风沙环境下钢结构涂层的冲蚀摩擦学性能

针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙环境冲蚀的这一现状,采用气流挟沙喷射法,模拟风沙对钢结构涂层的冲蚀.研究了风沙冲蚀力学参数对钢结构涂层冲蚀率的影响;探讨了涂层冲蚀损伤的摩擦学机理;分析了钢结构涂层的冲击摩擦因数变化规律.结果表明:涂层的冲蚀率均随着冲蚀速度呈指数增长,速度指数n为2.39~2.43;在45°时涂层的冲蚀率最大,90°时涂层的冲蚀率最小,低冲角时的冲蚀率大于高冲角时;涂层的摩擦因数处于0.37~0.42,涂层磨损的Taber指数为81.9×10-3mg/r,涂层的耐磨性较差.涂层损伤的摩擦学机理是:低冲角时的微切削作用或高冲角时的挤压凿削作用造成涂层的损伤占主导,涂层表面微裂纹扩展交叉,以致断裂剥落,造成的损伤次之;涂层冲击摩擦因数离散性较大,且随角度增长呈降低趋势;冲击摩擦因数与冲蚀率随角度的变化并不一致.     

风沙对钢结构涂层的冲蚀磨损性能研究

采用气流挟沙喷射法,在不同的冲蚀速度、角度、浓度和时间等风沙冲蚀参数下,对钢结构涂层进行了风沙冲蚀的模拟试验,对试验材料质量损失、抗冲蚀磨损性能和微观失效表面进行了分析.结果表明:钢结构涂层的耐磨性较差;冲蚀率随冲蚀速度呈指数增长,在冲蚀角度为45°时存在低速和高速2个冲蚀阶段;涂层的质量损失在冲角为45°时最大,90°时最小,表现出从脆性材料向塑性材料过渡的特征;低冲角时,材料破坏方式以微切削作用为主,决定材料耐冲蚀性能的主要因素是其硬度;在高冲角时,材料破坏方式以挤压凿削作用为主,决定材料耐冲击性能的主要因素是其柔韧性;涂层质量损失随下沙率的增大在300g/min时出现峰值;涂层累积质量损失随时间大致呈线性增长,冲蚀过程存在明显的潜伏期、加速期和稳定期.     

钢结构表面涂层材料抗风沙冲蚀力学性能研究

分析了内蒙古中西部地区风沙冲蚀环境特征,通过测定钢结构涂层的厚度、密度、硬度、弹性模量、柔韧性、涂层与基材附着力等级等指标,研究了钢结构涂层材料抗冲蚀力学性能和不同风沙环境特征参数对涂层冲蚀的影响.结果表明：钢结构涂层的涂层硬度和弹性模量较小,而其柔韧性较大,涂层与基材附着力等级高;在风沙冲蚀过程中,涂层的冲蚀失重量均随着风沙流冲蚀速度的增大而显著增加,随着冲蚀下沙量的增加而增加,其在低角度冲蚀下的冲蚀失重量要大于高角度下的冲蚀失重量.     

混凝土受气固两相流冲蚀损伤机理与评价研究

采用气固两相流冲蚀试验系统对混凝土进行了风沙冲蚀损伤试验,并通过扫描电镜(SEM)对其损伤表面的微观形貌进行了分析.结果表明:在低冲蚀角下,混凝土的风沙冲蚀损伤破坏表现为表面划伤破坏,在高冲蚀角下,其破坏表现为冲击压痕破碎破坏,随着下沙率的增大,其冲蚀率呈先升高后降低的趋势;提出了一种混凝土受风沙冲蚀损伤评价方法,可为混凝土的风沙防护及耐久性评价提供依据.     

田口方法下混凝土受盐冻循环和风沙侵蚀研究

在盐冻循环基础上,利用模拟风沙环境侵蚀试验系统对混凝土进行了冲蚀试验研究.试验因子选取盐冻循环次数(0,5,10,25,35,45次),冲蚀速度(35,40,45m/s),冲蚀角度(15°,54°,90°)和沙流量(60,110,160g/min),并采用L18(61×33)田口方法设计试验,以减少全因子下的试验数量;同时应用扫描电镜观测混凝土受盐冻循环后的微观形貌,分析产生最大冲蚀率的原因及冲蚀机理.试验结果表明,当盐冻循环25次,冲蚀速度45m/s,冲蚀角度90°和沙流量60g/min时,混凝土冲蚀率最大;方差分析(ANOVA)结果表明,冲蚀角度对混凝土冲蚀磨损影响最大,其贡献率为72.48%.