一种混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置的制作方法

1.本发明涉及混凝土性能检测领域，具体涉及到一种混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置。


背景技术：

2.我国是个多沙河流的国家，在众多河流中，年最大输沙量超过1000万吨的河流有60多条。含泥沙河流上水工建筑物多为混凝土结构，其主要失效形式之一是过流表面因高速含泥沙水流冲刷磨损而造成材料损坏。
3.随着我国大型水电工程和高水坝的建设，水工建筑物中的导流洞、泄洪洞、引水隧洞等建筑结构也越来越长，对隧洞衬砌混凝土抗冲磨性能提出了更高要求。混凝土的磨蚀磨损速率是依赖于时间的状态变量，由于与环境发生相互作用，水流中泥沙含量、组成以及运动变化，挟沙水流与材料之间的作用方式等均在一种随机、多变状态下对材料产生磨蚀破坏，因此，抗冲耐磨混凝土的材料及配合比的选择问题就变得非常复杂，通常只有通过试验对比的方式来确定不同情况下混凝土材料抗冲耐磨的性能。
4.混凝土抗冲磨试验的方法主要有三种，圆环法，水下钢球法与风砂枪法，而高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损破坏，是水工泄流建筑物的头号“病害”，尤其是当流速较高且水流中又夹带着砂石、杂物时，混凝土遭受的冲磨就更为严重，为提前对混凝土抗冲磨性能检测，对混凝土进行模拟抗冲磨试验，在试验过程中需要提供一种较为完善的混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置。
5.在现有的混凝土抗冲磨试验机中对试验中混凝土的体积需要人工进行测量，测量方法主要依靠人工停机测量，这样测量过程耗时费力；且在传统的混凝土抗冲磨试验中，往往需要用到大量的水，混凝土抗冲磨试验机也没有与之对应的节水结构，导致在试验的过程中，水资源大量浪费。


技术实现要素：

6.本发明解决的技术问题在于提供一种混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置，现有混凝土抗冲磨试验机对于混凝土试样经由模拟冲磨后的磨损量通常需要人工停机测量、现有的混凝土抗冲磨试验机对于混凝土所处的冲刷环境无法完整模拟、由于没有对应的节水结构导致大量水资源浪费的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置，包括中空的外部壳体，在所述外部壳体的内部底板上设有盛水组件，在所述外部壳体顶部设有开口，在开口处挂设有试验箱，在所述试验箱顶部盖设有冲刷烘干组件；所述盛水组件包括固定于外部壳体的内部底板上的第一称重仪，在所述第一称重仪上还固定有盛水皿；试验箱包括顶部向外延展，并挂设在所述开口内部的箱体，所述箱体底板中心处设有圆形开口，圆形安装盘覆盖于所述圆形开口上并固定于箱体底板上；在所述圆形安装
盘中心设有安装孔，旋转电机固定于所述圆形安装盘下表面，且输出轴穿过所述安装孔，在所述旋转电机的输出轴顶部设有压力传感器，并在压力传感器上方设有开口向上中空转桶；中空转桶的侧壁中部对称地设有一组贯穿侧壁的紧固螺栓，中空转桶侧壁上设有若干通槽；中空转桶的侧壁底部还开有第一排水孔，中空转桶的底板上设有一组弧形的活动夹紧组件；所述冲刷烘干组件包括分别与x形导管上部两个支管连接的小型水泵及热风机，所述小型水泵与外部储水桶连通，热风机与大气连通；还包括分别与x导管下部两个支管连接的第一喷头及第二喷头，所述第一喷头固定于中空转桶上方，第二喷头可上下活动地设置于所述箱体的内侧壁上，并通过通槽朝向中空转桶内部的混凝土试件；所述试验箱的底板在中空转桶左右两侧均设有第二排水孔，所述第二排水孔正对下方的盛水皿。
8.特别的，所述试验箱的底板为向下的圆台状，所述第二排水孔设置于底板的最低点。
9.特别的，所述活动夹紧组件包括沿径向设置于中空转桶底板外沿的方形限位筒，所述方形限位筒朝向圆心处设有夹紧开口，在方形限位筒内固定有压缩弹簧，并在夹紧开口端设有有弧形板，在弧形板的外壁处还设有插入夹紧开口并抵紧压缩弹簧的承力板。
10.特别的，所述小型水泵及热风机与x形导管的连接处均设有电磁阀。
11.特别的，所述第二排水孔通过下方的导水管导向盛水皿。
12.更进一步的，所述导水管末端设有滤水接头。
13.特别的，所述外部壳体顶部的开口周围设有凸起的围栏，所述冲刷烘干组件放置于所述围栏内。
14.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：本发明通过盛水皿将用于冲刷试件的水再收集起来，试件冲磨磨损量的一部分经滤水接头过滤，剩余部分作为模拟冲磨的冲磨水，使得水资源循环利用，能够有效减少水资源浪费；通过转动中空转桶，带动试件一同转动，并在顶面及侧面通过喷头喷出冲磨水，能够更加全面地模拟试件真实状态下的冲磨场景，对试件整个侧面及顶面进行充分的冲刷，能够取得更好的实验效果。通过计算试件初始质量及通过小型抽水泵及喷头喷出的冲磨水质量之和与剩余试件质量及冲磨水质量之和，再通过预先试验得到试件在含水饱和情况下的吸水量，前者与后两者之和之间的差值即为冲刷量，而不需要停机检测，能够有效加快试验进度，简化操作步骤。
附图说明
15.图1为本发明混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置的内部结构示意图。
16.图2为中空转桶结构示意图。
17.图3为活动夹紧组件结构示意图。
18.图中各标号的释义为：外部壳体—1；内部底板—11；开口—12；第一称重仪—13；盛水皿—14；围栏—15；箱体—21；圆形开口—22；圆形安装盘—23；安装孔—24；旋转电机—25；中空转桶—3；紧固螺栓—31；通槽—32；第一排水孔—33；活动夹紧组件—34；第二排水孔—35；方形限位筒—36；夹紧开口—37；压缩弹簧—38；弧形板—39；x形导管—4；小
型水泵—41；热风机—42；第一喷头—43；第二喷头—44；导水管—5；滤水接头—51。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以便对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解。
20.如图1所示，本发明混凝土抗冲磨试件磨损体积测量装置，包括中空的外部壳体1，在所述外部壳体1的内部底板11上设有盛水组件，在所述外部壳体1顶部设有开口12，在开口12处挂设有试验箱，在所述试验箱顶部盖设有冲刷烘干组件；所述盛水组件包括固定于外部壳体1的内部底板11上的第一称重仪13，在所述第一称重仪13上还固定有盛水皿14；盛水组件的作用在于盛装回收模拟冲磨过程中的冲磨液，一方面减少水资源浪费，另一方面在后续步骤中也能够配合结果校验的作用。
21.试验箱包括顶部向外延展，并挂设在所述开口12内部的箱体21，所述箱体21底板中心处设有圆形开口22，圆形安装盘23覆盖于所述圆形开口22上并固定于箱体21底板上；在所述圆形安装盘23中心设有安装孔24，旋转电机25固定于所述圆形安装盘23下表面，且输出轴穿过所述安装孔24，在所述旋转电机25的输出轴顶部设有压力传感器，并在压力传感器上方设有开口向上中空转桶3；试验箱的作用在于为模拟冲磨提供场地，同时模拟冲磨过程中飞溅的冲磨液在击打在试验箱侧壁后向下流动，并在试验箱的底板处汇聚在一起。
22.如图2所示，中空转桶3的侧壁中部对称地设有一组贯穿侧壁的紧固螺栓31，中空转桶3侧壁上设有若干通槽32；中空转桶3的侧壁底部还开有第一排水孔33，中空转桶3的底板上设有一组弧形的活动夹紧组件34；紧固螺栓31的作用在于模拟冲磨过程中固定混凝土试件，防止混凝土试件偏转影响模拟效果；所述冲刷烘干组件包括分别与x形导管4上部两个支管连接的小型水泵41及热风机42，所述小型水泵41与外部储水桶连通，热风机42与大气连通；还包括分别与x导管4下部两个支管连接的第一喷头43及第二喷头44，所述第一喷头43固定于中空转桶3上方，第二喷头44可上下活动地设置于所述箱体21的内侧壁上，并通过通槽32朝向中空转桶3内部的混凝土试件；冲刷烘干组件的作用在于利用冲刷部分模拟实际冲磨过程，利用烘干组件减少试验过程中饱和浸润的冲磨液对于试验结果的影响，增加试验结果准确性。
23.所述试验箱的底板在中空转桶3左右两侧均设有第二排水孔35，所述第二排水孔35正对下方的盛水皿14。
24.作为一个优选的实施例，所述试验箱的底板为向下的圆台状，所述第二排水孔35设置于底板的最低点。通过圆台状的底板能够更好地收集飞溅的冲磨液，便于统一汇集冲磨液，方便后期校验试验结果及回收冲磨液。
25.如图3所示，作为一个优选的实施例，所述活动夹紧组件34包括沿径向设置于中空转桶3底板外沿的方形限位筒36，所述方形限位筒36朝向圆心处设有夹紧开口37，在方形限位筒36内固定有压缩弹簧38，并在夹紧开口37端设有弧形板39，在弧形板39的外壁处还设有插入夹紧开口37并抵紧压缩弹簧38的承力板。由于在模拟冲磨过程中需要中空转桶3进行旋转，混凝土试件两侧受到相同结构的活动夹紧组件34的作用可以保证混凝土试件位于
中空转桶3的中心处，保证旋转过程中混凝土试件受力平衡。
26.作为一个优选的实施例，所述小型水泵41及热风机42与x形导管4的连接处均设有电磁阀；通过电磁阀切换冲刷烘干组件的功能，避免抽水泵41及热风机42功能上的相互影响。
27.作为一个优选的实施例，所述第二排水孔35通过下方的导水管5导向盛水皿。
28.作为一个更进一步的实施例，所述导水管5末端设有滤水接头51；通过滤水接头51将大颗粒的冲刷磨损过滤出来，避免影响后续冲磨液的回收。
29.作为一个优选的实施例，所述外部壳体1顶部的开口12周围设有凸起的围栏15，所述冲刷烘干组件放置于所述围栏15内。
30.在本发明装置中，外部壳体1为方形箱体，由不锈钢制成，通过外部壳体1顶部的围栏15起到冲刷烘干组件的定位作用，防止小型水泵41及热风机42工作过程中振动导致组件偏移；在冲刷试验前称量试件初重m1，然后将试件在冲磨液中浸泡，饱和浸润下试件重量m2，则饱和浸润下试件吸收的冲磨液重量m
吸
=m2-m1；然后将试件放入中空转桶3中夹紧，关闭小型水泵41处的电磁阀，启动热风机42，通过x形导管4、第一喷头43及第二喷头44对试件进行烘干，利用然后关闭热风机42处的电磁阀，打开小型水泵41处的电磁阀，启动小型水泵41，利用x形导管4、第一喷头43及第二喷头44对试件进行模拟冲磨。在整个冲磨过程中，试件在冲磨作用下出现磨损，磨损量随冲磨液一同由中空转桶3侧壁上的第一排水孔33排出中空转桶3，在离心力作用下沿试验箱壁汇聚于箱体21底部的v形槽内，并由第二排水孔35排出箱体21，沿下方的导水管5排入盛水皿14内，并由第一称重仪13得出冲磨液与磨损量总质量为m3，此时压力传感器得出上方模拟冲磨结束后试件剩余质量与吸收的冲磨液重量之和为m4，外部储水桶内冲磨液消耗量为v1，冲磨液平均密度为ρ1，则模拟冲磨消耗的冲磨液质量为m
消耗
=ρ1*v1，则实际磨损质量为：m
磨损
=m2-m4。由第一称重仪13得到的冲磨液与磨损量总质量为m3，加上饱和浸润下试件吸收的冲磨液重量m
吸
，在减去消耗的冲磨液质量m
消耗
，即为m
磨损
的理论值，即，m
磨损理论
=m3 m2-m1-ρ1*v1将m
磨损理论
与前述m
磨损
相比较，从而对实际结果进行检验，以保障试验结果的准确度。
31.在混凝土试件的模拟冲磨过程中，试件顶部由第一喷头43冲磨，为了保证冲磨效果贴紧实际情况，通常将第一喷头43倾斜设置，并偏离试件顶部圆心处。试件侧面由第二喷头44冲磨。第二喷头44内喷出的冲磨液经由中空转桶3侧壁上的通槽32冲刷在混凝土试件表面。为了更贴近实际场景，在中空转桶3的侧壁上设置若干个不同高度，且沿中空转桶3圆周方向设置的通槽32，在实际模拟冲磨过程中，通过调整第二喷头44的高度，以达到冲磨试件不同高度的目的。为了更贴近实际场景，中空转桶3在旋转电机25的带动下转动，配合不同高度的通槽32，使得冲磨过程能够覆盖到试件侧壁的大部分位置。
32.相较于现有的抗冲磨模拟装置，本发明通过盛水皿14将用于冲刷试件的水再收集起来，试件冲磨磨损量的一部分经滤水接头51过滤，剩余部分作为循环模拟冲磨的冲磨水，使得水资源循环利用，能够有效减少水资源浪费；通过转动中空转桶3，带动试件一同转动，并在顶面及侧面通过喷头喷出冲磨水，能够更加全面地模拟试件真实状态下的冲磨场景，对试件整个侧面及顶面进行充分的冲刷，能够取得更好的实验效果。通过计算试件初始质量及通过小型水泵41及喷头喷出的冲磨水质量之和与剩余试件质量及冲磨水质量之和，再通过预先试验得到试件在含水饱和情况下的吸水量，前者与后两者之和之间的差值即为冲
刷量，而整个检测过程不需要停机，能够有效加快试验进度，简化操作步骤。
33.本发明描述中出现的“连接”、“固定”，可以是固定连接、加工成型、焊接，也可以机械连接，具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.本发明描述中，出现的术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系仅为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有的特定的方位，因此并不能理解为对本发明的限制。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所描述的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。