淺談鋼筋混凝土貯庫庫壁磨損原因及耐磨措施

嚴昭君　高飛

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

淺談鋼筋混凝土貯庫庫壁磨損原因及耐磨措施

嚴昭君高飛

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（450002）

鋼筋混凝土的材料特性及工藝生產(chǎn)特點，在工廠生產(chǎn)使用中，鋼筋混凝土庫壁磨損不可避免。文章將結(jié)合規(guī)范手冊及工程使用現(xiàn)狀來分析鋼筋混凝土貯庫庫壁磨損情況及耐磨措施。

混凝土庫壁；貯料；磨損；耐磨

在水泥廠中，鋼筋混凝土筒倉應用廣泛，用來儲存原料、熟料、成品水泥等，亦可用于卸料、收料、配料、給料、均化。在工廠生產(chǎn)使用中，鋼筋混凝土庫壁磨損不可避免。情況輕者，庫壁鋼筋的混凝土保護層磨損造成鋼筋裸露；情況嚴重的，庫壁受力筋磨損給庫體造成極大安全隱患。文章將結(jié)合規(guī)范手冊及工程使用現(xiàn)狀來分析鋼筋混凝土貯庫庫壁磨損情況及耐磨措施。

1　庫壁磨損分析

庫壁的磨損原因及磨損狀況與多方面的條件有關。裝貯不同散料的筒倉以及在同一筒倉內(nèi)的不同部位，筒倉內(nèi)表面的磨損程度是不相同的，這主要與貯料的重力密度、顆粒大小、粒徑硬度、落料高度、進出料方式以及貯料的運動狀態(tài)等因素有關。

貯料與庫壁的摩擦引起庫壁混凝土的磨損，而頻繁的進出料加速了磨損。貯料重力密度越大、顆粒越大、粒徑硬度越大，庫壁的磨損越嚴重。

在同一筒倉內(nèi)的不同部位，筒倉內(nèi)表面的磨損程度也并不相同，這種不均勻磨損主要與進出料方式、物料入庫角度等因素有關。物料入庫前一般是通過皮帶輸送機輸送至庫頂而入庫，或是用提升機提升至庫頂而入庫。不管哪種方式，最終一般通過皮帶或斜槽送入庫中心落料口，物料入庫后運動軌跡為平拋運動，物料即將落到庫錐體時，物料已經(jīng)偏離了庫中心，庫內(nèi)存料越少，落料點偏離中心越遠，越靠近對面庫壁。由于落料點不在庫中心，下料時物料對庫壁的磨損就會不同，越靠近磨損越快。此外，目前工廠中有不少使用庫側(cè)卸料，造成卸料口物料流量增加，料口上方附近的庫壁磨損加大，使局部磨損加劇。

2　混凝土庫壁磨損防治

鑒于混凝土庫壁磨損對筒倉安全及使用的不利影響，設計時，應采取措施避免或減少磨損的發(fā)生。在滿足工藝使用要求的前提下，應根據(jù)不同的情況采用不同的耐磨做法。以下將列舉各種耐磨做法的特點及使用情況。

2.1砂漿或混凝土保護層

這類耐磨措施分為普通水泥砂漿抹面、石英砂漿、鐵屑砂漿、鐵鋼砂混凝土、加厚混凝土保護層等。各做法特點如下。

普通水泥砂漿。我國最早設計的鋼筋混凝土筒倉，基本沒有專設的內(nèi)襯，通常是在倉內(nèi)壁抹一層砂漿作為內(nèi)襯，當貯倉中有較高的潮氣時水泥砂漿可防潮。這種做法簡便易行且造價低，但砂漿的強度等級遠沒有混凝土高，且由于結(jié)合不好，用不了多久就會脫落，不但起不到內(nèi)襯的作用，反而帶來更多的麻煩。這種耐磨做法目前已經(jīng)很少使用，特別是對于耐磨有較高要求的筒倉基本不會使用。

石英砂漿。它是指用水泥與石英砂共同配制而成的涂抹材料。石英砂漿與鐵屑砂漿相比，耐酸度比鐵屑砂漿高得多，磨耗率及抗壓強度也較鐵屑砂漿為好。石英砂漿適用作貯存小顆粒貯料的倉底，其參考配合比為：作耐磨層用1∶1.8～1∶2.5（水泥∶石英砂），作耐磨抗沖擊用1∶1.2～1∶1.8（水泥∶石英砂）。因為石英粉塵對人體的危害性，工程中應慎重使用石英砂漿，有條件的宜避免使用。

鐵屑砂漿。它是指使用一部分去油污垢的鐵屑（或鋼屑）作為基礎集料，加以水泥、砂共同配制而成的涂抹材料。鐵屑砂漿具有強度高、耐磨性能好和導熱好的特點，作為耐磨內(nèi)襯，其施工操作簡單、工期短，因此在目前實際工程中應用較廣。鐵屑砂漿配合比（重量比）1∶0.3∶1.5或1∶0.4∶1.0（水泥∶砂∶金屬摻合料），其水灰比應不超過0.6。如果加配適當?shù)匿摻z網(wǎng)，還可承受一定的沖擊力。

鐵鋼砂砂漿。它是由水、水泥和鐵鋼砂按重量配合比0.35∶1.00∶3.00配制而成的砂漿。鐵鋼砂是新型耐磨材料，由天然鐵礦石制成，主要成分是三氧化鐵。鐵鋼砂砂漿作為耐磨層，具有抗壓強度高、耐磨強度高、摩擦系數(shù)小的特點，同時施工操作簡單、工期短，因此在目前實際工程中也應用廣泛。與鐵屑砂漿類似，鐵鋼砂在潮濕環(huán)境中或用于接觸含水率較大的貯料時，也會存在銹蝕的隱患，因此需定期更換耐磨層。

加厚混凝土保護層。倉壁或倉底受貯料沖磨輕微的部位，可將受力鋼筋的混凝土保護層加厚20 mm兼作內(nèi)襯。這樣做便于施工，表面層與結(jié)構層混凝土也能很好的結(jié)合，同時也能滿足對耐磨層要求不高的筒倉使用。但因為混凝土層本身耐磨強度不高，且會加大混凝土倉壁的厚度，對配筋計算產(chǎn)生影響，裂縫寬度驗算時需加大配筋量。所以這種做法單獨使用的較少，工程中有時會配合其他耐磨涂料一起使用。

2.2高強度耐磨料

高強度耐磨料是一種含有復合外加劑和高分子聚合物等原材料，經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的具有合理級配的特種干混耐磨料，具有耐磨強度高、抗沖擊能力強、抗壓強度高、施工便捷、易于修補的特點。高強度耐磨料工程造價略高于鐵屑砂漿、鋼砂混凝土，而低于鑄石板、微晶板、鋼板等內(nèi)襯板。這種材料中較常見的如NVCGM高強耐磨料、耐磨型預混高致密性砂漿等。

2.3內(nèi)襯板

1）鑄石板是以天然巖石（如輝綠巖、玄武巖等）或工業(yè)廢渣為原料，加入一定的附加劑經(jīng)溶化、澆鑄、結(jié)晶、退火等工序加工而成的一種非金屬耐腐蝕材料。鑄石板具有結(jié)構緊密、吸水率小、抗壓強度高、耐磨性好（比普通鋼板高幾倍）、抗腐蝕性好（在各種酸液中幾乎不被腐蝕）的特點。

2）壓延微晶板是利用高爐礦渣為主的材料經(jīng)高溫熔化、壓延、晶化及退火而成的板材。壓延微晶板具有高耐磨、耐腐蝕、耐沖擊、摩擦系數(shù)低特點。鑄石板及壓延微晶板作為耐磨內(nèi)襯板，能很好地滿足耐磨要求，適用于庫壁耐磨；但因同屬于脆性材料，具有較高的硬度，脆性較大，不宜承受過大的沖擊荷載，用于筒倉底部等直接承受貯料沖擊區(qū)應慎重選擇。

鑄石板及壓延微晶板施工中用呋喃膠泥粘接，拼裝而成。施工操作較涂料類耐磨層復雜，需專業(yè)施工人員操作。

3）鋼板是一種應用較廣的內(nèi)襯材料，它的抗沖擊和耐磨性能均較好，施工維修較簡便。一般鋼板，厚度≤20mm常用于貯料粒徑＜50mm的貯倉倉底?？紤]鋼板的更換，預埋鋼板不宜太薄。厚鋼板，厚度≥20mm（包括錳鋼板、鑄鋼板），適用于貯料粒徑50～250mm礦石貯料倉。

因為鋼板自重大，成本高，所以工程中很少大面積用其作耐磨層，而是一般用在下料口周邊等局部區(qū)域。

2.4鋼構件內(nèi)襯

1）鋼軌內(nèi)襯

鋼軌內(nèi)襯用在貯料粒度較大的貯倉中，通常應用在貯倉的直接沖擊區(qū)和單斜倉前壁受磨損最厲害的地方。鋼軌鋪設方向應和貯料流動方向一致。因在生產(chǎn)中鋼軌沿長方向的磨損程度不同，鋪設鋼軌時，應預先將鋼軌在埋件處切斷，以便分段更換。鋪設在斜壁上的鋼軌通常都把它焊死。

2）槽鋼內(nèi)襯

槽鋼內(nèi)襯和鋼軌內(nèi)襯類似，多是應用在庫側(cè)卸料口周邊等受磨損嚴重的區(qū)域。施工時先在庫壁相應區(qū)域埋上豎向鋼板，然后通過鋼支托將水平向的槽鋼焊接固定于鋼板。用槽鋼來緩沖抵消物料對庫壁的沖擊磨損。槽鋼內(nèi)襯構造見圖1。

圖1　槽鋼內(nèi)襯構造

2.5死料

死料指貯倉內(nèi)無法流動也無法使用的貯料。死料做內(nèi)襯是使倉底免受直接沖擊作用的有效措施之一，有時也是一種最簡便最廉價的內(nèi)襯材料，故當條件允許時應優(yōu)先考慮以死料作為內(nèi)襯。

3　結(jié)語

造成鋼筋混凝土筒倉庫壁混凝土磨損的原因是多方面的，設計時應結(jié)合工藝設計、貯料特性及使用情況等因素采取最合適的耐磨措施。

［1］貯倉結(jié)構設計手冊［M］.中國建筑工業(yè)出版社，1999.

［2］GB50077-2003，鋼筋混凝土筒倉設計規(guī)范［S］.