水泥熟料和石灰石對混凝土耐磨性能試驗研究

萬莉，張進，葉雨峰

水泥熟料和石灰石對混凝土耐磨性能試驗研究

萬莉1，張進1，葉雨峰2

本文通過鋼輪試驗機在規定條件下，將水泥熟料和石灰石作為磨料，在試件表面產生磨坑，測量試件表面磨坑的長度值等耐磨指標，從而確定倉壁的耐磨能力，為推斷在指定時間內磨料對鋼筋混凝土筒倉倉壁的磨損程度提供依據。

混凝土耐磨性能試驗；鋼輪試驗機；磨料；筒倉

1 前言

近些年來，隨著大型水泥廠相繼建成，水泥生產產量得以大幅提高，鋼筋混凝土筒倉磨損問題也日益顯現，主要發生于小直徑熟料庫及小直徑石灰石庫，由于工藝設計存在偏心卸料情況，粗骨料對庫壁產生沖擊及摩擦對其帶來嚴重磨損，較大直徑庫也存在局部區域不同程度的磨損。通過現場信息反饋，有的筒倉僅生產使用三至四年就顯露明顯的磨損痕跡，內壁混凝土保護層部分磨掉，環向受拉鋼筋不同程度外露甚至磨斷，也有個別局部倉壁被沖擊磨損成洞，對結構安全及生產安全帶來隱患。因此，探討特定材料即水泥熟料和石灰石對混凝土筒倉壁的耐磨性能，直接關系到筒倉的使用年限，十分重要。

1 混凝土耐磨性能試驗

1.1 試驗原理

通過摩擦鋼輪在規定條件和磨料作用下，在試件使用表面產生磨坑，測量試件表面磨坑的長度值，用其表示試件的耐磨性能。

1.2 試驗方案

通過理論分析結果確定了庫料對倉壁的側壓力，選擇水泥熟料（圖1）和石灰石（圖2）作為磨料，設計與實際筒倉情況相同的C30混凝土試件，通過摩擦鋼輪在規定條件和磨料作用下，在試件表面產生磨坑，測量試件表面磨坑的長度值等耐磨指標，確定倉壁的耐磨能力，從而推斷鋼筋混凝土筒倉在沒有安裝耐磨板的條件下，在指定時間內庫料對倉壁的磨損程度。

1.3 試驗方法

根據最新的中華人民共和國國家標準《無機地面材料耐磨性能試驗方法》（GB/T12988-2009）制定此試驗方法，試驗設備為鋼輪式耐磨試驗機（圖3）。結合工程實況，本試驗磨料采用熟料與石灰石，試件（圖4）外形尺寸為150mm×150mm×70mm。每次試驗以3塊試件為一組，且每塊試件在其表面上相互垂直的兩個不同部位進行兩次試驗，并產生磨坑（圖5）。試驗摩擦時間為3min。試驗結果是根據每塊試件其表面上相互垂直的兩個不同部位進行兩次試驗的平均磨坑長度值進行評定，最后根據試驗結果確定筒壁的耐磨性。

2 試驗數據處理及分析

試驗中，不同的磨料（水泥熟料和石灰石），不同的壓力配重，每次均以三塊混凝土試塊6次試驗的平均磨坑長度進行評定，長度精確至0.1mm，體積精確至1mm3。當試驗結果以體積表示時，通過體積公式（式1）求出平均深度。

式中：d——磨擦鋼輪直徑，本次試驗為200mm；

b——磨擦鋼輪寬度，mm，本次試驗為70mm；

l——磨坑長度，mm；

α——磨坑長度所對之圓心角，，如圖6

表1 熟料作用在試件上測得數據（2.5kg配重產生的側壓力）

表2 熟料作用在試件上測得數據（5.0kg配重產生的側壓力）

表3 石灰石作用在試件上測得數據（2.5kg配重產生的側壓力）

表4 石灰石作用在試件上測得數據（5.0kg配重產生的側壓力）

3 結論

通過上述試驗數據分析以及兩種磨料的配重與磨坑深度函數對應關系可知，各試驗條件相同的情況下，磨坑深度與磨料種類、配重對應的側壓力大小是相關的。

（1）各試驗條件相同的情況下，水泥熟料或石灰石作為磨料時，不同大小的配重對應的側壓力下產生的磨坑深度不同，且可得出磨坑深度隨著配重的增加而增大。

（2）由熟料的配重與磨坑深度函數對應關系和石灰石的配重與磨坑深度函數對應關系可知，各試驗條件相同的情況下，不同磨料在同一配重對應的側壓力下產生的磨坑深度是不同的，且可得出熟料作為磨料時產生的磨坑深度比石灰石作為磨料時產生的磨坑深度要小。

因此，建議改進卸料方法及相關措施，以達到減小磨料對倉壁側壓力的目的，這樣可以延長鋼筋混凝土筒倉的使用壽命。

[1]中華人民共和國國家標準.GB50077-2003.鋼筋混凝土筒倉設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003.

[2]中華人民共和國國家標準.GB50009-2001.建筑結構荷載規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[3]中華人民共和國國家標準.GB/T12988—2009.無機地面材料耐磨性能試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2009.

[4]陳瑜,周士瓊.道路粉煤灰高性能混凝土耐磨性試驗研究[J].北京：公路雜志社,2000.

[5]M.L任伯特.筒倉理論與實踐[M].北京：中國建筑工業出版社,1976.

[6]中華人民共和國國家標準.GB50010-2002.混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[7]ACI 313-97&ACI 3138-97,Standard prac?tice for design and construction of concrete si?los and stacking tubes for storing granular mate?rials(ACI313-97)and Commentary-ACI 313R-97.ACT International.1997

[8]周家俊，等譯.國際筒倉設計研究論文集[M],北京：煤炭工業出版社,1987.

Cement Clinker and Limestone on the Wear Resistance Test of Concrete

WAN Li1,ZHANG Jin1,YE Yu-feng2(1.Sinoma International Engineering(Tianjin)Co.,Ltd.,Tianjin 300400,China; 2.Wuhan University of Technology,Wu Han 200092,China)

This paper focuses on concrete wear resistance test,by which the drum testing machine in the conditions and provisions of the abrasive effect of the specimen surface grinding pits,surface grinding test pit measuring the length of the value of such wear indicators,to which determine the capacity of storage wear wall,within a specified time for the inference of reinforced concrete silo on the abrasive wear of the wall to provide a basis.

Wear test of concrete;Drum testing machine;Abrasive;Silo

TQ172.18

A

1001-6171（2012）03-0101-03

通訊地址：1中材國際工程股份有限公司天津分公司，天津 300400； 2武漢理工大學，湖北武漢 200092;

2011-09-15；

沈 穎