本發(fā)明涉及混凝土試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)及其試驗方法。主要用于混凝土表面抗風(fēng)沙吹蝕能力測試。

背景技術(shù)：

風(fēng)沙吹蝕是指挾沙風(fēng)對地表建筑以及地貌的沖蝕磨損作用，在風(fēng)沙流地區(qū)混凝土受風(fēng)沙吹蝕損傷破壞主要有物理影響和化學(xué)影響兩方面，物理影響主要是在大風(fēng)作用下地表沙粒、小石子等被卷起，直接對混凝土表面進(jìn)行撞擊，從而引起混凝土表面損傷破壞；化學(xué)影響主要是包括在大風(fēng)環(huán)境下空氣中CO₂對混凝土的碳化作用加劇和強(qiáng)風(fēng)挾帶鹽堿塵粒對混凝土侵蝕作用加劇。這其中物理影響對混凝土的損傷破壞更為直觀，由于受到風(fēng)沙吹蝕影響，混凝土表面極易產(chǎn)生大量坑洞、裂紋，從而嚴(yán)重影響混凝土服役耐久性，縮短混凝土使用壽命。

傳統(tǒng)研究混凝土抗沖磨性能的方法有圓環(huán)法、水下鋼球法和風(fēng)沙槍法，但均存在一定局限性，圓環(huán)法和水下鋼球法不能準(zhǔn)確模擬混凝土在風(fēng)沙吹蝕(固氣兩相流)作用下表面破壞過程，其次風(fēng)沙槍法雖然能夠模擬風(fēng)沙吹蝕，但由于其粉塵污染較大至今沒有大范圍推廣使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)及其試驗方法，針對固氣兩相流（風(fēng)沙吹蝕）作用下的混凝土表面的吹蝕破壞進(jìn)行研究。該裝置可模擬在干旱大風(fēng)地區(qū)風(fēng)沙吹蝕作用下，混凝土表面受到固氣兩相流持續(xù)影響下的破壞過程。本試驗裝置配套相應(yīng)的除塵排氣水箱，能夠顯著減少粉塵污染，同時配套的混凝土夾具支座能夠滿足(0~90d°)間隔5°角度的吹蝕作用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)，最少包括一個風(fēng)沙吹蝕裝置和對混凝土風(fēng)沙吹蝕過程進(jìn)行觀測的高速攝影機(jī)；所述風(fēng)沙吹蝕裝置至少包括一個吹蝕管和一個吹蝕室，所述吹蝕室為一個透明可封閉空間，所述吹蝕室內(nèi)設(shè)置有固定混凝土且可調(diào)節(jié)吹蝕攻角的混凝土夾具支座和測量吹蝕到混凝土表面實際風(fēng)速的熱敏風(fēng)速儀，所述吹蝕室外連吹蝕管，所述吹蝕管外連進(jìn)氣管和流沙管；所述高速攝影機(jī)的鏡頭對準(zhǔn)吹蝕室。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述吹蝕管上設(shè)置有吹蝕總閥。吹蝕室為1000mm×1000mm×1000mm透明可封閉空間，其內(nèi)部包括熱敏風(fēng)速儀、混凝土夾具支座，利用熱敏風(fēng)速儀測量吹蝕到混凝土表面的實際風(fēng)速，混凝土夾具支座可調(diào)節(jié)吹蝕攻角(0~90°間隔5°角度)。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)至少還包括一個氣源裝置，所述氣源裝置至少包括一個提供高速氣流的空氣壓縮機(jī)，所述空氣壓縮機(jī)通過進(jìn)氣管與吹蝕管相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述進(jìn)氣管上設(shè)置有進(jìn)氣閥和控制氣流穩(wěn)定氣流壓力的穩(wěn)壓閥，所述進(jìn)氣閥在靠近空氣壓縮機(jī)的近端，所述穩(wěn)壓閥在空氣壓縮機(jī)的遠(yuǎn)端?？諝鈮嚎s機(jī)提供高速氣流，借助穩(wěn)壓閥穩(wěn)定氣流壓力，從而產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定氣流(7~40m/s)，能夠模擬七級強(qiáng)風(fēng)到十二級颶風(fēng)。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)至少還包括一個沙源裝置，所述沙源裝置包括儲存風(fēng)積沙的集沙箱和流沙管，所述流沙管一端與集沙箱相連通，一端與吹蝕管相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述流沙管上設(shè)置有流沙閥。集沙箱儲存風(fēng)積沙，流沙閥配有不同數(shù)量的流沙孔，借助流沙孔獲得不同下沙率（30~360g/min），從而改變風(fēng)沙流的挾沙量。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)還包括一個沙?；厥昭b置，所述沙?；厥昭b置包括沙料回收箱和與沙料回收箱相連通的排沙管，所述排沙管在底部與吹蝕室相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)還包括一個除塵裝置，所述除塵裝置包括水箱和與水箱連通的排氣管，所述排氣管在頂部與吹蝕室相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述混凝土夾具支座包括底座和支承座；所述支承座上鉸接有用于固定混凝土的倉體，所述倉體的底部為角度盤，所述角度盤的圓周設(shè)置有角度固定孔，所述支承座相對應(yīng)設(shè)置有角度固定銷；所述底座設(shè)置有位移滑道，所述位移滑道設(shè)置有支座固定螺栓，所述底座的端部設(shè)置有位移把手。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述倉體的上部為混凝土放置槽，所述混凝土通過兩端的混凝土前支撐、混凝土后支撐固定連接在混凝土放置槽的中心位置。

混凝土夾具支座的調(diào)節(jié)方法為：第一，將混凝土試塊（100mm×100mm×100mm）、混凝土前支撐和混凝土后支撐置于混凝土放置槽內(nèi)（若混凝土試塊尺寸100mm×100mm×400mm，則無需混凝土前支撐和后支撐）；第二，調(diào)節(jié)角度盤，將角度固定孔與角度固定銷位置對準(zhǔn)后，將固定銷插入固定孔中，固定角度；第三，利用位移把手，前后滑動調(diào)節(jié)混凝土夾具支座距離風(fēng)沙噴頭位置，固定位置后擰緊支座固定螺栓，前后位置固定。

本發(fā)明并提供了一種利用上述裝置進(jìn)行風(fēng)沙吹蝕試驗的方法，該方法的步驟為：

S1、將混凝土固定于吹蝕室中混凝土夾具支座上，調(diào)整到設(shè)計吹蝕攻角，關(guān)閉吹蝕室窗口；

S2、啟動空氣壓縮機(jī)，打開進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥；

S3、將風(fēng)積沙置于集沙箱，打開流沙閥，調(diào)整流沙孔數(shù)量達(dá)到設(shè)計挾沙量；

S4、調(diào)整吹蝕管位置，調(diào)節(jié)打開吹蝕裝置的吹蝕總閥，進(jìn)行風(fēng)沙吹蝕混凝土試驗；利用高速攝影機(jī)對混凝土風(fēng)沙吹蝕過程進(jìn)行觀測；

S5、借助熱敏風(fēng)速儀測定實際風(fēng)速，從而達(dá)到試驗設(shè)計風(fēng)速，進(jìn)行混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗，試驗過程中氣流由排氣管進(jìn)入水箱中，進(jìn)行除塵去燥；

S6、試驗結(jié)束后，打開排沙管，將風(fēng)積沙清理至沙?；厥障?。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明的自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)，針對固氣兩相流（風(fēng)沙吹蝕）作用下的混凝土表面的吹蝕破壞進(jìn)行研究。該裝置可模擬在干旱大風(fēng)地區(qū)風(fēng)沙吹蝕作用下，混凝土表面受到固氣兩相流持續(xù)影響下的破壞過程。本試驗裝置配套相應(yīng)的除塵排氣水箱，能夠顯著減少粉塵污染，同時配套的混凝土夾具支座能夠滿足(0~90d°)間隔5°角度的吹蝕作用。

本試驗機(jī)利用自制的混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗裝置，模擬中國西北干旱大風(fēng)地區(qū)實際風(fēng)沙環(huán)境，對混凝土進(jìn)行風(fēng)沙吹蝕試驗，該試驗裝置參數(shù)可控性強(qiáng)，周期短，精度高，操作簡單便捷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為混凝土夾具支座的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

如圖1所示，本發(fā)明的自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)，最少包括一個風(fēng)沙吹蝕裝置和對混凝土風(fēng)沙吹蝕過程進(jìn)行觀測的高速攝影機(jī)；所述風(fēng)沙吹蝕裝置至少包括一個吹蝕管11和一個吹蝕室10，所述吹蝕室10為一個透明可封閉空間，所述吹蝕室10內(nèi)設(shè)置有固定混凝土且可調(diào)節(jié)吹蝕攻角的混凝土夾具支座和測量吹蝕到混凝土表面實際風(fēng)速的熱敏風(fēng)速儀22，所述吹蝕室10外連吹蝕管11，所述吹蝕管11外連進(jìn)氣管14和流沙管15；所述高速攝影機(jī)的鏡頭對準(zhǔn)吹蝕室。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述吹蝕管11上設(shè)置有吹蝕總閥12。吹蝕室10為1000mm×1000mm×1000mm透明可封閉空間，其內(nèi)部包括熱敏風(fēng)速儀、混凝土夾具支座，利用熱敏風(fēng)速儀22測量吹蝕到混凝土表面的實際風(fēng)速，混凝土夾具支座可調(diào)節(jié)吹蝕攻角(0~90°)。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)至少還包括一個氣源裝置，所述氣源裝置至少包括一個提供高速氣流的空氣壓縮機(jī)13，所述空氣壓縮機(jī)13通過進(jìn)氣管14與吹蝕管11相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述進(jìn)氣管14上設(shè)置有進(jìn)氣閥16和控制氣流穩(wěn)定氣流壓力的穩(wěn)壓閥17，所述進(jìn)氣閥16在靠近空氣壓縮機(jī)13的近端，所述穩(wěn)壓閥17在空氣壓縮機(jī)13的遠(yuǎn)端?？諝鈮嚎s機(jī)13提供高速氣流，借助穩(wěn)壓閥17穩(wěn)定氣流壓力，從而產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定氣流(7~40m/s)，能夠模擬七級強(qiáng)風(fēng)到十二級颶風(fēng)。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)至少還包括一個沙源裝置，所述沙源裝置包括儲存風(fēng)積沙的集沙箱18和流沙管15，所述流沙管15一端與集沙箱18相連通，一端與吹蝕管11相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述流沙管15上設(shè)置有流沙閥19。集沙箱18儲存風(fēng)積沙，流沙閥19配有不同數(shù)量的流沙孔，借助流沙孔獲得不同下沙率（30~360g/min），從而改變風(fēng)沙流的挾沙量。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)還包括一個沙?；厥昭b置，所述沙粒回收裝置包括沙料回收箱20和與沙料回收箱20相連通的排沙管，所述排沙管在底部與吹蝕室10相連通。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)還包括一個除塵裝置，所述除塵裝置包括水箱21和與水箱21連通的排氣管，所述排氣管在頂部與吹蝕室10相連通。

如圖2所示，作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述混凝土夾具支座包括底座和支承座；所述支承座上鉸接有用于固定混凝土的倉體，所述倉體的底部為角度盤5，所述角度盤5的圓周設(shè)置有角度固定孔6，所述支承座相對應(yīng)設(shè)置有角度固定銷7；所述底座設(shè)置有位移滑道，所述位移滑道設(shè)置有支座固定螺栓9，所述底座的端部設(shè)置有位移把手8。

作為對上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述倉體的上部為混凝土放置槽4，所述混凝土1通過兩端的混凝土前支撐2、混凝土后支撐3固定連接在混凝土放置槽4的中心位置。

混凝土夾具支座的調(diào)節(jié)方法為：第一，將混凝土試塊（100mm×100mm×100mm）、混凝土前支撐2和混凝土后支撐3置于混凝土放置槽4內(nèi)（若混凝土試塊尺寸100mm×100mm×400mm，則無需混凝土前支撐和后支撐）；第二，調(diào)節(jié)角度盤5，將角度固定孔6與角度固定銷7位置對準(zhǔn)后，將固定銷7插入固定孔中，固定角度；第三，利用位移把8手，前后滑動調(diào)節(jié)混凝土夾具支座距離風(fēng)沙噴頭位置，固定位置后擰緊支座固定螺栓9，前后位置固定。

本發(fā)明并提供了一種利用上述裝置進(jìn)行風(fēng)沙吹蝕試驗的方法，該方法的步驟為：

S1、將混凝土固定于吹蝕室中混凝土夾具支座上，調(diào)整到設(shè)計吹蝕攻角，關(guān)閉吹蝕室窗口；

S2、啟動空氣壓縮機(jī)，打開進(jìn)氣閥，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥；

S3、將風(fēng)積沙置于集沙箱，打開流沙閥，調(diào)整流沙孔數(shù)量達(dá)到設(shè)計挾沙量；

S4、調(diào)整吹蝕管位置，調(diào)節(jié)打開吹蝕裝置的吹蝕總閥，進(jìn)行風(fēng)沙吹蝕混凝土試驗；利用高速攝影機(jī)對混凝土風(fēng)沙吹蝕過程進(jìn)行觀測；

S5、借助熱敏風(fēng)速儀測定實際風(fēng)速，從而達(dá)到試驗設(shè)計風(fēng)速，進(jìn)行混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗，試驗過程中氣流由排氣管進(jìn)入水箱中，進(jìn)行除塵去燥；

S6、試驗結(jié)束后，打開排沙管，將風(fēng)積沙清理至沙?；厥障?。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明的自動無粉塵混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗機(jī)，針對固氣兩相流（風(fēng)沙吹蝕）作用下的混凝土表面的吹蝕破壞進(jìn)行研究。該裝置可模擬在干旱大風(fēng)地區(qū)風(fēng)沙吹蝕作用下，混凝土表面受到固氣兩相流持續(xù)影響下的破壞過程。本試驗裝置配套相應(yīng)的除塵排氣水箱，能夠顯著減少粉塵污染，同時配套的的混凝土夾具支座能夠滿足(0~90d°)間隔5°角度的吹蝕作用。

本試驗機(jī)利用自制的混凝土風(fēng)沙吹蝕試驗裝置，模擬中國西北干旱大風(fēng)地區(qū)實際風(fēng)沙環(huán)境，對混凝土進(jìn)行風(fēng)沙吹蝕試驗，該試驗裝置參數(shù)可控性強(qiáng)，周期短，精度高，操作簡單便捷。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。