm,筛底以下的漏斗容积1500ml。
②用手握住漏斗呈直立位置,食指堵住导流管出口。取被测泥浆试样,经滤网注于漏斗锥体内直到泥浆的水平面至达筛网底面止(此刻刚好是1500ml)。放开食指,同时启动秒表记时,直到观察标准946ml量杯刻线时止,记录流出泥浆的秒数,以秒数记录漏斗粘度结果。
③校验
马式漏斗使用一段时间后,必须进行必要的校验,其校验方法按使用方法步骤进行。在21±3℃条件下将清水1500ml注于漏斗内,若流出946ml(1夸脱)的清水为26±0.5秒,或流出1000ml的清水为28±0.5秒,即为合格。
2. 苏式野外漏斗粘度计
1 仪器结构
该粘度计由漏斗和量筒组成。构造如图3。量筒由隔板分成两部分,大头为500ml,小头为200ml,漏斗下端是直径为5mm,长为100mm的管子。
图2 马式漏斗粘度计
图3 苏式野外漏斗粘度计
1. 漏斗;2. 管子;3. 量杯;4.筛网;5.泥浆杯
2 测定步骤
将漏斗呈垂直,用手握紧并用食指堵住管口。然后用量筒两端,分别装200ml和500mlN泥浆倒入漏斗。将量筒500ml一端朝上放在漏斗下面,放开食指,同时启动秒表记时,记录流满500ml泥浆所需的时间,即为所测泥浆的粘度。
仪器使用前,应用清水进行校正。该仪器测量清水的粘度为15±0.5秒。若误差在±1秒以内,可用下式计算泥浆的实际粘度。
(三)ZNN型旋转粘度计
ZNN型旋转粘度计有手摇两速、电动两速和电动六速三种。主要用于测量泥浆的流变参数。电动六速旋转粘度计仪器结构如图4所示。
1. 仪器结构
1 动力部分
双速同步电机转速 750转/分 1500转/分
电机功率 7.5 瓦、15瓦
电源 220伏±10% 50Hz
2 变速部分
可变六速,转速分别为3 6 100 200 300 600转/分
3 测量部分
扭力弹簧、刻度盘与内外筒组成测量系统。内筒与轴锥度配合,外筒卡口联接。 4 支架部分
采用托盘升降被测容器。
2. 工作原理
液体放置在两个同心圆筒的环隙空间内,电机经过传动装置带动外筒恒速旋转,借助于被测液体的粘滞性作用于内筒一定的转矩,带动与扭力弹簧相连的内筒一个角度。该转角的大小与液体的粘性成正比,于是液体的粘度测量转换为内筒转角的测量。
3. 操作程序
A.准备
1 将仪器与电源相接,启动马达,变更调速杆位置。检查传动部分运转是否良好,有无晃动与杂音,以及调速机构是否灵活可靠。
2 卸下外筒,检查内筒是否上紧,内外筒表面有无杂务,是否清洁。检查无误后,再将外筒装好。
3 按下键钮,以300转/分和600转/分观察外筒的偏摆量,如偏摆量大于0.5mm,则取下外筒,三卡口调换重装。
4 检查刻度盘0位,如刻度盘0位不对指针,松开固定螺钉,调0后将螺丝固紧。
B.操作
1 将刚搅拌好的泥浆倒入样品杯刻度线处(350毫升),立即放置于托盘上,上升托盘使液面至外筒刻度线处。拧紧手轮,固定托盘。如用其它样品杯,筒底部与杯底之间不应低于1.3mm。
2 迅速从高速到低速进行测量,待刻度盘读数稳定后,分别记录各转速下的读数。
3 测静切力时,应先用600转/分搅拌10秒,静置10秒钟后将变速手把置于3转/分,读出刻度盘上最大读数,即为初切力。再用600转/分搅拌10秒,静置10分钟后将变速手把置于3转/分,读出刻度盘上最大读数,即为终切力。
4 试验结束后,关闭电源,松开托盘,移开量杯。
5 轻轻卸下内外筒,清洗内外筒并且擦干,再将内外筒装好。
4. 数据处理
1 符号
Φ:在给定转速下所测得仪器内筒转角,即仪器刻度盘上读到的格数。
Φ600、Φ300、Φ3代表外筒转600转/分、300转/分、3转/分从仪器刻度盘上读到的格数。其余依此类推。
2 牛顿流体
绝对粘度 (mpa.s)
3 塑性流体
视粘度 (mpa.s)
塑性粘度 (mpa.s)
动切力 (pa)
静切力 (pa)
(pa)
4 假塑性流体
流性指数 (无因次)
稠度指数 电加热棒(Pa秒n)
5 粘塑性流体
极限高剪粘度
卡森动切力
5. 注意事项
1 外筒装卸 一手握住外转筒,另一手握住外筒顺时针转动,使外筒的卡口对准外转筒内的销子后取下外筒。装上外筒时,应使外筒的槽口对准外转筒内的销子后,在逆时针旋转外筒即可,切忌碰撞内筒。
2 内筒装卸 一手紧握内筒轴,一手内旋内筒装卸,切勿弄弯内筒轴。
3 长途搬运时 一定要卸下内筒,装好外筒,以防止内筒轴被撞弯。
4 扭力弹簧刚度的调整不准随意进行。
(四)ZNS型泥浆失水量仪
该仪器是将泥浆用惰性气体(二氧化碳、氮气或压缩空气)加压的情况下,测量泥浆的失水量。当泥浆在0.69Mpa压力的作用下,30分钟内通过截面为45.6±0.5㎝2过滤面渗透出的水量,以毫升表示。同时,可以测得泥浆失水后泥饼的厚度,以毫米表示。
1.仪器结构
ZNS失水量测定仪主要由气源10、减压阀8、放空阀6、泥浆杯4、量筒1、支架等组成,其结构如图5所示。
图5 气压式失水仪原理图
1. 量杯;2.放水阀;3.过滤板;4.泥浆杯;5.放空阀旋钮;6.放空阀;7.压力表;8.减压阀;9.气瓶;10.气源总体端盖
2.测定步骤
1 先将支架放在平稳的台面上。
2 将减压手柄退出,使减压阀处于关死状态,此时无输出,然后关死放空阀。
3 装好气瓶并拧紧盖,顺时针旋转减压阀手柄,使压力表指示0.5~0.6Mpa。
4 以左手拿住泥浆杯,用食指堵住泥浆杯气接头小孔,倒入被测泥浆,高度以低于密封圈2~3毫米最好,放好密封圈,铺平一张滤纸,拧紧泥浆杯盖,然后将泥浆杯连接在三通接头上,将20毫升量筒放在泥浆杯下面,对准出液孔。
5 按逆时针方向缓缓旋转放空阀手柄,同时观察压力表指示。当压力表稍有下降或听见泥浆杯有进气声响时,即停止旋转放空阀手柄,微调减压阀手柄,使压力表指示为0.69Mpa,泥浆杯内保持0.69Mpa的恒定状态,当见到第一滴滤液开始记时,30分钟时取下量筒,退出减压阀手柄,关死减压阀,顺时针旋转放空阀,泥浆杯内余气放出。取下泥浆杯,打开泥浆杯盖取出滤纸,洗净泥饼上的浮浆,测量泥饼厚度。
6 冲洗擦干泥浆杯、杯盖、密封圈(凉干或烘干杯盖滤网)。
7 记录下量筒内失水量。为缩短时间一般可测7.5分钟失水量成乘以2,必要时即需测30分钟失水量。
(五)ZNG型泥浆固相含量测定仪
1. 结构和工作原理
该仪器根据蒸馏原理,取一定量(20毫升)泥浆,用高温(电加热)将其蒸干,然后固相称重,算出固相成分之重量或体积的百分含量。
仪器主要由蒸馏器1、加热棒2、电线接头3、冷凝器4、量筒5等部分组成(见图6)。
2. 操作步骤
1 拆开蒸馏器,放开泥浆杯,将充分搅拌过的泥浆倒入泥浆杯,盖上杯盖,让多余泥浆溢出,擦干溢出的泥浆,再轻轻取下杯盖,然后将粘附在杯盖底面的泥浆刮回泥浆杯中(此时泥浆杯中的泥浆为20±1%毫升),为防止蒸馏过程中泥浆沸溢,向泥浆杯中加入3~5滴消泡剂,然后扭上套筒。