水泥熟料和石灰石对混凝土耐磨性能试验研究

万莉，张进，叶雨峰

水泥熟料和石灰石对混凝土耐磨性能试验研究

万莉1，张进1，叶雨峰2

本文通过钢轮试验机在规定条件下，将水泥熟料和石灰石作为磨料，在试件表面产生磨坑，测量试件表面磨坑的长度值等耐磨指标，从而确定仓壁的耐磨能力，为推断在指定时间内磨料对钢筋混凝土筒仓仓壁的磨损程度提供依据。

混凝土耐磨性能试验；钢轮试验机；磨料；筒仓

1 前言

近些年来，随着大型水泥厂相继建成，水泥生产产量得以大幅提高，钢筋混凝土筒仓磨损问题也日益显现，主要发生于小直径熟料库及小直径石灰石库，由于工艺设计存在偏心卸料情况，粗骨料对库壁产生冲击及摩擦对其带来严重磨损，较大直径库也存在局部区域不同程度的磨损。通过现场信息反馈，有的筒仓仅生产使用三至四年就显露明显的磨损痕迹，内壁混凝土保护层部分磨掉，环向受拉钢筋不同程度外露甚至磨断，也有个别局部仓壁被冲击磨损成洞，对结构安全及生产安全带来隐患。因此，探讨特定材料即水泥熟料和石灰石对混凝土筒仓壁的耐磨性能，直接关系到筒仓的使用年限，十分重要。

1 混凝土耐磨性能试验

1.1 试验原理

通过摩擦钢轮在规定条件和磨料作用下，在试件使用表面产生磨坑，测量试件表面磨坑的长度值，用其表示试件的耐磨性能。

1.2 试验方案

通过理论分析结果确定了库料对仓壁的侧压力，选择水泥熟料（图1）和石灰石（图2）作为磨料，设计与实际筒仓情况相同的C30混凝土试件，通过摩擦钢轮在规定条件和磨料作用下，在试件表面产生磨坑，测量试件表面磨坑的长度值等耐磨指标，确定仓壁的耐磨能力，从而推断钢筋混凝土筒仓在没有安装耐磨板的条件下，在指定时间内库料对仓壁的磨损程度。

1.3 试验方法

根据最新的中华人民共和国国家标准《无机地面材料耐磨性能试验方法》（GB/T12988-2009）制定此试验方法，试验设备为钢轮式耐磨试验机（图3）。结合工程实况，本试验磨料采用熟料与石灰石，试件（图4）外形尺寸为150mm×150mm×70mm。每次试验以3块试件为一组，且每块试件在其表面上相互垂直的两个不同部位进行两次试验，并产生磨坑（图5）。试验摩擦时间为3min。试验结果是根据每块试件其表面上相互垂直的两个不同部位进行两次试验的平均磨坑长度值进行评定，最后根据试验结果确定筒壁的耐磨性。

2 试验数据处理及分析

试验中，不同的磨料（水泥熟料和石灰石），不同的压力配重，每次均以三块混凝土试块6次试验的平均磨坑长度进行评定，长度精确至0.1mm，体积精确至1mm3。当试验结果以体积表示时，通过体积公式（式1）求出平均深度。

式中：d——磨擦钢轮直径，本次试验为200mm；

b——磨擦钢轮宽度，mm，本次试验为70mm；

l——磨坑长度，mm；

α——磨坑长度所对之圆心角，，如图6

表1 熟料作用在试件上测得数据（2.5kg配重产生的侧压力）

表2 熟料作用在试件上测得数据（5.0kg配重产生的侧压力）

表3 石灰石作用在试件上测得数据（2.5kg配重产生的侧压力）

表4 石灰石作用在试件上测得数据（5.0kg配重产生的侧压力）

3 结论

通过上述试验数据分析以及两种磨料的配重与磨坑深度函数对应关系可知，各试验条件相同的情况下，磨坑深度与磨料种类、配重对应的侧压力大小是相关的。

（1）各试验条件相同的情况下，水泥熟料或石灰石作为磨料时，不同大小的配重对应的侧压力下产生的磨坑深度不同，且可得出磨坑深度随着配重的增加而增大。

（2）由熟料的配重与磨坑深度函数对应关系和石灰石的配重与磨坑深度函数对应关系可知，各试验条件相同的情况下，不同磨料在同一配重对应的侧压力下产生的磨坑深度是不同的，且可得出熟料作为磨料时产生的磨坑深度比石灰石作为磨料时产生的磨坑深度要小。

因此，建议改进卸料方法及相关措施，以达到减小磨料对仓壁侧压力的目的，这样可以延长钢筋混凝土筒仓的使用寿命。

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[4]陈瑜,周士琼.道路粉煤灰高性能混凝土耐磨性试验研究[J].北京：公路杂志社,2000.

[5]M.L任伯特.筒仓理论与实践[M].北京：中国建筑工业出版社,1976.

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[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，等译.国际筒仓设计研究论文集[M],北京：煤炭工业出版社,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

通讯地址：1中材国际工程股份有限公司天津分公司，天津 300400； 2武汉理工大学，湖北武汉 200092;

2011-09-15；

沈 颖