[发明专利]一种自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机及其试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及混凝土试验装置技术领域，尤其涉及一种自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机及其试验方法。主要用于混凝土表面抗风沙吹蚀能力测试。

背景技术

风沙吹蚀是指挟沙风对地表建筑以及地貌的冲蚀磨损作用，在风沙流地区混凝土受风沙吹蚀损伤破坏主要有物理影响和化学影响两方面，物理影响主要是在大风作用下地表沙粒、小石子等被卷起，直接对混凝土表面进行撞击，从而引起混凝土表面损伤破坏；化学影响主要是包括在大风环境下空气中CO₂对混凝土的碳化作用加剧和强风挟带盐碱尘粒对混凝土侵蚀作用加剧。这其中物理影响对混凝土的损伤破坏更为直观，由于受到风沙吹蚀影响，混凝土表面极易产生大量坑洞、裂纹，从而严重影响混凝土服役耐久性，缩短混凝土使用寿命。

传统研究混凝土抗冲磨性能的方法有圆环法、水下钢球法和风沙枪法，但均存在一定局限性，圆环法和水下钢球法不能准确模拟混凝土在风沙吹蚀(固气两相流)作用下表面破坏过程，其次风沙枪法虽然能够模拟风沙吹蚀，但由于其粉尘污染较大至今没有大范围推广使用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机及其试验方法，针对固气两相流（风沙吹蚀）作用下的混凝土表面的吹蚀破坏进行研究。该装置可模拟在干旱大风地区风沙吹蚀作用下，混凝土表面受到固气两相流持续影响下的破坏过程。本试验装置配套相应的除尘排气水箱，能够显著减少粉尘污染，同时配套的混凝土夹具支座能够满足(0~90d°)间隔5°角度的吹蚀作用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机，最少包括一个风沙吹蚀装置和对混凝土风沙吹蚀过程进行观测的高速摄影机；所述风沙吹蚀装置至少包括一个吹蚀管和一个吹蚀室，所述吹蚀室为一个透明可封闭空间，所述吹蚀室内设置有固定混凝土且可调节吹蚀攻角的混凝土夹具支座和测量吹蚀到混凝土表面实际风速的热敏风速仪，所述吹蚀室外连吹蚀管，所述吹蚀管外连进气管和流沙管；所述高速摄影机的镜头对准吹蚀室。

作为对上述技术方案的改进，所述吹蚀管上设置有吹蚀总阀。吹蚀室为1000mm×1000mm×1000mm透明可封闭空间，其内部包括热敏风速仪、混凝土夹具支座，利用热敏风速仪测量吹蚀到混凝土表面的实际风速，混凝土夹具支座可调节吹蚀攻角(0~90°间隔5°角度)。

作为对上述技术方案的改进，所述自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机至少还包括一个气源装置，所述气源装置至少包括一个提供高速气流的空气压缩机，所述空气压缩机通过进气管与吹蚀管相连通。

作为对上述技术方案的改进，所述进气管上设置有进气阀和控制气流稳定气流压力的稳压阀，所述进气阀在靠近空气压缩机的近端，所述稳压阀在空气压缩机的远端。空气压缩机提供高速气流，借助稳压阀稳定气流压力，从而产生持续稳定气流(7~40m/s)，能够模拟七级强风到十二级飓风。

作为对上述技术方案的改进，所述自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机至少还包括一个沙源装置，所述沙源装置包括储存风积沙的集沙箱和流沙管，所述流沙管一端与集沙箱相连通，一端与吹蚀管相连通。

作为对上述技术方案的改进，所述流沙管上设置有流沙阀。集沙箱储存风积沙，流沙阀配有不同数量的流沙孔，借助流沙孔获得不同下沙率（30~360g/min），从而改变风沙流的挟沙量。

作为对上述技术方案的改进，所述自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机还包括一个沙粒回收装置，所述沙粒回收装置包括沙料回收箱和与沙料回收箱相连通的排沙管，所述排沙管在底部与吹蚀室相连通。

作为对上述技术方案的改进，所述自动无粉尘混凝土风沙吹蚀试验机还包括一个除尘装置，所述除尘装置包括水箱和与水箱连通的排气管，所述排气管在顶部与吹蚀室相连通。

作为对上述技术方案的改进，所述混凝土夹具支座包括底座和支承座；所述支承座上铰接有用于固定混凝土的仓体，所述仓体的底部为角度盘，所述角度盘的圆周设置有角度固定孔，所述支承座相对应设置有角度固定销；所述底座设置有位移滑道，所述位移滑道设置有支座固定螺栓，所述底座的端部设置有位移把手。

作为对上述技术方案的改进，所述仓体的上部为混凝土放置槽，所述混凝土通过两端的混凝土前支撑、混凝土后支撑固定连接在混凝土放置槽的中心位置。