[发明专利]一种物理发泡剂在单组分高聚物中的溶解曲线测试方法

说明书

本发明提供一种物理发泡剂在单组分高聚物中的溶解曲线测试方法，加热溶解有物理发泡剂的高聚物浆液，记录不同时刻高聚物浆液的温度值和液面高度值，根据液面高度值计算相应时刻浆液的体积值，然后根据高聚物浆液温度和体积计算不同温度下物理发泡剂的溶解度，得到物理发泡剂溶解度随温度变化曲线，最后通过高聚物浆液发泡试验和数值仿真结果的对比验证所测得物理发泡剂溶解度曲线的适用性。本发明利用温度和密度对模拟值与试验值进行比较后较为吻合，证明了溶解度曲线的准确性和合理性。

技术领域

本发明属于化学灌浆领域，具体涉及一种物理发泡剂在单组分高聚物中的溶解曲线测试方法。

背景技术

单组分高聚物注浆材料具有遇水反应、快速膨胀、早强、防水等特点，在水利、交通、采矿等领域防渗加固工程中得到广泛应用。

研究单组分高聚物浆液的扩散机理对于注浆设计和施工具有重要指导意义。借助仿真手段模拟高聚物的膨胀扩散过程是研究高聚物浆液扩散机理的重要途径。高聚物被注射之后，遇现场水迅速发生化学反应，释放大量热能，浆液温度不断升高，物理发泡剂逐渐气化形成大量微小闭孔气泡并悬浮于浆液中，导致浆液体积不断膨胀，驱动浆体流动。因此，为研究高聚物扩散机理，需要对高聚物浆液膨胀过程进行准确求解，其关键在于掌握物理发泡剂在高聚物浆液中的溶解度模型。

不同类型的物理发泡剂在不同的高聚物浆液中具有不同的溶解性能，因此对于任一种物理发泡剂，需要根据其所溶解的高聚物浆液类型，做针对性测试，以获得相应的溶解度曲线，然而目前针对物理发泡剂在高聚物浆液中的溶解度曲线缺乏快捷高效的计算方法。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种物理发泡剂在单组分高聚物中的溶解曲线测试方法，加热溶解有物理发泡剂的高聚物浆液，记录不同时刻高聚物浆液的温度值和液面高度值，根据液面高度值计算相应时刻浆液的体积值，然后根据高聚物浆液温度和体积计算不同温度下物理发泡剂的溶解度，得到物理发泡剂溶解度随温度变化曲线。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种物理发泡剂在单组分高聚物中的溶解曲线测试方法，包括以下步骤：

S1、加热溶解含有物理发泡剂的高聚物浆液，读取并记录不同时刻高聚物浆液的温度值和液面高度值，根据液面高度值计算t时刻浆液的体积V(t)；

S2、根据初始时刻浆液的体积V₀和步骤S1得到的浆液的体积V(t)，利用理想气体方程计算t时刻气化部分物理发泡剂的摩尔数n；

S3、利用步骤S2得到的摩尔数n，利用摩尔质量公式计算t时刻气化部分物理发泡剂的质量m_BG；

S4、利用步骤S3得到的t时刻气化部分物理发泡剂的质量m_BG，根据溶解度公式计算t时刻B组分浆液中物理发泡剂的溶解度r_BL；

S5、重复步骤S1-S4，计算不同时刻对应温度下的物理发泡剂溶解度，采用指数函数的形式进行数据拟合，得到物理发泡剂溶解度随温度变化曲线。

在一个优选的实施方案中，所述步骤S1具体包括：

S11：将含有物理发泡剂的高聚物浆液注入带有刻度的量筒中；

S12：将温度传感器置于量筒中，使温度传感器的探头浸入浆液中；

S13：将步骤S12中的量筒放置在加热装置上加热；

S14：在加热过程中读取并记录不同时刻浆液的温度值T；

S15：读取量筒上浆液面最高点的高度值以及规则液面处对应的高度值，根据计算t时刻浆液的体积V(t)，