混凝土沖蝕磨損及防護(hù)材料試驗(yàn)研究.pdf

1、 工 程 碩 士 學(xué) 位 論 文 混凝土沖蝕磨損及防護(hù)材料試驗(yàn)研究 混凝土沖蝕磨損及防護(hù)材料試驗(yàn)研究 Study on the erosion wear of concrete and protective material 作 者 姓 名： 居春常 工 程 領(lǐng) 域 ： 材料工程 學(xué) 號(hào) ： 0611043 校 內(nèi) 導(dǎo) 師： 王彥平

2、 企 業(yè) 導(dǎo) 師： 高維倉(cāng) 完 成 日 期： 2014.3 蘭 州 交 通 大 學(xué) Lanzhou Jiaotong University 蘭州交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 - I - 摘 要 沖蝕磨損是指液體或固體以松散的小顆粒按一定的速度或角度對(duì)材料表面進(jìn)行沖擊所造成的一種材料損耗現(xiàn)象或過(guò)程，廣泛存在于機(jī)械、冶金、能源、建材、航空、航天等許多工

3、業(yè)部門,已成為材料破壞或設(shè)備失效的重要原因之一。蘭新鐵路第二雙線新疆段沿線穿越五大強(qiáng)風(fēng)區(qū)，風(fēng)區(qū)地段，風(fēng)力強(qiáng)勁，風(fēng)期長(zhǎng)。當(dāng)風(fēng)速大于起沙風(fēng)速時(shí)，橋梁墩身的迎風(fēng)側(cè)便受到凈風(fēng)壓和沙粒沖擊壓的復(fù)合作用， 從而造成橋梁墩身表面的水泥石剝落以及水泥石與骨料之間微裂紋的加速擴(kuò)展， 這些損傷可能進(jìn)一步加劇混凝土結(jié)構(gòu)的碳化、氯鹽侵害、凍融破壞等損傷，從而大大降低混凝土橋梁墩身的耐久性。因此，研究混凝土橋梁墩身的沖蝕磨損規(guī)律及沖蝕磨損防護(hù)材料， 對(duì)于強(qiáng)風(fēng)沙流

4、地區(qū)混凝土橋梁在役期質(zhì)量的保障具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。 實(shí)驗(yàn)采用氣流挾沙噴射法進(jìn)行混凝土及其防護(hù)材料的沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)， 該方法可以比較真實(shí)地模擬實(shí)際戈壁風(fēng)沙環(huán)境特征，相比風(fēng)洞試驗(yàn)，設(shè)備投資小，實(shí)驗(yàn)成本低，而且實(shí)驗(yàn)參數(shù)容易控制，設(shè)備操作簡(jiǎn)單，因而是一種比較理想的模擬試驗(yàn)方法。主要研究各種參數(shù)，如沖蝕速度、沖蝕時(shí)間、沖蝕角度和供沙速率等參數(shù)對(duì)試樣沖蝕磨損的影響，比較了混凝土與玻璃纖維環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的沖蝕磨損規(guī)律， 并探討了兩種材料的沖蝕磨損機(jī)理

5、。最后使用 ANSYS-Dynamic 軟件對(duì)水泥石和環(huán)氧樹(shù)脂試樣的單顆粒沖蝕過(guò)程進(jìn)行了簡(jiǎn)單的模擬，證明材料在碰撞過(guò)程中出現(xiàn)的無(wú)規(guī)則振動(dòng)加速了材料的沖蝕破壞。本文的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果如下： （1）抗壓強(qiáng)度對(duì)混凝土、砂漿、水泥石三種材料的沖蝕率有一定的影響，但并非決定性因素，材料的沖蝕率與材料的結(jié)構(gòu)有緊密的關(guān)系。 （2）混凝土、砂漿和水泥石沖蝕率隨沖蝕速度的變化規(guī)律均是呈現(xiàn)線性或者近似線性的關(guān)系，其中砂漿試樣的斜率最大，沖蝕磨損破壞最為嚴(yán)重，水

6、泥石試樣的斜率最小，沖蝕磨損破壞最輕，混凝土試樣的居中。 （3）混凝土、砂漿和水泥石的沖蝕率在 90°沖蝕時(shí)沖蝕率最大，在低角度沖蝕時(shí)沖蝕率最小，與典型脆性材料的沖蝕規(guī)律相一致。 （4）下沙率對(duì)混凝土和水泥石沖蝕率的影響表現(xiàn)為隨著下沙率的增加，沖蝕率有所降低，而對(duì)砂漿來(lái)說(shuō)，下沙率增加，沖蝕率變化為先降低后上升?；炷梁退嗍嚇拥臎_蝕率隨沖蝕時(shí)間的增加先降低而后趨于穩(wěn)定，達(dá)到穩(wěn)態(tài)沖蝕，而砂漿試樣從沖蝕一開(kāi)始就達(dá)到穩(wěn)態(tài)沖蝕。 （