[發明專利]一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法

在審

• 申請號: 202210882380.0
• 申請日: 2022-07-26
• 公開（公告）號: CN115201066A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 馮夏庭;梅詩明;李正偉;高繼開
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N11/12
• 分類號: G01N11/12;G01N5/00;G01N33/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法，其特征在于：

確定深部硬巖相似材料可3D打印性能需要滿足初凝時間要求、可擠出性要求及自支持能力要求；

對深部硬巖相似材料通過多次試驗添加緩凝劑，使深部硬巖相似材料滿足初凝時間要求；

對滿足初凝時間要求的深部硬巖相似材料通過多次試驗添加保水劑，使深部硬巖相似材料滿足可擠出性要求；

判斷同時滿足初凝時間要求和可擠出性要求的深部硬巖相似材料是否滿足自支持能力要求，如果滿足則評估試驗結束，否則對滿足可擠出性要求的深部硬巖相似材料通過多次試驗繼續添加保水劑，使深部硬巖相似材料滿足自支持能力要求，完成評估試驗。

2.根據權利要求1所述的一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法，其特征在于：所述對深部硬巖相似材料通過多次試驗添加緩凝劑，使深部硬巖相似材料滿足初凝時間要求的具體方法為：

(1)將一定量的深部硬巖相似材料各組分粉末材料干拌，確保不同材料均勻混合；

(2)稱量一定量緩凝劑放入水中，得到緩凝劑混合液，并將緩凝劑混合液倒入深部硬巖相似材料中后進行充分攪拌，得到帶有緩凝劑的深部硬巖相似材料濕料；

(3)通過維卡儀測定此次試驗深部硬巖相似材料是否滿足初凝時間要求，如果滿足，則記錄此次試驗中深部硬巖相似材料與緩凝劑的比例關系；如果不滿足，則根據此次深部硬巖相似材料的狀態調整緩凝劑的用量進行下次試驗，直至深部硬巖相似材料滿足初凝時間要求。

3.根據權利要求2所述的一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法，其特征在于：所述通過維卡儀測定此次試驗深部硬巖相似材料是否滿足初凝時間要求的具體方法為：

將帶有緩凝劑的深部硬巖相似材料濕料置于高度為40mm的維卡模具中，將橫截面積為1mm²的探針固定在質量為300g的滑動桿上，滑動桿帶動探針在重力作用下下落并穿透深部硬巖相似材料，記錄穿透深度隨時間的變化情況；如果探針能夠沉至距維卡模具底板4mm±1mm，則帶有緩凝劑的深部硬巖相似材料達到初凝狀態；此次試驗添加的緩凝劑能夠使深部硬巖相似材料滿足初凝時間要求；否則，此次試驗添加的緩凝劑無法使深部硬巖相似材料滿足初凝時間要求。

4.根據權利要求2所述的一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法，其特征在于：所述對滿足初凝時間要求的深部硬巖相似材料通過多次試驗添加保水劑，使深部硬巖相似材料滿足可擠出性要求的具體方法為：

稱量一定量的保水劑放入水中得到保水劑的混合液，并將該混合液倒入帶有緩凝劑的深部硬巖相似材料濕料中后進行充分攪拌，得到帶有緩凝劑和保水劑的深部硬巖相似材料濕料；

通過擠出性測試裝置測定此次試驗深部硬巖相似材料是否滿足可擠出性要求，如果滿足，則記錄此次試驗中深部硬巖相似材料與保水劑的比例關系；如果不滿足，則根據此次深部硬巖相似材料的狀態調整保水劑的用量進行下次試驗，直至深部硬巖相似材料滿足可擠出性要求。

5.根據權利要求4所述的一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法，其特征在于：所述擠出性測試裝置包括承載平臺、盛料盆、內置有活塞的盛料桶、電子秤、調壓閥及氣泵；所述盛料桶上端開口，下端設置有擠出頭；通過支架設置在承載平臺上方；所述盛料桶內置的活塞通過調節閥與氣泵連接；所述電子秤放置在承載平臺上，電子秤上放置有盛料盆。

6.根據權利要求5所述的一種深部硬巖相似材料可3D打印性能評估試驗方法，其特征在于：所述通過擠出性測試裝置測定此次深部硬巖相似材料是否滿足可擠出性要求的具體方法為：

將攪拌均勻的帶有緩凝劑和保水劑的深部硬巖相似材料濕料裝入盛料桶中；調節調壓閥的旋鈕控制由氣泵產生的氣體進入盛料桶，活塞在氣壓的作用下推動深部硬巖相似材料濕料由擠出頭擠出至電子秤上的盛料盆中，記錄電子秤的讀數變化，通過深部硬巖相似材料濕料每分鐘被擠出的質量來反映深部硬巖相似材料可擠出性，進而得到深部硬巖相似材料的可擠出性隨時間的變化關系；如果深部硬巖相似材料在持續擠出過程中，不出現中斷或堵塞噴頭的現象，且擠出速率平穩，則判斷深部硬巖相似材料具備良好的可擠出性。