[发明专利]混凝土抗冲磨试验系统及其试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种试验系统，尤其是用于测试混凝土抗冲耐磨性能的混凝土抗冲磨试验系统。

背景技术

在水工混凝土工程领域，需要对混凝土耐磨性能进行测试，即需要对混凝土表面受高速流动介质磨损的相对抗力进行试验，用于评价混凝土表面的相对抗冲磨性能。

我国是个多沙河流的国家，在众多河流中，年最大输沙量超过1000 万吨的河流有60 多条。含泥沙河流上水工建筑物多为混凝土结构，其主要失效形式之一是过流表面因高速含泥沙水流冲刷磨损而造成材料损坏。

混凝土的磨蚀磨损速率是依赖于时间的状态变量，由于与环境发生相互作用，水流中泥沙含量、组成以及运动变化，挟沙水流与材料之间的作用方式等均在一种随机、多变状态下对材料产生磨蚀破坏，因此，抗冲耐磨混凝土的材料及配合比的选择问题就变得非常复杂，通常只有通过试验对比的方式来确定不同情况下混凝土材料抗冲耐磨的性能。

混凝土材料是迄今为止用量最大、用途最广泛的建筑结构材料。水工建筑物中的溢流面、尾水管、泄洪洞、冲砂孔等结构部位的混凝土材料的抗冲耐磨性能是评价这些部位混凝土结构耐久性的重要技术指标。

我国在1962 年颁布了水工混凝土试验方法，其中推荐了混凝土抗含砂水流冲刷试验的圆环法；随后经过第一次修订于1982 年颁布了《水工混凝土试验规程》SD105-82，经过1996 年进行第二次修订后，于2006 年颁布了新的《水工混凝土试验规程》ＳＬ352－2006，发展至目前，对混凝土抗冲耐磨性能的评价推广到两个方法，分别是混凝土抗含砂水流冲刷试验( 圆环法)和混凝土抗冲磨试验( 水下钢球法) ，以适应抗冲耐磨混凝土在不同水流冲刷速度、不同破坏介质类型作用下的抗冲耐磨性能评价。

目前，利用水下钢球法进行混凝土抗冲耐磨试验的混凝土冲磨机构（如南京水利科学研究院仪器工厂生产的ＨＫＳ－Ⅱ型混凝土抗冲磨试验机）包括固定于地面的外固定机架和导轨；导轨一端伸入机架，另一端伸出机架。导轨上设有内移动机架，内移动机架的底端通过滚轮连接在导轨上。内移动机架顶部通过法兰连接有圆筒形的试验筒（钢筒），试验筒底端连接有出水接头，出水接头向下伸入内移动机架且出水接头上设有出水阀；出水接头连接有排水管。试验筒顶部设有筒盖，筒盖中心设有用于穿过搅拌轴的中心轴孔。外固定机架顶部高于试验筒顶部；外固定机架上设有电机，电机轴向下垂直伸出并通过卡接连轴结构连接搅拌轴，搅拌轴向下通过中心轴孔伸入试验筒并连接有搅拌桨。

试验时，将圆柱形的混凝土试件（直径300mm±2mm、高度100mm±1mm）放入试验筒内，并根据试验需要放入若干钢球，然后在筒内注水；先将搅拌轴自下而上穿过筒盖中心轴孔，再将内移动机架推入外固定机架，然后手动将搅拌轴与电机轴卡接在一起。启动电机，电机通过搅拌轴带动搅拌浆以1200r/min左右的速度旋转，使筒内形成高速水流，钢球也随水流高速旋转，从而模拟水流及水流携带物对混凝土试件进行冲刷，测试混凝土试件的抗冲耐磨性能。

现有利用水下钢球法进行混凝土抗冲耐磨试验的混凝土冲磨装置的缺陷有：

1.每次试验后，都要人工将试验筒拆卸下来，以便对筒内的水、钢球、混凝土试件上冲磨下来的泥浆等进行彻底清理，为下次试验提供条件。

试验筒（直钢筒）与底座通过法兰结构相连接，法兰结构沿周向均匀布置有多达12个连接螺栓，拆、装一次大约需要2小时；

2.试件重达17kg，钢筒重26.6kg，试件光滑，搬运很不方便，并且搬运试件和钢筒需要耗费较大体力。

3.在拆除钢筒移除试件时，磨损物浆体不易收集，流淌到实验室地面污染环境。

4.按照试验规程要求，一组试验冲磨时间72小时，即需要连续3天3夜进行工作，至少需要1人对电压、机械故障及钢筒内的水位实时进行监控，非常耗费人力。

5.钢筒与底座止水结构为橡皮垫圈，若连接不好或橡皮垫圈老化、破损将会出现渗漏。

6.每次卸试件，只有卸掉搅拌桨、人工将试件容器筒移到机架外面才能完成，比较麻烦并且劳动强度较高。

7.随着试验次数增加，钢筒内部出现不规则的磨损，且日趋严重，且难以更换新的钢筒。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混凝土抗冲磨试验系统，降低试验人员的劳动强度、提高试验效率、便于搬运试件和在试验后收集磨损物浆体、防止试验筒与底座之间漏水并且便于观察试验过程。

为实现上述目的，本发明的混凝土抗冲磨试验系统包括混凝土冲磨机构、机架和进水机构，其特征在于：

机架包括外固定机架和内移动机架；