[发明专利]混凝土抗冲耐磨试验机

说明书

本发明公开了混凝土抗冲耐磨试验机，它包括用于对整个试验机进行支撑的箱体支撑系统；所述箱体支撑系统的内部安装有用于提供高速含沙水流的液压喷射系统；所述液压喷射系统与用于提供喷射动力的试验动力系统相连；所述试验动力系统通过试件旋转传动系统与试件盘结构相连，并驱动带动试件旋转；所述液压喷射系统的射流输出端与试件盘结构相配合以实现对试件的冲刷。本试验装置可实现在不同的冲刷条件下，进行混凝土试样的抗冲耐磨性能试验，进而对不同配合比的混凝土材料的抗冲刷性能进行进一步的研究，为提高混凝土材料耐冲刷能力提供依据。

技术领域

本发明属于混凝土性能试验设备领域，具体涉及混凝土抗冲耐磨试验机。

背景技术

大坝及堤防一般都由混凝土建成，混凝土坝体连续不断地遭受高速含沙水流的冲刷作用，随着时间的推移，混凝土表面会逐渐出现由高速含沙水流冲刷形成的凹面或凹槽，当混凝土的磨损达到一定程度后，就会产生很大的安全隐患，严重时可造成整个坝体的断裂损坏。所以了解研究高速含沙水流对不同配合比的混凝土的磨损机制，进而研制出产出抗冲耐磨混凝土，对我国水利水电的建设发展具有很大的积极意义。

目前混凝土冲刷试验方法和设备还不完备，常用的几种试验方法如下：

（1）现场试验

现场试验一般是实验人员带着试验设备在需要检测抗冲磨性能的大坝所在现场进行混凝土的冲刷耐磨试验，这种实验方法受到很大的条件限制，设备难以运输，试验环境复杂，成本较高，达到的冲磨效果也不尽人意。

（2）室内试验

室内试验的主要形式一般是利用高速空气或水给沙粒提供动力，然后以一定角度向试件扫射。这类试验装置结构比较简单，作用机制也比较明确，与实际工作情况相近，能得到混凝土抗冲磨性能与不同射流速度以及不同冲刷角度的关系，一次试验可对多个试件进行试验，非常适合于研制最佳混凝土材料配和比的试验。室内试验按试验原理可分为四种：搅拌式和刮板式、旋转射流式、旋转喷射式和绕流式。

1）搅拌和刮板式

早期为了比较不同材料的抗泥沙冲磨性能。大多将试件制成圆棒形，然后用电机带动棒形试件在装有含沙水的圆形容器中旋转。以此来测试混凝土试件的抗冲磨性能，装置示意图如图11。搅拌和刮板式的研究方法中，试件的冲磨速度主要由电动机来提供，试件旋转速度就是试件冲磨速度，此类试验方式受到很大的水流摩擦阻力，电机性能直接影响了冲磨速度，冲磨角度也是固定的，是一种比较老的试验方法，不适合本课题的任务要求。

2）旋转射流式

旋转射流式是将多个喷嘴安装在转子体上，转子通过下端的电机提供旋转力，试件被固定在冲磨室内壁，冲刷角度取决于转子旋转速度和喷射速度，装置示意图如图12。此试验过程中，试件是固定不动的，冲磨速度主要来至于射流速度，射流速度是转子体速度和水泵提供的水流速度的矢量和，此种方式提供的冲磨速度较大，满足一般需求。但是其调控喷射角的方式是通过调节射流速度来实现的，在喷嘴喷射不同射流速度时，其喷射角度也随之变化。这类方法调节喷射角比较难，速度一般可达到50-60m/s，不能满足课题要求。

3）旋转喷射式

该装置设有一个试件旋转圆盘，多个试件被平放固定在试件圆盘上，组成一个环形的平面，圆盘由电动机提供旋转力，高速旋转，然后含沙水从喷头垂直射向试件，试件冲磨速度是试件盘旋转速度和射流速度的矢量和。具体结构示意图如图13。试件是固定不动的，冲磨速度主要来至于射流速度，射流速度是转子体速度和水泵提供的水流速度的矢量和，此种方式提供的冲磨速度较大，满足一般需求。但是其调控喷射角的方式是通过调节射流速度来实现的，在喷嘴喷射不同射流速度时，其喷射角度也随之变化。这类方法调节喷射角比较难，速度一般可达到50-60m/s，不能满足课题要求。

4）绕流式