混凝土耐磨性能檢測(cè)與研究

【摘要】對(duì)于混凝土材質(zhì)而言，混凝土材質(zhì)的耐磨性能是保證混凝土建筑的關(guān)鍵性能之一。本文對(duì)于混凝土材質(zhì)的耐磨性能進(jìn)行研究，采用橡膠粉、合理的配合比等方式提升混凝土的耐磨性能。通過(guò)耐磨性能的研究，試驗(yàn)結(jié)果表明采用硅粉、橡膠等材質(zhì)，能夠提升混凝土的耐磨性能，而且隨著橡膠粉數(shù)量增多而增大。采用橡膠粉混凝土，能夠提升混凝土的耐磨性能，從而增強(qiáng)公路工程的使用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】混凝土；材質(zhì)；耐磨

混凝土是我國(guó)建筑材料的重要材料，對(duì)于公路工程而言，在充分考慮混凝土強(qiáng)度及其他力學(xué)性能以外，對(duì)于水泥混凝土作為公路工程的路面材料，需要考慮到公路的車輛對(duì)混凝土表面的沖磨影響，避免因?yàn)槠茐墓饭こ?。根?jù)調(diào)查顯示，因?yàn)楣返能囕v含量多，長(zhǎng)期的沖刷磨影響公路工程，嚴(yán)重的建筑物表面出現(xiàn)大面積剝蝕破壞，導(dǎo)致公路工程的維護(hù)成本增加。因此為了提升公路工程的使用價(jià)值，降低公路工程的維修成本，需要提升混凝土材質(zhì)的耐磨性能。相關(guān)的研究顯示，混凝土的耐磨性能與混凝土的抗壓密度相關(guān)，抗壓密度較大的混凝土工程，耐磨性能相對(duì)較好，因此為了提升混凝土的耐磨性能，需要選擇高強(qiáng)度耐磨骨料，組成材料的抗沖磨性能，應(yīng)盡量選用高強(qiáng)耐磨骨料，提高骨料在混凝土中的比例；盡量提高水泥石的強(qiáng)度，設(shè)法改善增強(qiáng)水泥石與砂石骨料的黏結(jié)強(qiáng)度。近年來(lái)，桂芬混凝土、橡膠混凝土成為提升混凝土的重要方法，相關(guān)的額研究顯示，混凝土的耐磨性能主要與混凝土的軸心抗拉強(qiáng)度密度以及混凝土的韌性相關(guān)，將廢舊的輪胎摻入混凝土中，能夠有效的提升混凝土的韌性，從而將破壞形式由脆性斷裂變?yōu)轫g性破壞，彎曲變形量和極限拉伸值明顯增大。本文的研究顯示，在抗壓強(qiáng)度相同的情況下，增加橡膠粉的體積分?jǐn)?shù)，能夠有效的提升混凝土的耐磨性能，本文根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T5150—2O01）推薦的試驗(yàn)方法，對(duì)混凝土材質(zhì)的耐磨性能進(jìn)行研究，為提升混凝土的耐磨性能提供依據(jù)。

1、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用的混凝土材料是C30強(qiáng)度的混凝土材料，同時(shí)采用本地區(qū)的石灰?guī)r碎石作為粗骨料，骨料的粒徑為10-25mm之間，采用細(xì)度模數(shù)為2.8的河沙作為砂石材質(zhì)，并且以廢舊輪胎作為耐磨材料。將廢舊的輪胎碾磨之后，將橡膠顆粒作為混凝土材質(zhì)的耐磨材料，從而提升混凝土的耐磨性能。采用JKH一3型低引氣高效減水劑。

1.2混凝土配合比

以C30的混凝土作為耐磨試驗(yàn)的參照材料，水泥標(biāo)號(hào)為42.5，水灰比0.41，含氣量3.0-4.0%之間，1m3的混凝土內(nèi)含有396kg水泥、594kg砂、1206kg石子、164.kg水和1.03kg引氣劑。采用普通硅酸鹽水泥作為原料，選擇表面粗糙的粗骨料，粒徑10-25mm，根據(jù)水泥級(jí)配制備混凝土試件，采用機(jī)械拌合、標(biāo)準(zhǔn)鋼模成型以及振搗密實(shí)制備試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。橡膠混凝土的配合比也與C30混凝土的配合比相同，保持其中的水泥、粗骨料以及水的永祥不便，采用不同的橡膠體積分?jǐn)?shù)，從而確定最終橡膠混凝土的耐磨性能。為了保證混凝土的性能，需要保證混凝土的坍落度相同。

1.3試驗(yàn)方法

為了做好耐磨性能的檢測(cè)，主要參考《混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5150—2001作為混凝土的耐磨性能試驗(yàn)方法，其中主要有三種方式測(cè)定混凝土的耐磨性能：（1）水下鋼球法，主要是采用標(biāo)準(zhǔn)鋼球作為磨損介質(zhì)，探討混凝土在水下的耐磨性能，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鋼球的耐磨性能，測(cè)算混凝土的相對(duì)抗磨性能；（2）圓環(huán)法，主要是對(duì)混凝土在含砂沖刷下進(jìn)行耐磨性能研究，通過(guò)測(cè)算沖刷前后的質(zhì)量損失，從而測(cè)定混凝土的耐磨性能；（3）風(fēng)砂槍法，將風(fēng)砂作為混凝土材料方式，并且測(cè)算高速含砂水下的混凝土耐磨性能。這三種試驗(yàn)方式均可研究混凝土的耐磨性能，而且各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中圓環(huán)法相對(duì)簡(jiǎn)單，而且測(cè)算方式直觀，本文采用圓環(huán)法測(cè)算混凝土材質(zhì)的耐磨性能。

混凝土工作的立方體抗壓強(qiáng)度試件尺寸為150mm×150 mm×150mm，力學(xué)性能試驗(yàn)按照GB/T50081_2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試，抗折強(qiáng)度所用試件尺寸為100mm×100 mm×400mm，試驗(yàn)結(jié)果乘相應(yīng)換算系數(shù)。

試驗(yàn)中的沖刷試驗(yàn)機(jī)的參數(shù)如下：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430r/min，內(nèi)徑202mm、高度60mm的網(wǎng)環(huán)；葉輪圓周轉(zhuǎn)速為14-3m/s，抗沖磨試件為外徑322mm。將標(biāo)準(zhǔn)石英砂與水作為磨損劑，而且每次加砂150g，加水1000mL，將試件沖洗后稱量，經(jīng)過(guò)沖磨后測(cè)定混凝土材質(zhì)的耐磨性能，計(jì)算混凝土的質(zhì)量磨損率。

1.4試驗(yàn)過(guò)程

為了了解沖磨態(tài)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，本文以100mm*100mm* 100mm的引氣混凝土試驗(yàn)為主，用以測(cè)定試件的耐磨性能，根據(jù)水工《混凝土試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5150—2001作為混凝土的耐磨性能試驗(yàn)方法繼續(xù)擰試驗(yàn)，主要的試驗(yàn)流程如下：（1）將試件從養(yǎng)護(hù)室內(nèi)取出并且在20℃的水中浸泡；浸泡四天后出去試件的表面水分并且稱重；（2）將試件放入沖刷試驗(yàn)機(jī)內(nèi)，并且調(diào)整沖磨試驗(yàn)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行耐磨性能測(cè)試。

2、試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1形態(tài)變化與質(zhì)量變化

混凝土是有水泥砂漿和粗骨料構(gòu)成的毛細(xì)多孔體，在耐磨試驗(yàn)中，試件表面發(fā)生破損，而且其表面的灰漿層剝落，隨著沖磨次數(shù)的增加，角部破損以及表面剝落情況逐漸加重，混凝土表面的砂漿與粗骨料開(kāi)始剝離，而且肉眼可見(jiàn)裂縫。通過(guò)對(duì)沖磨狀態(tài)下的混凝土質(zhì)量進(jìn)行稱重，每次稱重前需要擦拭混凝土試件的表面，從而對(duì)混凝土的抗凍性性能進(jìn)行了解，從而評(píng)估混凝土的等級(jí)。

采用對(duì)比試驗(yàn)法，隨著橡膠粉體積分?jǐn)?shù)增加，耐磨強(qiáng)度鑄造件增加，耐磨試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著橡膠粉體積分?jǐn)?shù)的增加而逐漸增大，質(zhì)量磨損率逐漸減小，當(dāng)橡膠粉體積分?jǐn)?shù)為15.0%時(shí)，抗沖磨強(qiáng)度增加到15.0h/（g/cm2）-1。耐磨試驗(yàn)的試件外觀變化也顯示橡膠混凝土的耐磨性能有所增強(qiáng)，在相同的沖磨條件下，C30的混凝土試件表面已經(jīng)顯露出許多石子，而橡膠混凝土表面未有石子露出，結(jié)果表明橡膠粉使混凝土的磨損量減小。

2.2機(jī)理分析

混凝土的磨損主要是由于水中的車輛做造成的，在含砂水流中，增強(qiáng)混凝土材質(zhì)的密度，能夠有效的提升混凝土的骨料密度，從而增強(qiáng)混凝土材質(zhì)的耐磨性能。公路混凝土的沖磨，首先是造成表面水泥水磨侵蝕，然后隨著沖刷次數(shù)的早呢更多，導(dǎo)致凸出骨料的磨損力大于凹陷處的骨料，從而產(chǎn)生空蝕作用，隨著沖刷量的增加，形成沖磨破壞。橡膠混凝土能夠增強(qiáng)混凝土的密度，同時(shí)隨著初期沖磨結(jié)束后，凸起處的混凝土除了石子與沙礫之外，還有橡膠粉顆粒，因?yàn)橄鹉z粉顆粒的彈性模量大，能夠吸收砂石的磨損力量，從而降低沖刷對(duì)混凝土材質(zhì)的影響，從而表現(xiàn)出較高的耐磨強(qiáng)度。

2.3結(jié)果分析

從理論上而言，橡膠混凝土的耐磨性能優(yōu)于混凝土的耐磨性能，因?yàn)橛绊懟炷恋哪湍バ阅艿囊驍?shù)，除了組成材料本身的耐磨性能之外，還與材料的結(jié)合方式以及密度、韌性相關(guān)，因此增強(qiáng)混凝土的韌性能夠有效增強(qiáng)混凝土的耐磨性能。砂粉混凝土是增強(qiáng)混凝土材質(zhì)的有效方式，在硅粉混凝土中摻入橡膠顆粒，將橡膠顆粒與混凝土混合均勻，從而發(fā)揮橡膠吸收能量的作用，能夠有效的增強(qiáng)混凝土的耐磨性能。而橡膠能夠有效的提升混凝土的韌性，從而增強(qiáng)混凝土的耐磨性能，對(duì)于我國(guó)的公路工程而言，具有重要的意義。

3、結(jié)論

（1）橡膠混凝土的耐磨試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然橡膠顆粒能夠降低混凝土的抗壓強(qiáng)度，但是能夠提升混凝土的早期耐磨強(qiáng)度，降低質(zhì)量磨損率。

（2）增加混凝土中的橡膠體積分?jǐn)?shù)，能夠提升混凝土的耐磨強(qiáng)度，而當(dāng)體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，橡膠混凝土的強(qiáng)度為C30混凝土的2.16倍。

參考文獻(xiàn)

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