[发明专利]用于测试水流作用下混凝土表面剪应力的冲刷装置及方法

权利要求书

1.一种用于测试水流作用下混凝土表面剪应力的冲刷装置的试验方法，其特征在于，所述用于测试水流作用下混凝土表面剪应力的冲刷装置，包括上盖板(3)、下盖板(1)、套筒(2)、旋转杆(5)、上夹板(7)、下夹板(8)、扭矩传感器(11)、转机(12)、调频器(13)、扭矩传感器显示器(14)和计算机(15)；待测混凝土试件(6)为圆柱形，沿其中心轴线开有一个第一通孔，上夹板(7)和下夹板(8)分别设置在待测混凝土试件(6)的顶面和底面构成试验体，通过试验体自转来模拟水流冲刷作用，以便得到其表面冲刷强度；套筒(2)底面密封固连下盖板(1)，顶面密封固连上盖板(3)，上盖板(3)、下盖板(1)和套筒(2)共同构成容腔，将试验体设置于容腔内，旋转杆(5)一端穿过上夹板(7)伸入容腔后与试验体固连，另一端位于密闭空腔外并通过联轴器与扭矩传感器(11)相连，扭矩传感器(11)再通过联轴器与转机(12)相连，转机(12)、调频器(13)和计算机(15)依次连接，调频器(13)控制转机(12)转动，扭矩传感器(11)、扭矩传感器显示器(14)和计算机(15)依次相连；试验方法步骤如下：

步骤1、待测混凝土试件(6)半径为r，高为H，密度为ρ；在待测混凝土试件(6)中心开有第一通孔，称其质量，记录为m₀；

步骤2、计算上夹板(7)和下夹板(8)产生的扭矩：

将上夹板(7)和下夹板(8)固定在旋转杆(5)上，用联轴器将旋转杆(5)和扭矩传感器(11)连接，使其位于同一轴线上，用螺母旋紧上下夹板；向套筒(2)内加水，调节调频器(13)旋钮控制转机(12)转动，记录各个转速下扭矩传感器显示器(14)显示的数值T₁，由于安装待测混凝土试件(6)后只有上夹板(7)的上表面和下夹板(8)的下表面会产生扭矩，故上夹板(7)的上表面和下夹板(8)的下表面的扭矩之和T_plates＝T₁/2；

步骤3、计算上夹板(7)、待测混凝土试件(6)和下夹板(8)产生的扭矩：

将上夹板(7)、待测混凝土试件(6)和下夹板(8)安装到旋转杆(5)：向套筒(2)内加水，调节调频器(13)控制转机(12)转动，记录某一转速下扭矩传感器显示器(14)显示的数值T₂，故测混凝土试件圆周侧壁面产生的扭矩为T₂-T_plates；

步骤4、计算在该转速下待测混凝土试件(6)表面的水流剪应力τ₁＝(T₂-T_plates)/2πr²H；

步骤5、在某一转速下冲刷若干时间后，取下待测混凝土试件(6)，擦干表面水分，称其质量，记录为m₁，则其有效半径变为

步骤6、继续将该待测混凝土试件(6)安装到旋转杆(5)上，并通过上夹板(7)和下夹板(8)进行固定，调节调频器(13)，加大转机(12)转速，记录该转速下扭矩传感器显示器(14)显示的数值T₃；则在该转速下待测混凝土试件(6)表面的水流剪应力τ₂＝(T₃-T_plates)/2πr₁²H；

步骤7、冲刷若干时间后，取下待测混凝土试件(6)，擦干表面水分，称其质量，记录为m₂，则其有效半径变为

步骤8、重复步骤4-6，即可得到待测混凝土试件(6)表面各个转速下的水流剪应力，进而建立水流剪应力与磨损质量的关系。