一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置，涉及抗拉强度测试技术领域，包括：处于同一条中轴线从上到下依次连接的顶盖、上浆筒、下浆筒、底盖，所述上浆筒与下浆筒之间设置有垫片，所述垫片中间设置有通孔，所述上浆筒与下浆筒连接垫片的端口比各自连接顶盖与底盖的端口小。本实用新型专利技术结构简单、操作方便、水泥石易于脱模、模具易于拆卸，避免了偏心应力和应力集中等问题。力和应力集中等问题。力和应力集中等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置


[0001]本技术涉及抗拉强度测试
，具体涉及一种水泥石抗拉强度测试的装置。

技术介绍

[0002]天然气与煤炭、石油等能源相比较具有使用安全、热值高、洁净等优势。地下储气库建设是根据不同的储气库特性，将天然气进行压缩储存的技术方式，地下储气库的主要功能是用气调峰和安全供气、战略储备、提高管线利用系数节省投资、降低输气成本等。城市燃气市场需求随季节和昼夜波动较大，仅依靠输气管网系统均衡输气对流量小范围调节，难以解决用气大幅度波动的矛盾。采用地下储气库将用气低峰输气系统中富余的气量储存起来，在用气高峰时采出以补充管道供气量不足，解决用气调峰问题。当出现气源中断、输气系统停输时，可用地下储气库作为气源保证连续供气，起到调峰和安全供气双重作用。储气库注采井在注气与采气、环空带压与泄压等过程反复承受加载卸载、这种载荷具有循环载荷的特征，对其中的水泥环造成不同程度的损害。在储气库的套管内注水泥，其作用是防止出现流体窜流而保证长期层间封隔，必须在整个油气井寿命期间及报废之后都能实现有效的层间封隔。当套管内压增大减小时，水泥环会受到轴向拉伸应力作用，若水泥环的抗拉强度小于水泥环受到的轴向拉伸应力，水泥环将发生拉伸破坏，造成水泥环封隔失效。因此准确测量水泥石的抗拉强度是保证水泥环封隔完整性的关键。
[0003]抗拉强度是指材料对载荷所产生的的拉应力的抵抗能力，对于水泥石材料，其抗拉强度小于抗压强度，而且水泥石的破坏多为拉伸破坏，因此抗拉强度是水泥石的一项重要力学指标。目前，水泥石的抗拉强度测量方法借鉴了岩石抗拉强度测试的方法，包括单轴拉伸法、巴西劈裂法、轴向压裂法，其中主要采用了巴西劈裂法。国外许多学者对巴西劈裂实验进行了大量研究，研究表明巴西劈裂法测试抗拉强度受加载应力集中、垫条、试件几何尺寸、试件形状以及厚径比等众多因素的影响，导致抗拉强度测值不稳定。因此，部分学者对巴西劈裂法测试抗拉强度提出了质疑，喻勇认为劈裂试验中会受加载点应力集中的影响，导致试件必然会从加载点起裂，从而测试结果存在非常大的误差；张少华、窦庆峰等对比了拉伸法和劈裂法对岩石抗拉强度的影响规律，认为拉伸法是测量岩石抗拉强度的最佳方法。证实了拉伸法较劈裂法优越，但受限于岩石试件加工等问题，拉伸法测量岩石抗拉强度没有被推广。但水泥石不同于岩石，可以通过特殊的养护模具得到需要的水泥石试件，解决试件加工和试件夹持等问题。陈登红的一种岩石抗拉强度测试装置及试验方法(专利公开号： CN108693035A)通过新型轴向拉伸法，避免了拉伸过程中拉伸容易偏心的问题，但存在以下问题：通过夹具夹持的方式容易在接触的位置产生应力集中现象，使结果出现误差；李彦荣的一种软岩和土体的直接拉伸抗拉强度测试装置及方法(专利公开号：CN108844817A)通过直接拉伸法直接将样品安装固定在拉杆装置上，确保拉应力沿同一直线，规避了偏心力问题，但通过对空心圆柱状样品的中心点施加拉应力，容易在样品中心点处产生应力集中，拉伸过程中拉力方向很难始终保持不变，容易产生多条其他方向的裂纹，
使结果出现误差。张兴国的一种水泥石抗拉强度测试装置及方法(专利公开号：CN112345355A)通过固定夹具和受力套筒均作用于模具上，避免了水泥石在拉伸测试中应力集中的问题，但其需要多个重叠模具，水泥石试件养护困难，夹具大小需要与水泥石完全吻合才能保证施加的应力均匀作用在水泥石上，否则无法避免应力集中的问题，实验成本较高。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本技术提供一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置,结构简单，操作便捷，水泥石容易脱模、模具便于拆卸、避免了产生偏心力和应力集中等问题。
[0005]本技术采用下述的技术方案：
[0006]一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置，包括：处于同一条中轴线从上到下依次连接的顶盖、上浆筒、下浆筒、底盖，所述上浆筒与下浆筒之间设置有垫片，所述垫片中间设置有通孔，所述上浆筒连接垫片处的内径比连接顶盖处的内径小，所述下浆筒连接垫片处的内径比连接底盖处的内径小，上浆筒与下浆筒腔体的截面为梯形。
[0007]优选的，所述上浆筒下端设置有外凹台，所述下浆筒上端设置有内凹台，所述外凹台与内凹台的形状吻合，方便装置安装时对齐。
[0008]优选的，所述垫片设置的通孔为圆形通孔，可根据实验需要设置通孔直径。
[0009]优选的，所述上浆筒与下浆筒的内腔形状为圆锥台，使水泥石不会从浆筒脱落。
[0010]优选的，所述顶盖上表面的中心与底盖下表面的中心分别设置有拉环，方便对装置施加拉力。
[0011]优选的，所述底盖的拉环连接有拉力传感器，测试水泥石断裂时的拉力大小。
[0012]优选的，所述顶盖设置有气孔，用于排气。
[0013]优选的，所述上浆筒内壁、下浆筒内壁、垫片表面、顶盖与上浆筒连接面、顶盖的下表面、底盖与下浆筒的连接面、底盖的上表面涂有薄密封脂，便于密封和脱模。
[0014]本技术的有益效果是：
[0015]1、本技术通过单轴拉伸法直观地测量水泥石的抗拉强度，避免了巴西劈裂法和轴向压裂法中应力换算和理论假设带来的误差；
[0016]2、操作方便简单，上下浆筒易于对齐，受到的拉力与水泥石处于同一条中轴线避免了单轴拉伸法中容易出现的偏心应力现象。
[0017]3、上下浆筒的内腔均呈圆锥台形，使装置上下受到拉力时，浆筒侧壁对水泥石越拉越紧从而使水泥石从垫片处断裂，避免了应力集中现象，同时避免水泥石的脱落。
[0018]4、水泥石制备方便并且容易脱模，断裂面大小即为垫片通孔的大小，方便后续实验与数据计算。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本技术的一些实施例，而非对本技术的限制。
[0020]图1为本技术结构示意图；
[0021]图2为本技术上半部分结构示意图；
[0022]图3为本技术下半部分局部结构示意图。
[0023]图中：
[0024]1‑
顶盖、2
‑
上浆筒、3
‑
垫片、4
‑
水泥石、5
‑
下浆筒、6
‑
底盖、7
‑
拉力传感器、8
‑
拉环、9
‑
外凹台、10
‑
内凹台。
具体实施方式
[0025]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置，其特征在于，包括：处于同一条中轴线从上到下依次连接的顶盖(1)、上浆筒(2)、下浆筒(5)、底盖(6)，所述上浆筒(2)与下浆筒(5)之间设置有垫片(3)，所述垫片(3)中间设置有通孔，所述上浆筒(2)连接垫片(3)处的内径比连接顶盖(1)处的内径小，所述下浆筒(5)连接垫片(3)处的内径比连接底盖(6)处的内径小。2.根据权利要求1所述的一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置，其特征在于，所述上浆筒(2)下端设置有外凹台(9)，所述下浆筒(5)上端设置有内凹台(10)，所述外凹台(9)与内凹台(10)的形状吻合。3.根据权利要求1或2中的任意一项所述的一种拉伸法测水泥石抗拉强度装置，其特征在于，所述垫片(3)设置的通孔为圆形通孔。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐璧华，赵凯，袁彬，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：