[發明專利]一種適用于水泥基材料流水侵蝕的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201310471086.1
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103558140A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 周繼凱;陳徐東;金龍;李浩良;倪晉兵;丁寧;田濟維;馬曉輝;焦修明;王亮春
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 虞希光

技術領域

本發明涉及一種適用于水泥基材料受流水侵蝕的試驗裝置及試驗方法，屬于土木工程技術領域。

背景技術

在土木工程領域中，水泥基材料是目前世界上運用最為廣泛的建筑材料，大量的工程結構都是由水泥基材料建成的，但由于結構滲漏是工程中的普遍問題，尤其是在水工結構中，導致結構水泥基材料發生侵蝕導致析鈣等現象。并最終降低了工程結構的安全性和耐久性。許多電站建成才十多年，結構滲水部位侵蝕嚴重，常規檢修需要停機放空水庫，耗費巨大。為此，需要對水泥基材料在流水侵蝕下的機理進行深入的研究。

對于水泥基材料的侵蝕機理，目前學者主要認為有：（1）空氣中的二氧化碳與水泥基材料中的氫氧化鈣反應，生成的碳酸鈣和碳酸氫鈣會溶于水被水流帶走。（2）水泥漿體組成還會被軟水所水解（3）侵蝕性液體和水泥漿體間陽離子發生交換反應（4）硫酸鹽膨脹反應等等。這些反應標志著水泥基材料已發生病變，嚴重的流水侵蝕會降低混凝土結構的安全性和使用壽命，使混凝土變的疏松而失去強度。但目前對混凝土和其它水泥基材料流水侵蝕的試驗研究非常少，原因之一便是缺乏一套簡便的流水侵蝕試驗裝置，制約了研究的深入。

現有的專利主要側重于對結構中的流水進行截流、引流和導流，進而達到預防侵蝕的效果。目前對侵蝕的試驗方法主要有靜水侵泡，現場原位取芯等，但是靜水侵泡無法考慮多種侵蝕機理作用，原位取芯則無法進行大批量的試驗。《水工混凝土試驗規程》中給出了抗含砂水流沖刷試驗的圓環法，圓環法需要制備圓環形狀的試件，研究的是砂和水共同作用下的侵蝕機理，屬于沖刷抗磨的物理侵蝕，對水流作用下的化學侵蝕無法進行研究。因此，研究開發出可以進行多種環境作用下水泥基材料流水侵蝕的模擬而且操作簡單的試驗裝置及其試驗方法具有非常重要的實用價值。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種適用于水泥基材料流水侵蝕的試驗裝置及試驗方法。

一種適用于水泥基材料流水侵蝕的試驗裝置，包括流水循環裝置和支撐裝置。所述的流水循環裝置主要包括上水箱、下水箱、流水槽、水流控制閥門、水管和水泵。所述的支撐裝置主要包括上水箱支撐平臺和流水槽支撐平臺。所述的水流控制閥門安裝在上水箱的預留孔上，接口用止水膠布進行密封。所述水泵一端用水管連接于下水箱內，另一端用水管連接于上水箱內。所述流水槽置于流水槽支撐平臺上，流水槽內鋪有砂礫墊層，流水槽末端有一倒三角開口，便于水流出。所述水流控制閥門及流水槽個數可根據實際試驗需要進行調整。

本發明所述的一種適用于水泥基材料受流水侵蝕的試驗裝置的試驗方法，步驟如下：

1）、制作試驗試塊，尺寸為10mm*10mm*60mm，室內預養護一天后拆模。

2）、將上水箱中注入適量水，開啟水流控制閥門，利用量筒和秒表對流速進行標定，調整閥門的開啟程度。

3）、將試塊放入流水槽中，試塊間留有空隙以便水流通過。同時預留一部分試塊在相同條件下的靜水中養護。

4）、將下水箱中注滿水，并可結合試驗需要對水的酸堿度及各種離子濃度進行調整，在達到要求后，開啟水泵，將水注入上水箱，水在整套裝置中進行循環，對試塊進行流水侵蝕。

5）、在達到規定的侵蝕時間后，取流水侵蝕的試塊和同齡期靜水養護的試塊進行抗折強度的測試，并取同齡期下，流水侵蝕條件于靜水養護的抗折強度之比定義為耐蝕系數，利用耐蝕系數來評價試驗效果。

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F_cor為耐蝕系數；

f_tm為流水侵蝕下水泥基材料的抗折強度，Mpa；

f_ts為靜水養護下水泥基材料的抗折強度，Mpa；

有益效果

本發明基于水泥基材料自然侵蝕的機理，提出了一種流水循環侵蝕裝置。并通過定義耐蝕系數來評價流水侵蝕的效果。整套裝置組裝、拆卸方便，操作簡單，流水速度可控制。且試驗所需儀器較少，可重復使用。下水箱的水可通過水泵重新注入上水箱，節約了用水。流水槽中設有砂粒墊層便于透水，使得試件下部也能受到流水侵蝕的作用。通過改變溶液（酸、堿等腐蝕性溶液）類型，可以模擬多種有害溶液對水泥基材料的侵蝕。