一种用于NMR试验多孔介质试样饱和的复合式快速饱和装置

一种用于nmr试验多孔介质试样饱和的复合式快速饱和装置
技术领域
1.本发明涉及一种饱和装置，具体涉及一种用于nmr试验多孔介质试样饱和的复合式快速饱和装置。


背景技术：

2.因要使用核磁共振（nmr）仪器进行微细观空间特征研究，在岩土工程中，土中孔隙水的自由度可由横向弛豫时间来反映，横向弛豫时间越短，说明其中水与物质结合的越紧密，若试样是饱和状态，横向弛豫时间的长短还可以反映孔隙的大小，核磁信号幅度可以反映孔隙的数量。另外，使用核磁共振仪器测1h质子，要求装置不能含有氢原子，为减小人为因素对试样的影响，必须满足1）试样制备后进行不拆除测试；2）核磁共振仪器不能检测具有磁性物质的样品，会干扰最终的试验结果，要使用不带磁性及含有氢原子材料。目前聚四氟乙烯材料是最佳的材料，且具有优良化学稳定性、耐腐蚀性、耐酸耐碱、无静电效应、摩擦系数低等优点，还具有良好的耐热性，故本发明直接使用该材料进行加工装置。
3.故试样在进行微细观空间特征研究时就需要处于饱和状态，但多孔介质材料的特性导致一般饱和手段难以达到试验饱和的要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于nmr试验多孔介质试样饱和的复合式快速饱和装置。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括控制器、试样件、无气水机构、二氧化碳通气机构、真空机构及排水管，试样件具有进入端与流出端，进入端分别与无气水机构、二氧化碳通气机构相连通，无气水机构用于将无气水通入试样件中，二氧化碳通气机构用于将二氧化碳通入试样件中，流出端与控制器相连通，控制器的另一端分别与真空机构、排水管连通，真空机构具有将试样件进行抽真空处理的抽真空状态。
6.通过采用上述技术方案，能同时对试样件采用抽真空处理以及通二氧化碳、通无气水处理，而传统的方式中是通过抽真空长时间浸泡以达到饱和，或者通过通二氧化碳气体，再通无气水，或者二氧化碳加水头饱和达到，不能两者同时对试样件进行处理，且传统方式的饱和对象是松散的易破碎土，对于胶结试样或者整体试样未有尝试，而本方案中饱和对象可以是松散的也可以是胶结的易破碎土，本方案可用于核磁共振试验。
7.本发明进一步设置为：所述的试样件数量为两个及以上，多个试样件并联于控制器、无气水机构及二氧化碳通气机构之间。
8.通过采用上述技术方案，多个试样件的并联提高饱和处理的效率，在同等的时间中能获得更多的饱和试样。
9.本发明进一步设置为：所述的无气水机构与进入端之间、二氧化碳通气机构与进入端之间分别设置有控制阀。
10.通过采用上述技术方案，一个控制阀用于控制无气水机构与进入端的连通，另一
个控制阀用于控制二氧化碳通气机构与进入端的连通，使得无气水机构与二氧化碳通气机构能分次与试样件连通，提高饱和的效率与程度。
11.本发明进一步设置为：所述的真空机构包括真空瓶与真空泵，真空瓶与控制器相连通，真空泵用于对真空瓶进行抽真空处理。
12.本发明进一步设置为：s1、控制器开启真空机构与试样件的连通，真空机构对试样件进行抽真空处理，抽气时间为2小时；s2、待抽真空完成，控制阀接通二氧化碳通气机构与试样件的连通，通过控制器控制缓慢通入二氧化碳，待真空瓶恢复一个大气压后，保持通气至少30分钟；s3、待二氧化碳通气完成，再次进行抽真空，至少保持1小时；s4、重复s2与s4步骤2-3次后，接通无气水机构，使得进入端与流出端进行水头差为10kpa的水头差饱和，并从排水管有稳定水流流出计时，至少2h。
13.通过采用上述技术方案，多种方法联动饱和，整个饱和过程没有中断，保证了饱和的精确性和最大限度降低了人为操作干扰，同时饱和后的试样可连同外部装置直接上设备进行微细观空隙测试，优化了装样饱和过程，更为精确。
附图说明
14.图1为本发明整体的流程图。
具体实施方式
15.下面将结合附图对本发明的技术方案行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
17.如图1所示，本发明公开了一种用于nmr试验多孔介质试样饱和的复合式快速饱和装置，包括控制器1、试样件2、无气水机构3、二氧化碳通气机构4、真空机构5及排水管6，试样件2具有进入端21与流出端22，进入端21分别与无气水机构3、二氧化碳通气机构4相连通，无气水机构3用于将无气水通入试样件2中，二氧化碳通气机构4用于将二氧化碳通入试样件2中，流出端22与控制器1相连通，控制器1的另一端分别与真空机构5、排水管6连通，真空机构5具有将试样件2进行抽真空处理的抽真空状态，能同时对试样件2采用抽真空处理以及通二氧化碳、通无气水处理，而传统的方式中是通过抽真空长时间浸泡以达到饱和，或者通过通二氧化碳气体，再通无气水，或者二氧化碳加水头饱和达到，不能两者同时对试样件2进行处理，且传统方式的饱和对象是松散的易破碎土，对于胶结试样或者整体试样未有尝试，而本方案中饱和对象可以是松散的也可以是胶结的易破碎土，本方案可用于核磁共振试验。
18.所述的试样件2数量为两个及以上，多个试样件2并联于控制器1、无气水机构3及
二氧化碳通气机构4之间，多个试样件2的并联提高饱和处理的效率，在同等的时间中能获得更多的饱和试样。
19.所述的无气水机构3与进入端21之间、二氧化碳通气机构4与进入端21之间分别设置有控制阀7，一个控制阀7用于控制无气水机构3与进入端21的连通，另一个控制阀7用于控制二氧化碳通气机构4与进入端21的连通，使得无气水机构3与二氧化碳通气机构4能分次与试样件2连通，提高饱和的效率与程度。
20.所述的真空机构5包括真空瓶51与真空泵52，真空瓶51与控制器1相连通，真空泵52用于对真空瓶51进行抽真空处理。
21.s1、控制器1开启真空机构5与试样件2的连通，真空机构5对试样件2进行抽真空处理，抽气时间为2小时；s2、待抽真空完成，控制阀7接通二氧化碳通气机构4与试样件2的连通，通过控制器1控制缓慢通入二氧化碳，待真空瓶51恢复一个大气压后，保持通气至少30分钟；s3、待二氧化碳通气完成，再次进行抽真空，至少保持1小时；s4、重复s2与s4步骤2-3次后，接通无气水机构3，使得进入端21与流出端22进行水头差为10kpa的水头差饱和，并从排水管6有稳定水流流出计时，至少2h。
22.多种方法联动饱和，整个饱和过程没有中断，保证了饱和的精确性和最大限度降低了人为操作干扰，同时饱和后的试样可连同外部装置直接上设备进行微细观空隙测试，优化了装样饱和过程，更为精确。