[发明专利]适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：包括保温箱体和与冰柱连接的支架，在保温箱体内通过轴承安装有试件固定装置，混凝土试件位于试件固定装置上，试件固定装置与垂直电机连接，通过垂直电机带动试件固定装置旋转；所述保温箱体内设有了冷却装置，在保温箱体内设有三维激光扫描装置。

2.根据权利要求1所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：所述垂直电机通过垂直传动轴与试件固定装置连接，所述试件固定装置包含旋转台和试件固定板，试件固定板安装在旋转台上，混凝土试件的底部与试件固定板连接，旋转台通过轴承安装在保温箱体的底部，混凝土试件的顶部设有顶压支撑架，顶压支撑架固定在保温箱体上。

3.根据权利要求2所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：所述垂直电机的输出轴上套有第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，第二锥齿轮通过轴承座安装在保温箱体下方的隔板上，在隔板上安装有传动轴支撑架，传动轴支撑架上安装有水平传动轴，第二锥齿轮套在水平传动轴的一端上，水平传动轴的另一端安装有偏心轮，偏心轮上铰接有连杆，在保温箱体上安装有垂直运动槽，垂直运动槽上安装有活塞传动块，活塞传动块与连杆铰接，活塞传动块上安装有双向液压活塞，双向液压活塞与支架连接。

4.根据权利要求3所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：所述双向液压活塞与冰柱之间安装有压力传感器。

5.根据权利要求1所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：所述冷却装置包含压缩电机和冷凝管，所述压缩金与冷凝管连接，通过冷凝管降低保温箱体内的温度。

6.根据权利要求1所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：所述试件固定板的侧面设有螺纹孔，螺纹孔内安装有锁紧螺栓，锁紧螺栓的头部顶住混凝土试件。

7.根据权利要求1所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置，其特征在于：所述保温箱体的底部开设有排水的孔洞，在孔洞上安装有排水阀。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的适用于室内的混凝土冰磨蚀测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：试件准备，本试验的混凝土试件为圆柱状，两端面需打磨平整，并在混凝土试件的底部端面均匀涂抹结构胶与试件固定板粘结，胶体固化后在干燥情况下测得试件干重；

步骤2：试验环境温度调整，开启冷却装置，使装置保温箱体内部环境处于目标设定0~5℃的温度范围内；

步骤3：安装试件，将粘结于试件底部的试件固定板通过螺栓与旋转台连接，检查混凝土试件的轴线与旋转台轴线重合，并拧紧试件顶压支撑架使得试件完全固定在旋转台上绕轴线旋转；

步骤4：安装冰柱，将一定长度的圆柱形冰柱放置于冰柱支撑架的套筒中，并使得圆柱形冰柱靠近混凝土试件的一端与混凝土表面完全贴合，随后将冰柱支撑架两侧通过四个螺栓连接使得冰柱固定在冰柱支撑架的套筒内，然后控制双向液压活塞的压力装置使得压杆端面向冰柱端面靠近，直至压力传感器的示数不为零；

步骤5：检查整个装置的接触是否良好及装置安装是否正确，关闭保温箱体的舱门，打开排水阀，控制双向液压活塞装置使得冰柱施加到混凝土试件表面的压力达到预设值，并打开三维激光扫描仪，调整摄影角度及光圈使试件表面成像清晰；

步骤6：打开电机电源，调节电动机的转速为设定值大小，使得混凝土试件保持一定的角速度转动，冰柱也跟随活塞传动块在垂直运动槽中一定频率的上下往复运动，冰柱与混凝土侧面产生相对运动，此时随着冰柱的摩擦损耗通过双向液压活塞能够保证在试验过程中冰柱与混凝土试件间的压力保持不变；

步骤7：在试验过程中，可以通过透明有机玻璃构成的观察窗观察冰样的消耗情况，当冰样快消耗完全时可关闭电机停止试验，并且重复4~6步骤更换冰样进行试验；

步骤8：试验结束后，关闭电机及制冷系统，控制双向液压活塞使得冰柱脱离混凝土试块表面，拧松试件顶压支撑架取出混凝土试件；

步骤9：将取出的试件进行干燥处理，称得磨损后混凝土的质量，并利用初始混凝土质量与磨损后混凝土质量的差值与初始质量的比值定义为混凝土磨损率，由此判断混凝土试件与冰柱摩擦耦合作用下的磨损情况；

步骤10：导出三维激光扫描数据，建立混凝土表面的三维模型，通过计算每时刻所对应混凝土试件表面的粗糙度系数，将其与时间建立函数关系，由此研究混凝土磨损程度与时间的关系。