本發(fā)明涉及一種混凝土護岸、護坡抗冰水沖刷性能測試裝置。

背景技術(shù)：

寒區(qū)江河在封凍以前及解凍過程中，存在秋季流冰和春季流冰現(xiàn)象。水流帶動冰凌、冰排以一定的流速沖刷、撞擊江河護岸、護坡，往往導(dǎo)致護岸、護坡結(jié)構(gòu)的破壞。冰凌的沖蝕、磨蝕以及沖擊作用，已成為影響寒區(qū)護坡、護岸結(jié)構(gòu)服役性能及使用壽命的重要因素之一。同時，寒區(qū)水利工程的護岸、護坡結(jié)構(gòu)通常采用混凝土材料進行鋪設(shè)，混凝土材料在寒區(qū)環(huán)境下的服役性能將直接影響整個水利工程設(shè)施的使用壽命。為確保寒區(qū)混凝土護岸、護坡結(jié)構(gòu)的服役性能和使用壽命，需要準確評估其抗冰凌沖蝕及沖擊的性能，并在此基礎(chǔ)上采用技術(shù)措施進行優(yōu)化。但混凝土護岸、護坡目前沒有一種專門的測試裝置和測試、評估方法來對混凝土護岸、護坡抗冰凌沖刷性能進行測試與評價，給寒區(qū)護岸、護坡結(jié)構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化造成不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有混凝土護岸、護坡的抗冰水沖刷性能無法準確測試與定量評估的問題，進而提出一種混凝土護岸、護坡抗冰水沖刷性能測試裝置。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：

一種混凝土護岸、護坡抗冰水沖刷性能測試裝置包括電機、固定架、稱重傳感器、主軸、試件夾具、試驗槽、入水閥門和出水閥門，試驗槽為雙層槽，試驗槽包括內(nèi)槽體和外槽體，內(nèi)槽體和外槽體之間設(shè)有冷凍液容腔，外槽體的下端設(shè)有入水閥門，外槽體的上端設(shè)有出水閥門，入水閥門和出水閥門分別與冷凍液容腔連通，電機通過固定架設(shè)置在試驗槽的正上方，電機的輸出軸與主軸的上端連接，輸出軸與主軸之間固接有稱重傳感器，主軸的下端固接有試件夾具，試件夾具豎直向下設(shè)置在試驗槽內(nèi)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比包含的有益效果是：

本發(fā)明提供了一種快速評價混凝土護岸、護坡塊抗冰水沖刷性能的測試裝置與方法，為優(yōu)選護坡塊型、優(yōu)化材料配方和預(yù)估實際工程破壞程度提供了具體數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)電機旋轉(zhuǎn)速率和運行時間可以改變冰水對試件的沖刷力和沖刷時間，更加真實的評估實際工程中不同水流速度下的抗沖刷性能；通過恒溫槽和冷凍液循環(huán)保證冰水混合物在測試過程中基本不融化；通過稱重傳感器實時監(jiān)測試件在實驗過程中的質(zhì)量變化，可以直接快速得到測試結(jié)果。本發(fā)明具有操作簡單、測試精確、快速和適用范圍廣等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種混凝土護岸、護坡抗冰水沖刷性能測試裝置包括電機1、固定架2、稱重傳感器3、主軸10、試件夾具4、試驗槽7、入水閥門9和出水閥門11，試驗槽7為雙層槽，試驗槽7包括內(nèi)槽體7-1和外槽體7-2，內(nèi)槽體7-1和外槽體7-2之間設(shè)有冷凍液容腔7-3，外槽體7-2的下端設(shè)有入水閥門9，外槽體7-2的上端設(shè)有出水閥門11，入水閥門9和出水閥門11分別與冷凍液容腔7-3連通，電機1通過固定架2設(shè)置在試驗槽7的正上方，電機1的輸出軸1-1與主軸10的上端連接，輸出軸1-1與主軸10之間固接有稱重傳感器3，主軸10的下端固接有試件夾具4，試件夾具4豎直向下設(shè)置在試驗槽7內(nèi)。

如此設(shè)計將電機1牢固地安裝在固定架2上，保證在整個測試過程中電機1的穩(wěn)定工作，通過稱重傳感器3可以隨時得到連接在下部的主軸10、試件夾具4和混凝土試件5的重量變化，試驗時在冷凍液容腔7-3內(nèi)充滿冷凍液8，內(nèi)槽體7-1內(nèi)注入冰水混合物6，將混凝土試件5浸泡在冰水混合物6中，通過入水閥門9和出水閥門11與低溫恒溫槽連接，通過低溫恒溫槽和與冷凍液容腔7-3中的冷凍液8不斷循環(huán)，控制冰水混合物6的溫度恒定。

利用本實施方式所述一種混凝土護岸、護坡抗冰水沖刷性能測試裝置的測試方法包括如下步驟：

步驟一：固定混凝土試件5：將待測試的混凝土試件5牢固的安裝在試件夾具4的下方；

步驟二：注入冷卻液8：將入水閥門9和出水閥門11與低溫恒溫槽連接，低溫恒溫槽內(nèi)設(shè)有低溫恒溫的冷卻液8，打開入水閥門9和出水閥門11，并啟動循環(huán)水泵12，將低溫恒溫槽中的冷卻液8注入到冷卻液容腔7-3中；

步驟三：注入冰水混合物6：待冷卻液8循環(huán)穩(wěn)定后，冷凍液8溫度達到設(shè)定溫度時，向試驗槽7中裝入冰水混合物6；

步驟四：沖刷試驗：打開電機1的電源，設(shè)定好電機1的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動時間，記錄稱重傳感器3的讀數(shù)為M1，啟動電機1運轉(zhuǎn)，進行沖刷試驗；

步驟五：讀取數(shù)據(jù)：待電機1運行停止，即試驗結(jié)束，再次記錄稱重傳感器3的讀數(shù)為M2，根據(jù)試驗前后的稱重傳感器3的讀數(shù)差M1-M2的大小便可以判斷混凝土試件5的抗冰水沖刷性能好壞，讀數(shù)差越大，混凝土試件5的抗沖刷性能越差；反之讀數(shù)差越小，混凝土試件5的抗沖刷性能越好。

本實施方式步驟三中冰水混合物6中的總冰和水的比例可以根據(jù)情況進行設(shè)定，以滿足試驗的需求。在電機1的帶動下，混凝土試件5在冰水混合物6中按照設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由于力的相互作用，相當(dāng)于冰水混合物6不斷沖刷凝土試件5的表面，沖刷力度大小和沖刷時間可以通過調(diào)節(jié)電機1的轉(zhuǎn)速和運行時間進行控制。試驗前后的稱重傳感器3的讀數(shù)差M1-M2的大小也為混凝土試件5的質(zhì)量差，即混凝土試件5被冰水混合物6沖刷掉的質(zhì)量。所述步驟二中低溫恒溫槽內(nèi)的冷卻液8的溫度設(shè)定為0～-1℃。所述步驟三中冰水混合物6的液面高度高于混凝土試件5的上端面且低于稱重傳感器3的下端面。

具體實施方式二：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述試驗槽7的形狀為圓筒形。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實施方式一相同。

如此設(shè)計保證在試驗時混凝土試件5的外表面收到的沖刷力均衡。

具體實施方式三：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述內(nèi)槽體7-1是由金屬材質(zhì)制作的內(nèi)槽體，外槽體7-2是由塑料材質(zhì)制作的外槽體。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實施方式一或二相同。

如此設(shè)計內(nèi)槽體7-1的材質(zhì)為金屬，有利于與冰水混合物6與冷凍液8進行熱量交換；外槽體7-2的材質(zhì)為塑料，以減少冷凍液8與周圍環(huán)境的熱量交換。

具體實施方式四：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述試件夾具4包括多個夾爪4-1，夾爪4-1的形狀為“L”形。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實施方式三相同。

如此設(shè)計便于有效夾緊混凝土試件5。

具體實施方式五：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述固定架2的形狀為“門”字形，固定架2包括水平橫梁2-1和兩個豎直支架2-2，豎直支架2-2設(shè)置在試驗槽7的外側(cè)，電機1固接在水平橫梁2-1的中部。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實施方式四相同。

如此設(shè)計以便將電機1進行有效地固定。

具體實施方式六：結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述出水閥門11上連接有循環(huán)水泵12。本實施方式中未公開的技術(shù)特征與具體實施方式一、二、四或五相同。

如此設(shè)計以保證冷卻液容腔7-3內(nèi)的冷卻液8能夠與低溫恒溫槽內(nèi)的冷卻液8不斷循環(huán)，保持冷卻液8的恒溫。

工作原理

在電機1的帶動下，混凝土試件5在冰水混合物6中按照設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，由于力的相互作用，相當(dāng)于冰水混合物6不斷沖刷凝土試件5的表面，沖刷力度大小和沖刷時間可以通過調(diào)節(jié)電機1的轉(zhuǎn)速和運行時間進行控制。試驗前后的稱重傳感器3的讀數(shù)差M1-M2的大小也為混凝土試件5的質(zhì)量差，即混凝土試件5被冰水混合物6沖刷掉的質(zhì)量，讀數(shù)差越大，混凝土試件5的抗沖刷性能越差；反之讀數(shù)差越小，混凝土試件5的抗沖刷性能越好。