[發明專利]混凝土抗沖磨試驗系統及其試驗方法

有效

• 申請號: 201610079925.9
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105571970B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 黃功學;范偉麗;高琴月;黃振離;陶新紅;王化民;魏恒志;姚廣華;白玉鋒;李騷;馮逸君;孫浩瑜;梁振華;李超
• 申請（專利權）人: 黃功學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N5/04
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙)41131
• 代理人: 王金

技術領域

本發明涉及一種試驗系統，尤其是用于測試混凝土抗沖耐磨性能的混凝土抗沖磨試驗系統。

背景技術

在水工混凝土工程領域，需要對混凝土耐磨性能進行測試，即需要對混凝土表面受高速流動介質磨損的相對抗力進行試驗，用于評價混凝土表面的相對抗沖磨性能。

我國是個多沙河流的國家，在眾多河流中，年最大輸沙量超過1000 萬噸的河流有60 多條。含泥沙河流上水工建筑物多為混凝土結構，其主要失效形式之一是過流表面因高速含泥沙水流沖刷磨損而造成材料損壞。

混凝土的磨蝕磨損速率是依賴于時間的狀態變量，由于與環境發生相互作用，水流中泥沙含量、組成以及運動變化，挾沙水流與材料之間的作用方式等均在一種隨機、多變狀態下對材料產生磨蝕破壞，因此，抗沖耐磨混凝土的材料及配合比的選擇問題就變得非常復雜，通常只有通過試驗對比的方式來確定不同情況下混凝土材料抗沖耐磨的性能。

混凝土材料是迄今為止用量最大、用途最廣泛的建筑結構材料。水工建筑物中的溢流面、尾水管、泄洪洞、沖砂孔等結構部位的混凝土材料的抗沖耐磨性能是評價這些部位混凝土結構耐久性的重要技術指標。

我國在1962 年頒布了水工混凝土試驗方法，其中推薦了混凝土抗含砂水流沖刷試驗的圓環法；隨后經過第一次修訂于1982 年頒布了《水工混凝土試驗規程》SD105-82，經過1996 年進行第二次修訂后，于2006 年頒布了新的《水工混凝土試驗規程》ＳＬ352－2006，發展至目前，對混凝土抗沖耐磨性能的評價推廣到兩個方法，分別是混凝土抗含砂水流沖刷試驗( 圓環法)和混凝土抗沖磨試驗( 水下鋼球法) ，以適應抗沖耐磨混凝土在不同水流沖刷速度、不同破壞介質類型作用下的抗沖耐磨性能評價。

目前，利用水下鋼球法進行混凝土抗沖耐磨試驗的混凝土沖磨機構（如南京水利科學研究院儀器工廠生產的ＨＫＳ－Ⅱ型混凝土抗沖磨試驗機）包括固定于地面的外固定機架和導軌；導軌一端伸入機架，另一端伸出機架。導軌上設有內移動機架，內移動機架的底端通過滾輪連接在導軌上。內移動機架頂部通過法蘭連接有圓筒形的試驗筒（鋼筒），試驗筒底端連接有出水接頭，出水接頭向下伸入內移動機架且出水接頭上設有出水閥；出水接頭連接有排水管。試驗筒頂部設有筒蓋，筒蓋中心設有用于穿過攪拌軸的中心軸孔。外固定機架頂部高于試驗筒頂部；外固定機架上設有電機，電機軸向下垂直伸出并通過卡接連軸結構連接攪拌軸，攪拌軸向下通過中心軸孔伸入試驗筒并連接有攪拌槳。

試驗時，將圓柱形的混凝土試件（直徑300mm±2mm、高度100mm±1mm）放入試驗筒內，并根據試驗需要放入若干鋼球，然后在筒內注水；先將攪拌軸自下而上穿過筒蓋中心軸孔，再將內移動機架推入外固定機架，然后手動將攪拌軸與電機軸卡接在一起。啟動電機，電機通過攪拌軸帶動攪拌漿以1200r/min左右的速度旋轉，使筒內形成高速水流，鋼球也隨水流高速旋轉，從而模擬水流及水流攜帶物對混凝土試件進行沖刷，測試混凝土試件的抗沖耐磨性能。

現有利用水下鋼球法進行混凝土抗沖耐磨試驗的混凝土沖磨裝置的缺陷有：

1.每次試驗后，都要人工將試驗筒拆卸下來，以便對筒內的水、鋼球、混凝土試件上沖磨下來的泥漿等進行徹底清理，為下次試驗提供條件。

試驗筒（直鋼筒）與底座通過法蘭結構相連接，法蘭結構沿周向均勻布置有多達12個連接螺栓，拆、裝一次大約需要2小時；

2.試件重達17kg，鋼筒重26.6kg，試件光滑，搬運很不方便，并且搬運試件和鋼筒需要耗費較大體力。

3.在拆除鋼筒移除試件時，磨損物漿體不易收集，流淌到實驗室地面污染環境。

4.按照試驗規程要求，一組試驗沖磨時間72小時，即需要連續3天3夜進行工作，至少需要1人對電壓、機械故障及鋼筒內的水位實時進行監控，非常耗費人力。

5.鋼筒與底座止水結構為橡皮墊圈，若連接不好或橡皮墊圈老化、破損將會出現滲漏。

6.每次卸試件，只有卸掉攪拌槳、人工將試件容器筒移到機架外面才能完成，比較麻煩并且勞動強度較高。

7.隨著試驗次數增加，鋼筒內部出現不規則的磨損，且日趨嚴重，且難以更換新的鋼筒。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混凝土抗沖磨試驗系統，降低試驗人員的勞動強度、提高試驗效率、便于搬運試件和在試驗后收集磨損物漿體、防止試驗筒與底座之間漏水并且便于觀察試驗過程。

為實現上述目的，本發明的混凝土抗沖磨試驗系統包括混凝土沖磨機構、機架和進水機構，其特征在于：

機架包括外固定機架和內移動機架；