4.18 水工混凝土抗含砂水流冲刷试验仪（圆环法）

4.18 水工混凝土抗含砂水流冲刷试验仪(圆环法)

   4.18.1  目的及适用范围

   比较各种混凝土(或砂浆)在含砂水流冲刷下的抗冲磨性能。

   4.18.2  仪器设备

   1  冲刷试验仪：其结构及作用原理如图4.18.2—1所示。叶轮结构如图4.18.2-2所示。电动机转速为1430r/min，叶轮圆周转速为14.3m/s。

2  试模：环形金属模。规格为外径322     mm，内径202mm±0.5mm，高60mm±0.5mm。

注：也可采用转速更高的电机和其他规格的试件。

3  天平：称量20kg，感量100mg。

4.18.3  试验步骤

1  按4.1“混凝土试件的成型与养护方法”制备试件，允许骨料zui大粒径为20mm，超过时用湿筛法剔除。试验以三个试件为一组。

2  到达试验龄期的前两天，将试件放入水中浸水饱和。

3  试验时，取出试件，擦去表面水份，称量。   

图4.18.2—1  冲刷试验仪示意图

4  将试件托盘从冲刷仪中取出，在托盘底部放好防护垫层及隔砂泡沫塑料垫圈，然后放人试件，在试件圆环内加入磨损剂，盖上泡沫塑料隔砂圈及止水橡皮垫圈。磨损剂为0.5mm～0.85mm的石英标准砂与水的混合物。每次加入量为砂150g，水1000mL。

   5  将装好试件的托盘装入冲刷仪，转动手轮压紧试件，打开冷却水，启动电动机并记时。  

6  冲磨30min后停机，取出试件，用水冲洗干净，擦去表面水份，称量。

7  更换磨损剂，按上述步骤重复试验三次。

   注：需要时可适当增加试验次数，但同批试件的试验次数应相同，增加的试验次数应在报告中说明。

图4.18.2-2冲刷试验仪叶轮结构(单位：mm)

    4.18.4  试验结果处理

   1  混凝土抗含砂水流冲刷的指标以抗冲磨强度或磨损率表示，抗冲磨强度与磨损率按式(4.18.4—1)、式(4.18.4-2)计算：

式中：f_a——抗冲磨强度，即单位面积上被磨损单位质量所需的时间，h/(g/cm²)；

       L——磨损率，即单位面积上在单位时间里的磨损量，g/(h.cm²)；

   △M--经T时段冲磨后，试件损失的累计质量，g；

   T——试验累计时间，h；

   A——试件受冲磨面积，380cm²。

   2  以一组三个试件测值的平均值作为试验结果。如单个测值与平均值的差值超过15％时，则此值应剔除，以余下两个测值的平均值作为试验结果。若一组中可用的测值少于两个，则该组试验应重做。

   3  试验若采用转速更高的电机和其他规格的试件，应在试验结果中注明。

4.19 国标精品 混凝土抗冲磨试验机(水下钢球法)

   4.19.1  目的及适用范围

   测定混凝土表面受水下高速流动介质磨损的相对抗力，用于评价混凝土表面的相对抗磨性能。

   4.19.2  仪器设备

   1  钢球冲磨仪(见图4.19.2)，主要部件包括：

图4.19.2  钢球冲磨仪示意图

1)驱动装置，能夹固搅拌桨并使其以1200r/min速度旋转的电机装置；

2)钢筒，内径为305mm±6mm，高450mm±25mm，下边四周有螺孔；

3)钢底座；

4)搅拌桨；

5)研磨料：70个按表4.19.2规定的研磨钢球。

表4.19.2  研磨钢球数量与直径

2  试模：金属圆模，内径300mm±2mm，高100mm±1mm；

3  天平：称量20kg，感量1g。

4.19.3  试验步骤

   1  按4.1“混凝土试件的成型与养护方法”制备试件，允许骨料zui大粒径为40mm，试验以三个试件为一组。

   2  试验前，试件需在水中至少浸泡48h。

   3  试验时，取出试件，擦去表面水份，称量。

   4  钢筒与底座间放上橡皮垫圈，在底板上垫上两根φ6mm的钢筋，把已称量过的混凝土试件放在钢筋上并对中，且使混凝土表面垂直于转轴，套上钢筒，旋紧固定钢筒与底座的螺栓，使其密封。

   5  将搅拌桨安装在转轴上，搅拌桨底部距试件表面约38mm，调整钢筒和底座的位置使转轴对中。

   6  在钢筒内放人研磨钢球于试件表面，并加水至水面高出试件表面165mm。

   7  确认转轴转速在1200r/min后，开机。

   8  每隔24h，在钢筒内加1—2次水至原水位高度。

   9  累计冲磨72h，取出试件，清洗干净，擦去表面水份，称量。

   4.19.4  试验结果处理

   1  混凝土抗冲磨指标以抗冲磨强度或磨损率表示。

   1)抗冲磨强度按式(4.19.4—1)计算：

式中：f_a——抗冲磨强度，即单位面积上被磨损单位质量所需的时间，h/(kg/m²)；

   T——试验累计时间，h；A——试件受冲磨面积，m²；

     △M——经T时段冲磨后，试件损失的累计质量，kg。

   2)磨损率按式(4.19.4-2)计算：

式中：L——磨损率，％；

   M₀——试验前试件质量，kg；

   M_T——试验后试件质量，kg。

   2  以—组三个试件测值的平均值作为试验结果，如单个测值与平均值的差值超过15％时，则此值应剔除，以余下两个测值的平均值作为试验结果，若一组中可用的测值少于两个，则该组试验应重做。