4.18 水工混凝土抗含砂水流沖刷試驗(yàn)儀（圓環(huán)法）

4.18 水工混凝土抗含砂水流沖刷試驗(yàn)儀(圓環(huán)法)

   4.18.1  目的及適用范圍

   比較各種混凝土(或砂漿)在含砂水流沖刷下的抗沖磨性能。

   4.18.2  儀器設(shè)備

   1  沖刷試驗(yàn)儀：其結(jié)構(gòu)及作用原理如圖4.18.2—1所示。葉輪結(jié)構(gòu)如圖4.18.2-2所示。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430r/min，葉輪圓周轉(zhuǎn)速為14.3m/s。

2  試模：環(huán)形金屬模。規(guī)格為外徑322     mm，內(nèi)徑202mm±0.5mm，高60mm±0.5mm。

注：也可采用轉(zhuǎn)速更高的電機(jī)和其他規(guī)格的試件。

3  天平：稱量20kg，感量100mg。

4.18.3  試驗(yàn)步驟

1  按4.1“混凝土試件的成型與養(yǎng)護(hù)方法”制備試件，允許骨料zui大粒徑為20mm，超過(guò)時(shí)用濕篩法剔除。試驗(yàn)以三個(gè)試件為一組。

2  到達(dá)試驗(yàn)齡期的前兩天，將試件放入水中浸水飽和。

3  試驗(yàn)時(shí)，取出試件，擦去表面水份，稱量。   

圖4.18.2—1  沖刷試驗(yàn)儀示意圖

4  將試件托盤(pán)從沖刷儀中取出，在托盤(pán)底部放好防護(hù)墊層及隔砂泡沫塑料墊圈，然后放人試件，在試件圓環(huán)內(nèi)加入磨損劑，蓋上泡沫塑料隔砂圈及止水橡皮墊圈。磨損劑為0.5mm～0.85mm的石英標(biāo)準(zhǔn)砂與水的混合物。每次加入量為砂150g，水1000mL。

   5  將裝好試件的托盤(pán)裝入沖刷儀，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪壓緊試件，打開(kāi)冷卻水，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)并記時(shí)。  

6  沖磨30min后停機(jī)，取出試件，用水沖洗干凈，擦去表面水份，稱量。

7  更換磨損劑，按上述步驟重復(fù)試驗(yàn)三次。

   注：需要時(shí)可適當(dāng)增加試驗(yàn)次數(shù)，但同批試件的試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)相同，增加的試驗(yàn)次數(shù)應(yīng)在報(bào)告中說(shuō)明。

圖4.18.2-2沖刷試驗(yàn)儀葉輪結(jié)構(gòu)(單位：mm)

    4.18.4  試驗(yàn)結(jié)果處理

   1  混凝土抗含砂水流沖刷的指標(biāo)以抗沖磨強(qiáng)度或磨損率表示，抗沖磨強(qiáng)度與磨損率按式(4.18.4—1)、式(4.18.4-2)計(jì)算：

式中：f_a——抗沖磨強(qiáng)度，即單位面積上被磨損單位質(zhì)量所需的時(shí)間，h/(g/cm²)；

       L——磨損率，即單位面積上在單位時(shí)間里的磨損量，g/(h.cm²)；

   △M--經(jīng)T時(shí)段沖磨后，試件損失的累計(jì)質(zhì)量，g；

   T——試驗(yàn)累計(jì)時(shí)間，h；

   A——試件受沖磨面積，380cm²。

   2  以一組三個(gè)試件測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。如單個(gè)測(cè)值與平均值的差值超過(guò)15％時(shí)，則此值應(yīng)剔除，以余下兩個(gè)測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。若一組中可用的測(cè)值少于兩個(gè)，則該組試驗(yàn)應(yīng)重做。

   3  試驗(yàn)若采用轉(zhuǎn)速更高的電機(jī)和其他規(guī)格的試件，應(yīng)在試驗(yàn)結(jié)果中注明。

4.19 國(guó)標(biāo)精品 混凝土抗沖磨試驗(yàn)機(jī)(水下鋼球法)

   4.19.1  目的及適用范圍

   測(cè)定混凝土表面受水下高速流動(dòng)介質(zhì)磨損的相對(duì)抗力，用于評(píng)價(jià)混凝土表面的相對(duì)抗磨性能。

   4.19.2  儀器設(shè)備

   1  鋼球沖磨儀(見(jiàn)圖4.19.2)，主要部件包括：

圖4.19.2  鋼球沖磨儀示意圖

1)驅(qū)動(dòng)裝置，能夾固攪拌槳并使其以1200r/min速度旋轉(zhuǎn)的電機(jī)裝置；

2)鋼筒，內(nèi)徑為305mm±6mm，高450mm±25mm，下邊四周有螺孔；

3)鋼底座；

4)攪拌槳；

5)研磨料：70個(gè)按表4.19.2規(guī)定的研磨鋼球。

表4.19.2  研磨鋼球數(shù)量與直徑

2  試模：金屬圓模，內(nèi)徑300mm±2mm，高100mm±1mm；

3  天平：稱量20kg，感量1g。

4.19.3  試驗(yàn)步驟

   1  按4.1“混凝土試件的成型與養(yǎng)護(hù)方法”制備試件，允許骨料zui大粒徑為40mm，試驗(yàn)以三個(gè)試件為一組。

   2  試驗(yàn)前，試件需在水中至少浸泡48h。

   3  試驗(yàn)時(shí)，取出試件，擦去表面水份，稱量。

   4  鋼筒與底座間放上橡皮墊圈，在底板上墊上兩根φ6mm的鋼筋，把已稱量過(guò)的混凝土試件放在鋼筋上并對(duì)中，且使混凝土表面垂直于轉(zhuǎn)軸，套上鋼筒，旋緊固定鋼筒與底座的螺栓，使其密封。

   5  將攪拌槳安裝在轉(zhuǎn)軸上，攪拌槳底部距試件表面約38mm，調(diào)整鋼筒和底座的位置使轉(zhuǎn)軸對(duì)中。

   6  在鋼筒內(nèi)放人研磨鋼球于試件表面，并加水至水面高出試件表面165mm。

   7  確認(rèn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速在1200r/min后，開(kāi)機(jī)。

   8  每隔24h，在鋼筒內(nèi)加1—2次水至原水位高度。

   9  累計(jì)沖磨72h，取出試件，清洗干凈，擦去表面水份，稱量。

   4.19.4  試驗(yàn)結(jié)果處理

   1  混凝土抗沖磨指標(biāo)以抗沖磨強(qiáng)度或磨損率表示。

   1)抗沖磨強(qiáng)度按式(4.19.4—1)計(jì)算：

式中：f_a——抗沖磨強(qiáng)度，即單位面積上被磨損單位質(zhì)量所需的時(shí)間，h/(kg/m²)；

   T——試驗(yàn)累計(jì)時(shí)間，h；A——試件受沖磨面積，m²；

     △M——經(jīng)T時(shí)段沖磨后，試件損失的累計(jì)質(zhì)量，kg。

   2)磨損率按式(4.19.4-2)計(jì)算：

式中：L——磨損率，％；

   M₀——試驗(yàn)前試件質(zhì)量，kg；

   M_T——試驗(yàn)后試件質(zhì)量，kg。

   2  以—組三個(gè)試件測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，如單個(gè)測(cè)值與平均值的差值超過(guò)15％時(shí)，則此值應(yīng)剔除，以余下兩個(gè)測(cè)值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果，若一組中可用的測(cè)值少于兩個(gè)，則該組試驗(yàn)應(yīng)重做。