[发明专利]模拟悬移质冲磨砂浆与混凝土的实验装置及评价方法

说明书

本发明公开了一种模拟悬移质冲磨砂浆与混凝土的实验装置及评价方法，包括支架、试件台和悬移质冲磨组件；支架包括底座、立柱和横梁；试件台用于固定待模拟的试件；试件的其中一个侧壁面为待模拟冲磨侧面；悬移质冲磨组件包括摆臂、摆臂驱动机构、悬移质冲磨块和位移检测部件；悬移质冲磨块朝向试件的侧面为悬移质冲磨面，悬移质冲磨面上均布有若干个直径均不超过5mm的刚性耐磨球；当悬移质冲磨块摆动至最低点时，悬移质冲磨面上的刚性耐磨球能与试件的待模拟冲磨侧面相冲磨；位移检测部件包括位移传感器和位移计量仪。本发明从能量的角度评价悬移质冲磨砂浆、混凝土表面，有助于揭示冲磨的机理，更好指导水工混凝土结构抗冲磨设计。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是一种模拟悬移质冲磨砂浆与混凝土的实验装置及评价方法。

背景技术

水工建筑物，如大坝、船闸、泄洪建筑物、电站厂房等，长期与环境水接触，过流面受悬移质、推移质及高速水流的冲刷磨损，对混凝土有较高的抗冲磨要求。另外，跨江海桥梁桥墩结构混凝土同样面临着冲刷磨损。水流中冲磨介质主要包括两类，分别为推移质和悬移质。在河床表面附近以滑动、滚动、跳跃或层移方式运动的粒径大于5mm块石泥沙，为推移质。悬浮在水流中随水流运动，粒径小于等于5mm的泥沙，为悬移质。

保障跨江、跨海桥梁安全，意义重大。目前，对悬移质对混凝土的冲刷磨损试验方法主要有圆环法、风砂枪法和水沙磨损机试验方法。然而，这三种试验方法所用的仪器设备在试验过程中损耗问题较为严重，评价依据也较为单一，均为试件的质量损失，未能与试件其他物理力学性能联系起来，也未能从能量的角度将外力作用效果与试件抗冲磨性能有机结合起来。而混凝土的力学性能反映出承载能力，混凝土内部结构损伤程度不仅决定着力学性能，还与其耐久性和结构安全密切相关。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种模拟悬移质冲磨砂浆与混凝土的实验装置及评价方法，该模拟悬移质冲磨砂浆与混凝土的实验装置及评价方法从能量的角度评价悬移质冲磨砂浆、混凝土表面，有助于揭示冲磨的机理，更好指导水工混凝土结构抗冲磨设计。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种模拟悬移质冲磨砂浆与混凝土的实验装置，包括支架、试件台和悬移质冲磨组件。

支架包括底座、立柱和横梁；立柱安装在底座两侧，横梁安装在立柱顶部。

试件台设置在位于横梁一侧的底座上，用于固定待模拟的试件；试件的其中一个侧壁面为待模拟冲磨侧面。

悬移质冲磨组件包括摆臂、摆臂驱动机构、悬移质冲磨块和位移检测部件。

摆臂顶部与横梁中部相铰接，且能在摆臂驱动机构的驱动下绕横梁进行摆动和角度锁紧。

悬移质冲磨块设置在摆臂底部，且随摆臂同步摆动。

悬移质冲磨块朝向试件的侧面为悬移质冲磨面，悬移质冲磨面上均布有若干个刚性耐磨球，每个刚性耐磨球的直径均不超过5mm。

当悬移质冲磨块摆动至最低点时，悬移质冲磨面上的刚性耐磨球能与试件的待模拟冲磨侧面相冲磨。

位移检测部件包括位移传感器和与位移传感器相连接的位移计量仪；位移传感器布设在悬移质冲磨块上，能对悬移质冲磨块的高度进行监测。

试件为砂浆试件或混凝土试件。

试件台包括试件放置底座和试件夹紧件；试件放置底座用于放置待模拟的试件，试件夹紧件用于将放置在试件放置底座上的试件进行夹紧。

悬移质冲磨组件还包括与摆臂驱动机构相连接的速度传感器，速度传感器能对摆臂的摆动速度进行实时监测。

悬移质冲磨面上均布的所有刚性耐磨球的直径相同，均为3mm，且每个刚性耐磨球在悬移质冲磨面上的出露高度均相等。