[发明专利]滚筒式水力冲击磨耗量测装置

说明书

技术领域

本发明与一种混凝土水工结构物的磨耗量测装置有关，特别是涉及一种滚筒式水力冲击磨耗量测装置。

背景技术

中国台湾境内的坡地陡峭，每逢暴雨或台风时，诸如溢洪道、排砂道等等混凝土的水工结构物，往往会受到湍急流水冲刷或夹带的土石不断地冲击、磨损与侵蚀，而造成水工结构物表层的剥离现象以及水工结构物的主要钢筋裸露，进而缩短水工结构物的服役年限。

根据ACI 210R-93的分类,水工结构物的侵蚀作用包括：气穴侵蚀、磨蚀侵蚀与化学侵蚀。更明确地说，学者David Plum与Fang Xufei将水工结构物的侵蚀作用进一步地分为：研磨磨损、固体颗粒冲击、固体颗粒锋利边缘的磨损作用、固体颗粒淘洗作用以及预冲蚀剥落等等方式。而在了解水工结构物的各种侵蚀作用后，更重要的是如何针对各种水工结构物进行优化设计。其中，学者Papenfus发现混凝土的硬度、骨材与水泥砂浆三者的结合力，是影响水工结构物(混凝土)的耐磨性主要因素；之后，后进学者与各研究单位无不致力于研究，如何在混凝土的硬度、骨材与水泥砂浆之间调配出最佳的比例，以提升水工结构物(混凝土)的耐磨性。

承上所述，研究者在进行混凝土的硬度、骨材与水泥砂浆的调配比例的研究时，必须借由混凝土磨蚀试验方法来加以验证的，如此，研究者才能够确定调配比例与耐磨性之间的关系。其中，根据美国材料试验协会(American Society for TestingMaterials,ASTM)所提供的材料试验方法，混凝土磨蚀试验方法包括有：C418喷砂试验、C779水平混凝土表面磨损试验、C994旋转磨削试验以及C1138水中磨耗试验。

C418喷砂试验、C779水平混凝土表面磨损试验与C994旋转磨削试验，皆属于干式磨损试验法；然而,由于水工结构物的表层往往需承受水流所夹带的砾石、砂、泥沙等等的磨、刮、削、擦、割、淘及撞击作用，使得其中的作用机制相当的复杂，因此，目前研究单位较常使用C1138水中磨耗试验法，来模拟与验证水中悬浮颗粒对水工结构物表层所造成的磨损作用。

请参阅图1，其为研究单位所惯用的C1138水中磨耗试验仪的剖视图。如图1所示，C1138水中磨耗试验仪1’包括：一基座11’与一槽桶12’，其中，该槽桶12’底部设有一试体支撑架121’，支撑架121’上则乘载有一混凝土试体2’。在进行试验时，须将水注入内槽桶12’内，之后，放置多个大小不一的钢珠13’在混凝土试体2’的表层。接着，以马达(图中未示)带动槽桶12’内的转轴14’转动，以驱动多个搅拌叶片15’在水中旋转并造成水流。如此，受到水流的影响，该多个钢珠13’便会在混凝土试体2’的表层移动，并借此方式模拟含砂水流对于水工结构物(混凝土)的冲击。

承上述，C1138水中磨耗试验仪1’虽为一较常被使用的水工结构物磨耗试验仪器，然而依照ASTM的规范，C1138水中磨耗试验仪1’的试验时间至少必须48小时；而使用C1138水中磨耗试验仪1’对高强度的混凝土水工结构物进行磨耗试验时，往往因高强度的混凝土具有较佳的表面抗磨损能力，在试验时间为48小时下则不易观察到较明显的差异性；因此，其较佳的试验时间为72小时。由此可知，试验时间过长便成为了C1138水中磨耗试验仪1’的缺点之一。此外，由于现地水工结构物受到流含砂水流的冲击而损伤破坏的机制极为复杂，然而C1138水中磨耗试验仪1’却仅能模拟水中的磨损作用，无法一并试验水流的冲刷作用，这也是C1138水中磨耗试验仪1’另一个的缺点。

因此，经由上述说明，本人可以得知现有习用的C1138水中磨耗试验仪具有明显的缺点与不足，有鉴于此，本发明人极力地研究创作，而终于研发出一种新颖的滚筒式水力冲击磨耗量测装置，以取代现有习用的C1138水中磨耗试验仪，来精确地执行水工结构物的磨耗试验与模拟。

由此可见，上述现有的水中磨耗试验仪在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。因此如何能创设一种新型结构的滚筒式水力冲击磨耗量测装置，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于,克服现有的水中磨耗试验仪存在的缺陷，而提供一种新型结构的滚筒式水力冲击磨耗量测装置,所要解决的技术问题是使其具备带有特殊设计的多个试体孔洞、多个试体固定元件、多个长档板、与多个短档板，并且可以取代现有习用的ASTM C1138水中磨耗试验仪，以进行精确的水工结构物试体磨耗试验与损害模拟，非常适于实用。