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泥石流排导结构混凝土材料旋转滚筒磨蚀测试装置及方法

泥石流，排导结构，混凝土，磨蚀方法；抗磨蚀性能

泥石流是一种由水、细颗粒（如黏土等）以及粗颗粒（如砂、砾石和巨石）组成的多相混合流，其对混凝土排导结构的磨蚀机理复杂，传统的磨蚀试验方法难以全面表征。本研究研发了一种旋转滚筒磨蚀试验装置，以模拟泥石流对混凝土材料的磨蚀破坏，提高了泥石流作用下混凝土材料磨蚀测试效率。为了获得最佳的磨蚀测试参数，系统研究了磨料类型（石灰石、钢球）、颗粒尺寸（10 mm、15 mm、20 mm）、泥石流流速（3 m/s、4 m/s、5 m/s）及泥石流类型（稀性泥石流、黏性泥石流）对混凝土材料抗磨蚀性能的影响规律。研究结果表明，具有较高颗粒含量的黏性泥石流会导致混凝土材料更严重的磨蚀破坏。相比对照混凝土，随着钢球尺寸和泥石流流速的增加，混凝土的磨蚀质量增幅在195%至244%。微观磨蚀形貌结果表明，泥石流磨蚀损伤主要表现为粗骨料切割、砂浆脱落和细骨料剥蚀。基于试验结果，最终确定了旋转滚筒磨蚀测试装置的最佳实验工况，即采用体积密度为1.9 g/cm³、流速5 m/s的黏性泥石流以及用颗粒尺寸为20 mm的钢球作为磨蚀材料，可以显著地提高混凝土磨蚀测试效率。研究结果提供了一种新型的泥石流磨蚀试验装置和方法，并为提升泥石流排导结构抗磨蚀耐久性设计提供理论指导。