[发明专利]双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置及方法

说明书

本发明涉及耐磨性测试技术领域，具体公开了双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置及方法。所述耐磨性测试装置包括电机支撑底座、双轴电机、圆盘装置和试样盒；圆盘装置包括圆盘本体；圆盘本体具有两个相对设置的侧部和环向测试部，一个侧部设置有圆形投料孔，另一个侧部设置有圆盘输出轴；环向测试部沿圆盘本体旋转轴的周向环形设置，且将两个侧部连接成一个整体并形成一个中空的半封闭式结构；环向测试部向外凸起的底部横截面结构为测试用结构断面形态；试样盒设置在环向测试部的外侧；所述圆盘装置为一系列环向测试部向外凸起的底部横截面结构不同的多个圆盘装置。本发明可模拟渠道断面形态，测试获取的耐磨性更接近真实工程中的情况。

技术领域

本发明涉及混凝土材料耐磨性测试技术领域，尤其涉及一种双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置及方法。

背景技术

耐磨性（Abrasion Resistance）是指材料抵抗磨损与磨耗的能力。磨损主要是由于材料与其他物体表面摩擦作用使体积与质量减少的现象，而磨耗是在摩擦与冲击两种作用下发生的质量与体积减少的现象。建筑工程中的楼道楼面、交通工程中的公路路面、水利工程中的溢流坝的溢流面、闸墩、泄洪洞以及隧洞衬砌经常受到夹砂水流的冲刷或者夹石水流的冲击而破坏。山地灾害防护工程领域中，泥石流排导槽在固-液两相流冲击与磨蚀作用下，也会出现钢筋外露，槽底部或顶部破坏严重的现象。因此，提高混凝土材料的耐磨性，增加混凝土材料对磨损与磨耗的抵抗能力，有助于提高混凝土结构的服务寿命。

公开号为CN110243710A的中国发明专利申请公开了一种泥石流磨蚀装置，通过电机带动叶片转动形成垂直搅拌。该泥石流磨蚀装置能够评价流-固耦合条件下混凝土材料的耐磨性，准确测试分析混凝土材料的耐磨性。但是，由于一个电机垂直搅拌同时对底部的多个样品进行磨蚀，样品离旋转中心的距离不同，导致样本表面的不同位置，流速不一致，可能会对实验结果产生误差，而且泥沙容易沉积在底部，对叶片进行撞击，导致叶片支座不稳定，缩短实验装置的寿命。也就是说，此技术方案的主要缺陷在于电机垂直搅拌会导致的实验结果偏差。

公开号为CN111811973A的中国发明专利申请公开了一种滚筒式泥石流冲刷装置，相对公开号为CN110243710A的中国发明专利申请公开的泥石流磨蚀装置，采用了比较符合实际工况的立式设计，克服电机垂直搅拌形成的主要缺陷。但是，该滚筒式泥石流冲刷装置每次只能进行单一流-固体条件下的耐磨测试；试样槽是可调节式的钢板，在测试过程中流体容易发生渗漏；而且由于泥石流体的容重大，采用的单轴电机设计在实验时可能会发生仪器倾斜的状况。

进一步地，随着技术的发展和研究的深入，技术人员在实际工程中发现结构断面形态对耐磨特性的影响不容忽视。结构的断面形态会改变固相颗粒的分布、局部流速等参数，影响流-固体的运动形态，导致不同断面形态的结构会出现不同类型的破坏。然而，现有的耐磨性测试装置并未完全考虑到这一点结构断面形态对耐磨特性的影响。因此，亟需综合考虑流-固体速度和结构断面形态对耐磨特性的影响而提供一种新的耐磨性测试装置，更准确地确定混凝土材料的泥石流磨蚀系数。

发明内容

针对现有技术忽略了混凝土材料耐磨性测试过程中结构断面形态对耐磨特性的影响以及单轴电机结构不稳定且效率低的不足，本发明提供了一种双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置及方法，以更准确地确定混凝土材料的泥石流磨蚀系数，为泥石流排导结构的有效设计提供更可靠的科学依据。

首先，本发明提供了一种双轴滚式可模拟渠道断面形态的耐磨性测试装置。

所述耐磨性测试装置包括电机支撑底座、安装在电机支撑底座上的双轴电机、可拆卸式安装在双轴电机主轴上的圆盘装置以及用于放置样本的试样盒；