风沙两相流条件下沟槽形态对混凝土壁面抗风蚀磨损性能的影响
2021-05-07汤润超陈善群张龙珠
材料科学与工程学报 2021年2期
汤润超,陈善群,廖 斌,张龙珠
(安徽工程大学建筑工程学院,安徽芜湖 241000)
1 前 言
强风及在强风中夹杂的沙砾所引发的风蚀磨损破坏,会在混凝土结构长期服役过程中逐步剥离表层材料,导致缝隙裂纹加深,蜂窝麻面加重,甚至会诱发露筋等质量缺陷,是工程实践中无法避免的维护问题[1]。实际施工中,通常采取改良配合比或者加刷强化涂层等方法[2-5]提升壁面整体的抗磨损性能以缓解风蚀问题。然而通过对比多种混凝土材料的抗风蚀磨损性能,发现仅考虑混凝土材料的抗压强度并不足以准确评估其抗风蚀磨损性能,对于水泥基材料而言,其基体与骨料之间界面作用亦会对抗风蚀磨损性能造成影响[6-7]。
考虑到混凝土材料较为贴近脆性材料的风蚀特性[8],通过调整壁面的轮廓可降低近壁面流场的流速,并改变沙砾破坏壁面的机理[9-10],从而在一定程度上影响壁面的风蚀速率并控制风蚀坑的分布情况[11-12]。通过对比圆弧形单凹槽壁面与光滑壁面的抗风蚀磨损性能发现[13],随着冲蚀角度的增大,圆弧形凹槽壁面的抗风蚀性能显著提升。然而相比于圆弧形截面,具有矩形或梯形沟槽形态的混凝土截面各边具有相同的斜率,使得沙砾入射凹槽壁面形成的角度变化幅度较小,如图1所示。可考虑通过调整槽壁的倾斜角度,控制沙砾首次撞击壁面的入射角度,从而影响壁面的抗风蚀磨损性能。当代建筑中通常使用易形成轮廓规则的沟槽的设计方案,诸如飘窗,排水槽及外阳台等。……
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