Устройство для контроля напряженного состояния закладочного массива
СОЮЗ COBETCHHX
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУ БЛИН (19) (11) (11 4, Е 21 С 39/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО ДелАм изОБРетений и QTMPblTHA
Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3812208/22-03 (22) 11.11.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (71) Казахский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.И.Ленина (72) В.А.Мельников, М.И.Магауянов и P.Í.Äæóìàáàåâ (53) 622.235(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 723129, кл. Е 21 С 39/00, 1975.
Авторское свидетельство СССР
¹ 998754, кл. Е 21 С 39/00, 1981. (54) (57.) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ
НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЗАКЛАДОЧНОГО
МАССИВА, включающее электроды, электрически соединенные с измерительным прибором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности и информативности измерений, оно снабжено полым каркасом из диэлектрика и переключателем, при этом электроды выполнены из материалов с различными значениями нормальных потенциалов и установлены на внешней поверхности каркаса таким образом, что на одной ее половине закреплены на равных расстояниях друг от друга электроды одного вида, а на друго диаметрально противоположно им— электроды другого в вида, причем диаметрально противоположные электродные пары электрически соединены с измерительным прибором через переключатель.
3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что полый каркас выполнен в виде сферы со сквоэныии отверстиями.
1234626
2. Устройство по п. t, о т л и " ч а ю щ е е с я теи, что полый каркас выполнен в виде отрезка трубы.
Изобретение предназначено для из мерения статических напряжений в saxnapeva Изучение напряженного состояния твердеющей эакладки в .массиве необходимо для проверки методов проекти.рования и расчета. прочности искусственных массивов, корректировки параметров систем разработки, а также для определения. рационального состава закладочных смесей. На фиг. 1 изображена схеме расположения электродов на.отрезке каркаса и Нх коммутация с измерительным устройством; на фиг. 2 - графитовый электрод в увеличенном виде; на" фиг. 3 схематично показан характер деформирования пор и трещин в ненагруженной закладке (a) пви нормальном (6) и параллельном (в) нанравлениях вектора р относительно плоскости электрода; на фнг. 4 изображено поперечное. сечение устройства в образце закладки и его размер при проведении лабораторных испытаний; на фиг. 5 - полярная диаграмма направления и величины разрядного тока. Устройство для контроля напряженного состояния закладочного массива состоит из полого каркаса 1, например иэ отрезка трубы из диэлектрика, на котором в верхнем полупространстве закреплены электроды 2 и 3 одного вида материала, например нз графита, а в нижнем - иэ другого вида материала, например из цинка. Электроды посредством коммутирующих проводов через переключатель 4 и кнопку 5 подключены к измерительному прибору, например регистратору разрядного тока 6, параллельно которому присоединен шунт 7. Графитовый электрод при-, клеен к каркасу так, что боковые его 3 поверхности покрыты изолятором 8 (фиг. 2). Устройство устанавливают в горизонтальном положении в пределах выработанного пространства (слоя или камеры) перед его заполнением закладочной смесью.. В процессе.заполнения выработанного пространства закладочный раствор заливает внутреннюю и >0 наружную поверхности отрезка трубы и датчик и в дальнейшем остается в закладочном массиве, а провода от электродов выводятся в капитальные выработки для проведения долгосрочИ ных наблюдений. При замерах диаметрально противоположные электродные пары 2 и 3 поочередно подключают через переключатель 4 с помощью кнопки 5 к изиери- 20 телю разрядного тока 7. Результаты измерений представляют в виде диаграмм, построенных в полярных координатах причем полярный угол eoo úåòñòâóåò углу отклоне25 ния диаметра, соединяющего данные электродные пары, а полярный радиус пропорционален величине разрядного, тока Х . Наибольший.радиус характеризует направление действия и величину 30 максимальных сжимающих напряжений s закладочном массиве. .Приготовление твердеющих закладочных смесей свяэано.с растворением в воде вяжущих веществ, прежде всего Э цемента. Водный раствор цементного геля представляет собой раствор электролитов. Ионный состав такого раствора представлен.ионаии кальция Са, натрия Na",, магния МВ, алюииния 46 А1", железа Fe и Уе, водорода Н +, гидроксила ОН, кислотного остатка . SO„ и др. ионами. Затвердевший цементный камень иие" ,ет сложную кристаллическую структуру, 4 .характеризующуюся наличием пор и межкристаллических водных прослоек. В 3 1234 жидкой фазе, заполняющей поры, прослойки и микротрещины, находятся в той или иной степени свободы вышеперечисленные ионы, обеспечивая затвердевшему закладочному массиву 5 злектролитические свойства. Если в такую среду поместить в процессе ее формирования электроды из материалов с различными значениями нормальных потенциалов, образует- f0 ся гальванический элемент. ЭлектродВижущая сила (ЗДС) гальванического элемента зависит от вида материалов электродов и электрических парамет ров среды. <5 При замыкании внешнеи цепи через гальванический элемент и нагрузку начинает протекать электрический ток, разность потенциалов падает (гальванический элемент разряжается), вели- 20 чина разрядного тока I, также уменьшается. Причина падения тока в концентрационной поляризации электродов, которая вызвана тем, что в результате реакций поступающих из иссследу- 25 емой среды ионов с металлом электродов приграничная с электродом область обедняется реагирующим веществом и, .напротив, обогащается отреагировавшими неполярными частицами ве- З0 щества. Величина тока I ace более зависит от диффузии веществ вблизи электрода. Рассматривая взаимное положение плОскОсти электрОда и вектОра р сжи 35 мающих напряжений, действующих на рассматриваемую среду, можно показать зависимость условий диффузии от направления вектора р относительно плоскости электродов. Пусть вектор р действует нормально к плоскости электрода (фиг. 3 а). 626 4 Действие сжимающих напряжений при этом вызывает деформирование пор и раскрытие трещин в направлении, параллельном плоскости электрода. Такие деформации уменьшают длину токопроводящих каналов — трещин и при-. ближают богатые ионами дальние участки пор к поверхности электрода. Это улучшает условия для отвода неполярных частиц вещества от электрода и для поступления к нему ионов реагирующе-, го вещества. В случае, когДа вектор р направлен параллельно плоскости электрода (фиг. 3S), характер деформиро-, вания другой. Трещины, по которым могут диффундировать частицы вещества и ионы, смыкаются, а лоры удлиняются относительно электрода, в связи с чем условия для диффузии ве", " ществ вблизи электрода ухудшаются. Следовательно, разрядный ток галь- ° ванического элемента зависит От угла наклона вектора сжимающих напряжений к плоскости электродов. Выполнение устройства в виде по" лого каркаса способствует повышению точности измерений благодаря тому, что твердеющая смесь, попадая внутрь каркаса через отверстия в отрезке трубы, эатвердевает вместе с Окружающим массивом и поэтому имеет точно такие же модули упругости, как исследуемый массив. Поэтому измерительное устройство не претерпевает деформаций от внешней нагрузки и расстояние между электродами остается постоянным; с другой стороны, измерительное .устройство не является местом концентрации напряжений (таким бы оно было, если его выполнить, например, из сплошного металла). 1234626 ° 9 ° ° i iВ ° ° е а е ° е llif/lf)lf) ° Ф ° ° ° Ф 4еф ea ° ° ° ° ° ° Ф ° ° 1 ° ) I )Ill Р р Фим. д йl) 1Iil fffffftf Дис. Ф Составитель Н.Якимович Техред Д.Сердюкова> Корректор С.Шекмар Редактор Л.Повхан Заказ 2963/4 1 Тираж 470 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,.4
