影响水泥混凝土耐磨性的主要因素
一、抗压强度与耐磨性
混凝土的抗压强度和磨损系数之间的关系,如图1所示。
图1 抗压强度与磨损系数关系
抗压强度越高,磨损系数成指数关系降低。卵石混凝土相对于碎石混凝土向耐磨性大这一侧移动。
这是因碎石表面粗糙,容易磨损,砂浆—碎石之间的粘结力强,抗压强度大;而卵石,表面光滑不容易磨损,砂浆与骨料的粘结力小,抗压强度低。所以卵石混凝土的曲线向耐磨性高的一侧移动。碎石的粘结力大,拔出来难,但容易被削平。综合考虑,即使磨损系数稍大些,与卵石相比还是碎石更能适应于高耐磨性的混凝土。无论是砂浆部分也好,粗骨料(碎石)也好,要想得到均匀的磨损,其抗压强度要在80~90MPa以上。
图2 混凝土(C)与砂浆(M)的磨损系数
对于砂浆,由于碎石混凝土的曲线收敛,抗压强度为130MPa以上的砂浆,其耐磨损性能比碎石混凝土大得多。图2是湿式护坡砂浆与抗压强度110~140MPa的混凝土的磨损试验比较。砂浆的强度为153MPa,比混凝土抗压强度高20~30MPa。其磨损系数比混凝土低。但如进一步提高砂浆的抗压强度达175MPa时,这时砂浆具有更优异的耐磨性。
二、骨料的最大粒径和耐磨性
由于骨料从混凝土中被拔出来,磨耗继续进行下去,进入孔穴中的砂砾由于高速水流而转动,使混凝土受到洗挖,结构物本身的安全性由于缺陷损伤而受影响。因此,粗骨料的最大粒径(Dmax)的选择是很重要的。
当单方混凝土的水泥用量及水胶比(W/B)一定时,改变Dmax时,磨损系数如图3所示。不管单方水泥量多少,Dmax为25mm时磨损系数最低。抗压强度越低,砂浆部分容易削弱,单方水泥量少的混凝土更加明显。
图3 最大粒径与磨损系数关系
三、砂率(S/a)和耐磨性
砂率低时粗骨料占有的面积大,混凝土强度低时,其耐磨性能由粗骨料承担,对耐磨是有利的。
Dmax25mm的碎石和卵石的混凝土,坍落度一定,对某单方水泥用量的混凝土,改变其砂率时,S/a和磨损系数的关系如图4所示。无底是卵石或碎石,水泥用量400kg/cm3以下,S/a越小磨损系数降低;水泥用量450kg/cm3以上时,S/a在30%左右,磨损系数达最小值。而且使用碎石混凝土时,单方混凝土中的水泥用量越多,更加明显。
图4 砂率与磨损系数关系
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