水泥熟料和石灰石對(duì)混凝土耐磨性能試驗(yàn)研究

萬(wàn)莉，張進(jìn)，葉雨峰

水泥熟料和石灰石對(duì)混凝土耐磨性能試驗(yàn)研究

萬(wàn)莉1，張進(jìn)1，葉雨峰2

本文通過(guò)鋼輪試驗(yàn)機(jī)在規(guī)定條件下，將水泥熟料和石灰石作為磨料，在試件表面產(chǎn)生磨坑，測(cè)量試件表面磨坑的長(zhǎng)度值等耐磨指標(biāo)，從而確定倉(cāng)壁的耐磨能力，為推斷在指定時(shí)間內(nèi)磨料對(duì)鋼筋混凝土筒倉(cāng)倉(cāng)壁的磨損程度提供依據(jù)。

混凝土耐磨性能試驗(yàn)；鋼輪試驗(yàn)機(jī)；磨料；筒倉(cāng)

1 前言

近些年來(lái)，隨著大型水泥廠相繼建成，水泥生產(chǎn)產(chǎn)量得以大幅提高，鋼筋混凝土筒倉(cāng)磨損問(wèn)題也日益顯現(xiàn)，主要發(fā)生于小直徑熟料庫(kù)及小直徑石灰石庫(kù)，由于工藝設(shè)計(jì)存在偏心卸料情況，粗骨料對(duì)庫(kù)壁產(chǎn)生沖擊及摩擦對(duì)其帶來(lái)嚴(yán)重磨損，較大直徑庫(kù)也存在局部區(qū)域不同程度的磨損。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)信息反饋，有的筒倉(cāng)僅生產(chǎn)使用三至四年就顯露明顯的磨損痕跡，內(nèi)壁混凝土保護(hù)層部分磨掉，環(huán)向受拉鋼筋不同程度外露甚至磨斷，也有個(gè)別局部倉(cāng)壁被沖擊磨損成洞，對(duì)結(jié)構(gòu)安全及生產(chǎn)安全帶來(lái)隱患。因此，探討特定材料即水泥熟料和石灰石對(duì)混凝土筒倉(cāng)壁的耐磨性能，直接關(guān)系到筒倉(cāng)的使用年限，十分重要。

1 混凝土耐磨性能試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

通過(guò)摩擦鋼輪在規(guī)定條件和磨料作用下，在試件使用表面產(chǎn)生磨坑，測(cè)量試件表面磨坑的長(zhǎng)度值，用其表示試件的耐磨性能。

1.2 試驗(yàn)方案

通過(guò)理論分析結(jié)果確定了庫(kù)料對(duì)倉(cāng)壁的側(cè)壓力，選擇水泥熟料（圖1）和石灰石（圖2）作為磨料，設(shè)計(jì)與實(shí)際筒倉(cāng)情況相同的C30混凝土試件，通過(guò)摩擦鋼輪在規(guī)定條件和磨料作用下，在試件表面產(chǎn)生磨坑，測(cè)量試件表面磨坑的長(zhǎng)度值等耐磨指標(biāo)，確定倉(cāng)壁的耐磨能力，從而推斷鋼筋混凝土筒倉(cāng)在沒(méi)有安裝耐磨板的條件下，在指定時(shí)間內(nèi)庫(kù)料對(duì)倉(cāng)壁的磨損程度。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)最新的中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《無(wú)機(jī)地面材料耐磨性能試驗(yàn)方法》（GB/T12988-2009）制定此試驗(yàn)方法，試驗(yàn)設(shè)備為鋼輪式耐磨試驗(yàn)機(jī)（圖3）。結(jié)合工程實(shí)況，本試驗(yàn)?zāi)チ喜捎檬炝吓c石灰石，試件（圖4）外形尺寸為150mm×150mm×70mm。每次試驗(yàn)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(gè)不同部位進(jìn)行兩次試驗(yàn)，并產(chǎn)生磨坑（圖5）。試驗(yàn)?zāi)Σ習(xí)r間為3min。試驗(yàn)結(jié)果是根據(jù)每塊試件其表面上相互垂直的兩個(gè)不同部位進(jìn)行兩次試驗(yàn)的平均磨坑長(zhǎng)度值進(jìn)行評(píng)定，最后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定筒壁的耐磨性。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析

試驗(yàn)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(yàn)的平均磨坑長(zhǎng)度進(jìn)行評(píng)定，長(zhǎng)度精確至0.1mm，體積精確至1mm3。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果以體積表示時(shí)，通過(guò)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(yàn)為200mm；

b——磨擦鋼輪寬度，mm，本次試驗(yàn)為70mm；

l——磨坑長(zhǎng)度，mm；

α——磨坑長(zhǎng)度所對(duì)之圓心角，，如圖6

表1 熟料作用在試件上測(cè)得數(shù)據(jù)（2.5kg配重產(chǎn)生的側(cè)壓力）

表2 熟料作用在試件上測(cè)得數(shù)據(jù)（5.0kg配重產(chǎn)生的側(cè)壓力）

表3 石灰石作用在試件上測(cè)得數(shù)據(jù)（2.5kg配重產(chǎn)生的側(cè)壓力）

表4 石灰石作用在試件上測(cè)得數(shù)據(jù)（5.0kg配重產(chǎn)生的側(cè)壓力）

3 結(jié)論

通過(guò)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及兩種磨料的配重與磨坑深度函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，各試驗(yàn)條件相同的情況下，磨坑深度與磨料種類(lèi)、配重對(duì)應(yīng)的側(cè)壓力大小是相關(guān)的。

（1）各試驗(yàn)條件相同的情況下，水泥熟料或石灰石作為磨料時(shí)，不同大小的配重對(duì)應(yīng)的側(cè)壓力下產(chǎn)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(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系和石灰石的配重與磨坑深度函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系可知，各試驗(yàn)條件相同的情況下，不同磨料在同一配重對(duì)應(yīng)的側(cè)壓力下產(chǎn)生的磨坑深度是不同的，且可得出熟料作為磨料時(shí)產(chǎn)生的磨坑深度比石灰石作為磨料時(shí)產(chǎn)生的磨坑深度要小。

因此，建議改進(jìn)卸料方法及相關(guān)措施，以達(dá)到減小磨料對(duì)倉(cāng)壁側(cè)壓力的目的，這樣可以延長(zhǎng)鋼筋混凝土筒倉(cāng)的使用壽命。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB50077-2003.鋼筋混凝土筒倉(cāng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB50009-2001.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB/T12988—2009.無(wú)機(jī)地面材料耐磨性能試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)研究[J].北京：公路雜志社,2000.

[5]M.L任伯特.筒倉(cāng)理論與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1976.

[6]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).GB50010-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)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(guó)際筒倉(cāng)設(shè)計(jì)研究論文集[M],北京：煤炭工業(yè)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(guó)際工程股份有限公司天津分公司，天津 300400； 2武漢理工大學(xué)，湖北武漢 200092;

2011-09-15；

沈 穎