影響水泥混凝土耐磨性的主要因素

2009/06/03 00:00 來源:中材料集團研究開發(fā)中心 徐井軍

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  一、抗壓強度與耐磨性
 
  混凝土的抗壓強度和磨損系數(shù)之間的關系,如圖1所示。
 



圖1 抗壓強度與磨損系數(shù)關系
  抗壓強度越高,磨損系數(shù)成指數(shù)關系降低。卵石混凝土相對于碎石混凝土向耐磨性大這一側移動。
  這是因碎石表面粗糙,容易磨損,砂漿—碎石之間的粘結力強,抗壓強度大;而卵石,表面光滑不容易磨損,砂漿與骨料的粘結力小,抗壓強度低。所以卵石混凝土的曲線向耐磨性高的一側移動。碎石的粘結力大,拔出來難,但容易被削平。綜合考慮,即使磨損系數(shù)稍大些,與卵石相比還是碎石更能適應于高耐磨性的混凝土。無論是砂漿部分也好,粗骨料(碎石)也好,要想得到均勻的磨損,其抗壓強度要在80~90MPa以上。


圖2 混凝土(C)與砂漿(M)的磨損系數(shù)
  對于砂漿,由于碎石混凝土的曲線收斂,抗壓強度為130MPa以上的砂漿,其耐磨損性能比碎石混凝土大得多。圖2是濕式護坡砂漿與抗壓強度110~140MPa的混凝土的磨損試驗比較。砂漿的強度為153MPa,比混凝土抗壓強度高20~30MPa。其磨損系數(shù)比混凝土低。但如進一步提高砂漿的抗壓強度達175MPa時,這時砂漿具有更優(yōu)異的耐磨性。
 
  二、骨料的最大粒徑和耐磨性
  由于骨料從混凝土中被拔出來,磨耗繼續(xù)進行下去,進入孔穴中的砂礫由于高速水流而轉動,使混凝土受到洗挖,結構物本身的安全性由于缺陷損傷而受影響。因此,粗骨料的最大粒徑(Dmax)的選擇是很重要的。
  當單方混凝土的水泥用量及水膠比(W/B)一定時,改變Dmax時,磨損系數(shù)如圖3所示。不管單方水泥量多少,Dmax為25mm時磨損系數(shù)最低??箟簭姸仍降?,砂漿部分容易削弱,單方水泥量少的混凝土更加明顯。
 



圖3 最大粒徑與磨損系數(shù)關系
  三、砂率(S/a)和耐磨性
  砂率低時粗骨料占有的面積大,混凝土強度低時,其耐磨性能由粗骨料承擔,對耐磨是有利的。
  Dmax25mm的碎石和卵石的混凝土,坍落度一定,對某單方水泥用量的混凝土,改變其砂率時,S/a和磨損系數(shù)的關系如圖4所示。無底是卵石或碎石,水泥用量400kg/cm3以下,S/a越小磨損系數(shù)降低;水泥用量450kg/cm3以上時,S/a在30%左右,磨損系數(shù)達最小值。而且使用碎石混凝土時,單方混凝土中的水泥用量越多,更加明顯。



圖4 砂率與磨損系數(shù)關系

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