[发明专利]模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置，包括外部调温箱，调温箱侧壁与装置的支撑框架通过钢管焊接，在支撑框架的框架上设有若干个通孔，在通孔中设有冰锚，在支撑框架的下方两侧安装有托片，两侧的托片形成导轨，在导轨上安装有平移框架，平移框架上铰接有伸缩装置，伸缩装置的伸缩杆与试样支架铰接，试样支架沿导轨滑动，在试样支架上安装有支撑板，在支撑板上安装有支撑轴和电机，电机带动支撑轴转动，在支撑轴上安装有混凝土试件，电机带动混凝土试件与冰摩擦。本发明混凝土试验采用圆柱体形状，在试验旋转的过程中不会出现中间停止的情况，从而能够保持混凝土试验和冰一直出于连续磨损的运动状态。

技术领域

本发明涉及一种模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置及方法，属于混凝土领域。

背景技术

混凝土材料由于其优良的力学性能，成为目前应用最广泛的建筑材料，随着水下技术的不断完善，水工混凝土也日益发挥出巨大的作用。但是在寒冷地区的水工混凝土结构中，当温度急剧下降时，水中产生的冰块往往会对水工混凝土产生较大的影响。而冰对水工混凝土结构的磨损是一个持续存在的问题，冰对水工混凝土的持续磨损会导致混凝土结构完整性的丧失。因此，测试混凝土样品长期的冰磨损性能，对水工混凝土结构的耐久性评估至关重要。

目前，很少有仪器能测量水工混凝土因长期冰接触而产生的磨损，而几乎没有能够模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置。因此本发明设计的试验装置能够模拟水工混凝土冻融环境，并进行水工混凝土冰耐磨性的测试。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置及方法，通过调温箱的温度调节能够使箱中水持续结冰、化冰，从而达到模拟冻融环境的效果。混凝土试验采用圆柱体形状，在试验旋转的过程中不会出现中间停止的情况，从而能够保持混凝土试验和冰一直出于连续磨损的运动状态。

技术方案：为解决上述技术问题，一种模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置，包括外部调温箱和支撑框架，调温箱内侧壁安装有温度传感器，能够随时测量调温箱内部温度，调温箱内侧壁安装有温度传感器，能够随时测量调温箱内部温度，通过调温箱的温度调节能够使箱中水持续结冰、化冰，从而达到模拟冻融环境的效果，调温箱侧壁与支撑框架通过钢管焊接，从而使整个装置悬空固定。在支撑框架的框架上设有若干个通孔，在通孔中设有冰锚，在支撑框架的下方两侧安装有托片，两侧的托片形成导轨，在导轨上安装有平移框架，平移框架上铰接有伸缩装置，伸缩装置的伸缩杆与试样支架铰接，试样支架沿导轨滑动，在试样支架上安装有支撑板，在支撑板上安装有支撑轴和电机，电机带动支撑轴转动，在支撑轴上安装有混凝土试件，电机带动混凝土试件与冰摩擦。

作为优选，所述伸缩装置为液压系统。

作为优选，所述支撑轴与混凝土试件之间安装有压力传感器。

一种上述的模拟水工混凝土冻融环境与其磨损性能耦合的装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、安装试件：

将柱体混凝土试件安放在支撑轴上；

步骤2、装置连接：

安装马达、温度传感器和压力传感器，连接并检查所有线路；

步骤3、测试准备：

伸长平移框架，使其在支撑框架内的超前位置固定，以此使柱体混凝土试件与冰之间产生所需的压力，并用压力传感器初步测量；

步骤4、模拟环境：

向调温箱中加水直至将混凝土试件完全淹没，将温度调至-5℃，保持12h，在调至常温，保持12h，并通过温度传感器观察温度情况，以模拟冻融环境；

步骤5、正式测试：