混凝土耐磨性能檢測與研究

【摘要】對于混凝土材質(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。本文對于混凝土材質(zhì)的耐磨性能進行研究，采用橡膠粉、合理的配合比等方式提升混凝土的耐磨性能。通過耐磨性能的研究，試驗結(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，從而增強公路工程的使用價值。

【關(guān)鍵詞】混凝土；材質(zhì)；耐磨

混凝土是我國建筑材料的重要材料，對于公路工程而言，在充分考慮混凝土強度及其他力學性能以外，對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混凝土表面的沖磨影響，避免因為破壞公路工程。根據(jù)調(diào)查顯示，因為公路的車輛含量多，長期的沖刷磨影響公路工程，嚴重的建筑物表面出現(xiàn)大面積剝蝕破壞，導致公路工程的維護成本增加。因此為了提升公路工程的使用價值，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，耐磨性能相對較好，因此為了提升混凝土的耐磨性能，需要選擇高強度耐磨骨料，組成材料的抗沖磨性能，應盡量選用高強耐磨骨料，提高骨料在混凝土中的比例；盡量提高水泥石的強度，設法改善增強水泥石與砂石骨料的黏結(jié)強度。近年來，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，在抗壓強度相同的情況下，增加橡膠粉的體積分數(shù)，能夠有效的提升混凝土的耐磨性能，本文根據(jù)《水工混凝土試驗規(guī)程》（DL/T5150—2O01）推薦的試驗方法，對混凝土材質(zhì)的耐磨性能進行研究，為提升混凝土的耐磨性能提供依據(jù)。

1、試驗設計

1.1試驗材料

試驗所用的混凝土材料是C30強度的混凝土材料，同時采用本地區(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的參照材料，水泥標號為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)水泥級配制備混凝土試件，采用機械拌合、標準鋼模成型以及振搗密實制備試件，在標準養(yǎng)護室內(nèi)養(yǎng)護。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數(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試驗方法

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

混凝土工作的立方體抗壓強度試件尺寸為150mm×150 mm×150mm，力學性能試驗按照GB/T50081_2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行測試，抗折強度所用試件尺寸為100mm×100 mm×400mm，試驗結(jié)果乘相應換算系數(shù)。

試驗中的沖刷試驗機的參數(shù)如下：電動機轉(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。將標準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)過沖磨后測定混凝土材質(zhì)的耐磨性能，計算混凝土的質(zhì)量磨損率。

1.4試驗過程

為了了解沖磨態(tài)對混凝土強度的影響，本文以100mm*100mm* 100mm的引氣混凝土試驗為主，用以測定試件的耐磨性能，根據(jù)水工《混凝土試驗規(guī)程》DL/T5150—2001作為混凝土的耐磨性能試驗方法繼續(xù)擰試驗，主要的試驗流程如下：（1）將試件從養(yǎng)護室內(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機內(nèi)，并且調(diào)整沖磨試驗設備的參數(shù)進行耐磨性能測試。

2、試驗結(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)成的毛細多孔體，在耐磨試驗中，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始剝離，而且肉眼可見裂縫。通過對沖磨狀態(tài)下的混凝土質(zhì)量進行稱重，每次稱重前需要擦拭混凝土試件的表面，從而對混凝土的抗凍性性能進行了解，從而評估混凝土的等級。

采用對比試驗法，隨著橡膠粉體積分數(shù)增加，耐磨強度鑄造件增加，耐磨試驗結(jié)果顯示，隨著橡膠粉體積分數(shù)的增加而逐漸增大，質(zhì)量磨損率逐漸減小，當橡膠粉體積分數(shù)為15.0%時，抗沖磨強度增加到15.0h/（g/cm2）-1。耐磨試驗的試件外觀變化也顯示橡膠混凝土的耐磨性能有所增強，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混凝土的密度，同時隨著初期沖磨結(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，因為橡膠粉顆粒的彈性模量大，能夠吸收砂石的磨損力量，從而降低沖刷對混凝土材質(zhì)的影響，從而表現(xiàn)出較高的耐磨強度。

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，因為影響混凝土的耐磨性能的因數(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)，因此增強混凝土的韌性能夠有效增強混凝土的耐磨性能。砂粉混凝土是增強混凝土材質(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，從而增強混凝土的耐磨性能，對于我國的公路工程而言，具有重要的意義。

3、結(jié)論

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

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

參考文獻

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