[發明專利]模擬懸移質沖磨砂漿與混凝土的實驗裝置及評價方法

在審

• 申請號: 202210305581.4
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114705579A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 儲洪強;吳建輝;張風臣;蔣林華;姚乃嘉
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/303;G01N3/52;G01N3/08;G01N23/046
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅

本發明公開了一種模擬懸移質沖磨砂漿與混凝土的實驗裝置及評價方法，包括支架、試件臺和懸移質沖磨組件；支架包括底座、立柱和橫梁；試件臺用于固定待模擬的試件；試件的其中一個側壁面為待模擬沖磨側面；懸移質沖磨組件包括擺臂、擺臂驅動機構、懸移質沖磨塊和位移檢測部件；懸移質沖磨塊朝向試件的側面為懸移質沖磨面，懸移質沖磨面上均布有若干個直徑均不超過5mm的剛性耐磨球；當懸移質沖磨塊擺動至最低點時，懸移質沖磨面上的剛性耐磨球能與試件的待模擬沖磨側面相沖磨；位移檢測部件包括位移傳感器和位移計量儀。本發明從能量的角度評價懸移質沖磨砂漿、混凝土表面，有助于揭示沖磨的機理，更好指導水工混凝土結構抗沖磨設計。

技術領域

本發明涉及建筑材料領域，特別是一種模擬懸移質沖磨砂漿與混凝土的實驗裝置及評價方法。

背景技術

水工建筑物，如大壩、船閘、泄洪建筑物、電站廠房等，長期與環境水接觸，過流面受懸移質、推移質及高速水流的沖刷磨損，對混凝土有較高的抗沖磨要求。另外，跨江海橋梁橋墩結構混凝土同樣面臨著沖刷磨損。水流中沖磨介質主要包括兩類，分別為推移質和懸移質。在河床表面附近以滑動、滾動、跳躍或層移方式運動的粒徑大于5mm塊石泥沙，為推移質。懸浮在水流中隨水流運動，粒徑小于等于5mm的泥沙，為懸移質。

保障跨江、跨海橋梁安全，意義重大。目前，對懸移質對混凝土的沖刷磨損試驗方法主要有圓環法、風砂槍法和水沙磨損機試驗方法。然而，這三種試驗方法所用的儀器設備在試驗過程中損耗問題較為嚴重，評價依據也較為單一，均為試件的質量損失，未能與試件其他物理力學性能聯系起來，也未能從能量的角度將外力作用效果與試件抗沖磨性能有機結合起來。而混凝土的力學性能反映出承載能力，混凝土內部結構損傷程度不僅決定著力學性能，還與其耐久性和結構安全密切相關。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種模擬懸移質沖磨砂漿與混凝土的實驗裝置及評價方法，該模擬懸移質沖磨砂漿與混凝土的實驗裝置及評價方法從能量的角度評價懸移質沖磨砂漿、混凝土表面，有助于揭示沖磨的機理，更好指導水工混凝土結構抗沖磨設計。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種模擬懸移質沖磨砂漿與混凝土的實驗裝置，包括支架、試件臺和懸移質沖磨組件。

支架包括底座、立柱和橫梁；立柱安裝在底座兩側，橫梁安裝在立柱頂部。

試件臺設置在位于橫梁一側的底座上，用于固定待模擬的試件；試件的其中一個側壁面為待模擬沖磨側面。

懸移質沖磨組件包括擺臂、擺臂驅動機構、懸移質沖磨塊和位移檢測部件。

擺臂頂部與橫梁中部相鉸接，且能在擺臂驅動機構的驅動下繞橫梁進行擺動和角度鎖緊。

懸移質沖磨塊設置在擺臂底部，且隨擺臂同步擺動。

懸移質沖磨塊朝向試件的側面為懸移質沖磨面，懸移質沖磨面上均布有若干個剛性耐磨球，每個剛性耐磨球的直徑均不超過5mm。

當懸移質沖磨塊擺動至最低點時，懸移質沖磨面上的剛性耐磨球能與試件的待模擬沖磨側面相沖磨。

位移檢測部件包括位移傳感器和與位移傳感器相連接的位移計量儀；位移傳感器布設在懸移質沖磨塊上，能對懸移質沖磨塊的高度進行監測。

試件為砂漿試件或混凝土試件。

試件臺包括試件放置底座和試件夾緊件；試件放置底座用于放置待模擬的試件，試件夾緊件用于將放置在試件放置底座上的試件進行夾緊。

懸移質沖磨組件還包括與擺臂驅動機構相連接的速度傳感器，速度傳感器能對擺臂的擺動速度進行實時監測。

懸移質沖磨面上均布的所有剛性耐磨球的直徑相同，均為3mm，且每個剛性耐磨球在懸移質沖磨面上的出露高度均相等。