CN105334154A - 近岸工程材料试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近岸工程材料试验装置，包括水箱和安装在水箱外的控制台，水箱顶部和中部分别设有箱盖和试件架，水箱内设有受控制台控制的潜水加热管、潜水泵和风机，潜水泵安装在水箱底部，其出水口连接带有喷嘴的喷水管，风机安装在水箱侧壁。还公开了用该试验装置对近岸工程材料进行动水侵蚀试验和/或海风腐蚀试验的试验方法，既可模拟波浪的拍击和侵蚀作用，又可产生含盐人造风，模拟海风的腐蚀作用，保证了试验的科学性和准确性，且可对试件进行动水侵蚀和海风腐蚀共同作用试验，节省了试验周期。该试验装置制造成本适中，结构紧凑且能满足实验环境对多种工况和环境的模拟要求，可一机多用，全自动化控制，具有很高的实用性和可推广性。

Description

近岸工程材料试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别涉及一种近岸工程材料试验装置及试验方法。

背景技术

在沿岸浅水域开展的各项建设工程属于近岸工程，由于地形和径流的复杂影响，所形成的潮汐、近岸浪，甚至风暴潮等，都会对近岸工程造成动水侵蚀，甚至造成严重破坏；而在沿海区域，蒸发的大量盐分会溶于空中的水汽形成浓度很高的盐雾，在海风的携带下会对近岸工程造成长期的海风腐蚀。研究长期动水侵蚀和海风腐蚀对近岸工程材料的性能影响，有着重要的工程意义。

国内外虽然对动水侵蚀和海风腐蚀等方面有一些研究，但尚无统一的动水侵蚀试验方法，尤其是没有能够模拟波浪侵蚀的试验装置和试验方法，也没有针对海风腐蚀的试验装置和试验方法。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够模拟波浪造成的动水侵蚀和海风腐蚀的近岸工程材料试验装置以解决现有技术中存在的不足。

本发明的另一个目的是提供一种试验成本低、试验结果准确科学的近岸工程材料试验方法。

本发明通过以下技术方案来实现发明目的：

近岸工程材料试验装置包括水箱和安装在水箱外的控制台，水箱顶部和中部分别设有箱盖和试件架，水箱内设有潜水泵和/或风机，风机和潜水泵均由控制台控制，潜水泵安装在水箱底部，其出水口连接带有喷嘴的喷水管，风机安装在水箱的侧壁，由此，潜水加热管使水箱内液体保持一定温度，打开风机可以对近岸工程材料吹送含有一定盐分和温度的人造海风进行海风腐蚀试验，打开潜水泵可以将试验液体喷射在试件上以进行动水侵蚀试验，也可同时开启潜水泵和风机对试件进行动水侵蚀和海风腐蚀共同作用试验。

在一些实施方式中，所述水箱底部还设有受控制台控制的潜水加热管，由此，潜水加热管可以将水箱中的试验液体加热并保持一定温度使其更接近海水温度或高于一般海水温度，实现加速试验。

在一些实施方式中，所述试件架包括托件板、挡板和固定在水箱壁上的伸缩杆，托件板与伸缩杆底端固定连接，挡板垂直连接在托件板的后侧，将伸缩杆拉在一定位置后可将其通过插销卡合在固定位置，由此，可以通过伸缩杆来调整托板的高度以适应不同尺寸的试件，挡板可以避免试件在风机进行高速吹风过程或喷嘴高速喷射试验液体时从托件板上掉下去。

在一些实施方式中，所述水箱与风机相对的另一侧壁还设有开口斜向上的出风口，由此，风机吹出的风不会被水箱壁挡回同时开口朝上，水箱外的风不会影响风机的风速，提高了试验的准确性。

在一些实施方式中，所述喷水管上设有节流阀，由此，可以辅助调节潜水泵喷射水流的流速。

在一些实施方式中，所述风机下方设有安装在水箱侧面的液面标识，由此，试验过程中的水分蒸发后很容易察觉并能及时得到补充。

在一些实施方式中，所述水箱的底部还设有排水阀，试验完毕后可以尽快排出试验液体减少对水箱内壁的腐蚀。

在一些实施方式中，所述控制台通过导线分别与风机、潜水加热管和潜水泵连接，由此，通过控制台来控制风机的风速、吹风时间和吹风频率，控制潜水泵的流速、喷水时间和喷水频率以及潜水加热管的温度，试验过程自动化，减少了试验误差，提高了试验准确性。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种用如上所述的近岸工程材料试验装置对近岸工程材料进行动水侵蚀试验和/或海风腐蚀试验的试验方法，包括以下步骤：

1）注入试验液体，往水箱中加入淡水、自然海水或按一定浓度制备的氯化钠溶液，直至液面达到水箱中的液面标识位置；

2）准备试件，将近岸工程材料制作成方便摆入所述水箱的试件形状和尺寸，并打开箱盖将试件放入水箱中的试件架上；

3）调整试件架高度和试件位置，使试件接受测试的一面完全面向喷嘴或风机吹风口；

4）通过控制台设置潜水泵和/或风机的运行参数，并设置潜水加热管的加热温度，随后开启潜水泵和/或风机，并打开潜水加热管，使试验液体保持在一定温度，通过喷嘴使试验液体喷射到试件上，通过风机使风吹向试件，同时可调节水管上的节流阀对流速进行辅助调节；

5）试验开始后，定时从液面标识检查水箱中液面高度并取样检测液体浓度，以及时补充试验液体；

6）达到设定的试验时间后，装置自动停止运转，取出试件进行观察并用于后续的材料性能或力学性能试验。

具体地，所述步骤4）中潜水泵的运行参数为流速、喷水时间和喷水频率，风机的运行参数为风速、吹风时间和吹风频率。

本发明提供的近岸工程材料试验装置与现有技术相比，其优点在于，通过对潜水泵中喷射水流的流速、喷水时间和喷水频率的控制，可以模拟波浪对近岸工程材料的拍击作用和侵蚀作用；通过对风机和潜水加热管的控制，可以产生含盐人造风，模拟海风对近岸工程材料的腐蚀作用，可以开展动水侵蚀试验或/和海风腐蚀试验等多种试验，实现了一机多用，且可以对试件进行动水侵蚀和海风腐蚀共同作用试验，可模拟最恶劣环境，也能节约试验周期。提供的试验方法能满足实验环境对多种工况和环境的模拟要求，适用面广，可操作性强，具有很高的实用性和可推广性。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的结构示意图；

其中：1—水箱，2—控制台，3—箱盖，4—试件架，41—托件板，42—挡板，43—伸缩杆，44—试件，5—潜水泵，51—喷嘴，52—喷水管，53—节流阀，6—风机，7—潜水加热管，8—出风口，9—液面标识，10—排水阀，11—导线，12—电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，近岸工程材料试验装置包括水箱1和安装在水箱1外的控制台2，其中，水箱1内设有潜水泵5和风机6，可以同时开启二者进行试件44的动水侵蚀和海风腐蚀共同作用试验，也可以只设置潜水泵5或只设置风机6，单独对试件开展动水侵蚀试验或海风腐蚀试验，为了方便将试件44放入水箱1并方便对水箱1内部进行保养和维护，在水箱1顶部设有带有手柄的箱盖3，水箱1中部设有试件架4，底部设有潜水加热管7和排水阀10；控制台2由电源12供电，并通过导线11分别与风机6、潜水加热管7和潜水泵5连接并控制三者的运行，具体地，由控制台2控制风机6的风速、吹风时间和吹风频率，控制潜水泵5的流速、喷水时间和喷水频率以及潜水加热管7的温度。

风机6设在水箱1侧壁且与中部的试件架4相对，水箱1与风机6相对的另一侧壁还设有开口斜向上的出风口8；潜水泵5的出水口连接带有喷嘴51的喷水管52，喷嘴51位于风机6和试件架4之间并朝向试件架4，试件架4包括托件板41、挡板42和固定在水箱1壁上的伸缩杆43，托件板41与伸缩杆43底端固定连接，挡板42垂直连接在托件板41的后侧，将伸缩杆43拉在一定位置后可将其通过插销卡合在固定位置以适应不同尺寸的试件44，为了辅助调节潜水泵5喷射水流的流速，喷水管52上设有节流阀53；在试验过程中，由于水流、风力和加热的作用，水箱1中的水分很容易蒸发，为了及时察觉和补充水，风机6下方还设有安装在水箱侧面的液面标识9。

使用本发明提供的近岸工程材料试验装置对近岸工程材料进行动水侵蚀试验的试验方法，包括以下步骤：

1）注入试验液体，往水箱1中加入自然海水，也可以为淡水或按一定浓度制备的氯盐溶液，直至液面达到水箱1中的液面标识9位置；

2）准备试件44，将近岸工程材料制作成方便摆入水箱1的试件44形状和尺寸，并打开箱盖3将试件44放入水箱1中的试件架4上；

3）通过拉伸伸缩杆43调整试件架4高度和试件44位置，使试件44接受测试的一面完全面向喷嘴51或风机6吹风口；

4）通过控制台2设置潜水泵5的流速、喷水时间和喷水频率，并设置潜水加热管7的加热温度，随后开启潜水泵5，并打开潜水加热管7，使试验液体保持在一定温度，通过喷嘴51使试验液体喷射到试件44上，同时可调节喷水管52上的节流阀53对流速进行辅助调节；

5）试验开始后，定时从液面标识9检查水箱1中液面高度并取水样检测液体浓度，以及时补充试验液体；

6）达到设定的试验时间后，装置自动停止运转，关闭试验装置，取出试件44进行观察并用于后续的材料性能或力学性能试验。

进行海风腐蚀试验时，不需要开启潜水泵5，只需在步骤4）中通过控制台2设置风机6的风速、吹风时间和吹风频率，同时，通过控制台2设置潜水加热管7的加热温度，使水箱液体温度保持在试验所需温度，随后开启风机6和潜水加热管7，使风可以直吹试件，其它步骤与动水侵蚀试验的步骤一样。

进行动水侵蚀和海风腐蚀共同作用试验时，只需在步骤4）中通过控制台2同时设置潜水泵5的流速、喷水时间和喷水频率，以及风机6的风速、吹风时间和吹风频率，同时打开潜水泵5和风机6，并打开潜水加热管7，使试验液体喷射到试件44上同时使风机6吹向试件44，其它步骤与动水侵蚀试验的步骤一样。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述近岸工程材料试验装置包括水箱（1）和安装在水箱（1）外的控制台（2），水箱（1）顶部和中部分别设有箱盖（3）和试件架（4），水箱（1）内设有潜水泵（5）和/或风机（6），风机（6）和潜水泵（5）均由控制台控制，潜水泵（5）安装在水箱（1）底部，其出水口连接带有喷嘴（51）的喷水管（52），风机（6）安装在水箱（1）侧壁。

2.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述水箱（1）底部还设有受控制台（2）控制的潜水加热管（7）。

3.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述试件架（4）包括托件板（41）、挡板（42）和固定在水箱（1）壁上的伸缩杆（43），托件板（41）与伸缩杆（43）底端固定连接，挡板（42）垂直连接在托件板（41）的后侧。

4.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述水箱（1）与风机（6）相对的另一侧壁还设有开口斜向上的出风口（8）。

5.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述喷水管（52）上设有节流阀（53）。

6.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述风机（6）下方设有安装在水箱（1）侧面的液面标识（9）。

7.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述水箱（1）的底部还设有排水阀（10）。

8.根据权利要求1所述的近岸工程材料试验装置，其特征在于：所述控制台（2）通过导线（11）分别与风机（6）、潜水加热管（7）和潜水泵（5）连接。

9.一种用权利要求1-8任一项权利要求所述的近岸工程材料试验装置对近岸工程材料进行动水侵蚀试验和/或海风腐蚀试验的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

1）注入试验液体，往水箱（1）中加入淡水、自然海水或按一定浓度制备的氯盐溶液，直至液面达到水箱（1）中的液面标识（9）位置；

2）准备试件（44），将近岸工程材料制作成方便摆入所述水箱（1）的试件（44）形状和尺寸，并打开箱盖（3）将试件（44）放入水箱（1）中的试件架（4）上；

3）调整试件架（4）高度和试件（44）位置，使试件（44）接受测试的一面完全面向喷嘴（51）或风机（6）吹风口；

4）通过控制台（2）设置潜水泵（5）和/或风机（6）的运行参数，并设置潜水加热管（7）的加热温度，随后开启潜水泵（5）和/或风机（6），并打开潜水加热管（7），使试验液体保持在一定温度，通过喷嘴（51）使试验液体喷射到试件（44）上，通过风机（6）使风吹向试件（44），同时可调节喷水管（52）上的节流阀（53）对流速进行辅助调节；

5）试验开始后，定时从液面标识（9）检查水箱（1）中液面高度并取样检测液体浓度，以及时补充试验液体；

6）达到设定的试验时间后，装置自动停止运转，关闭试验装置，取出试件（44）进行观察并用于后续的材料性能或力学性能试验。

10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于：所述步骤4）中潜水泵（5）的运行参数为流速、喷水时间和喷水频率，风机（6）的运行参数为风速、吹风时间和吹风频率。