路面再生混凝土干燥收縮性能試驗(yàn)研究

劉 燦

（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510650）

混凝土在硬化過程中體積會(huì)縮小，這是混凝土材料的自身特點(diǎn)。無論是普通還是再生混凝土，其干燥收縮都易引起構(gòu)件開裂，影響耐久性能。所以混凝土的干燥收縮必須引起足夠重視。

由于再生集料的加入使得再生混凝土的微觀結(jié)構(gòu)比普通混凝土更為復(fù)雜。來源不同的再生粗骨料性能差異較大，耐久性試驗(yàn)方法各異[1]。Eguchi 等認(rèn)為當(dāng)再生骨料本身彈性模量較低、干縮變形較大時(shí)，會(huì)使再生混凝土干燥收縮變形增大；干燥初期再生混凝土干縮變形受再生骨料水分流失影響不大，而后期其干縮變形則受再生骨料水分的散失影響較大。也有研究表明，相比普通混凝土而言，再生混凝土的收縮變形增加0～100%。Coguillat、Ravindrarajah 等認(rèn)為，當(dāng)再生混凝土中再生粗、細(xì)集料替代率為100%時(shí)，其收縮變形將顯著增大[2]。不同學(xué)者的試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容不同，試驗(yàn)結(jié)果不具可比性，且結(jié)論存在不一致甚至相悖的情況。因此，有必要就再生混凝土的耐久性能作進(jìn)一步研究。

本研究主要以廣清高速等公路修復(fù)中產(chǎn)生的廢舊混凝土路面板為原材料進(jìn)行破碎加工，配置了4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa 四種彎拉強(qiáng)度混凝土，按照相關(guān)試驗(yàn)要求，進(jìn)行了再生混凝土干燥收縮性能研究。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

綜合考慮再生粗集料取代率分別為0%、20%、40%、60%、80%、100%的各種情況，基于路面彎拉強(qiáng)度分別為4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，并配制了24 組共72 塊棱柱體試塊（試塊尺寸：150mm×150mm×515mm）[3]。

目前，有關(guān)混凝土收縮的試驗(yàn)方法在國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中較多，如我國國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082-2009）、交通部標(biāo)準(zhǔn)《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ270-98）以及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T5150-2001）均對(duì)混凝土收縮變形測(cè)試方法進(jìn)行了規(guī)定；而在國外標(biāo)準(zhǔn)中，歐洲EN、美國ASTM、英國BS、日本JIS 等都有規(guī)定混凝土收縮變形測(cè)試方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。各國標(biāo)準(zhǔn)的耐久性試驗(yàn)方法不完全相同，主要區(qū)別在于測(cè)量混凝土自由收縮的試驗(yàn)方法[4]。

本研究試驗(yàn)按照國標(biāo)GB/T 50082-2009 接觸法進(jìn)行[5]，將再生混凝土試塊放在自然條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在試塊上下兩端的中心用環(huán)氧樹脂膠將銅軸粘貼，待其凝結(jié)牢固后，用混凝土收縮儀測(cè)定其當(dāng)天以及3d、7d、28d、60d、90d 在沒有受到荷載作用時(shí)的尺寸，計(jì)算出棱柱體試塊長度的減小值，以此反映再生骨料混凝土的收縮現(xiàn)象。

2 試驗(yàn)結(jié)果

依據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50082-2009），本研究針對(duì)配制的再生混凝土的干縮變形試驗(yàn)得出表1 所示數(shù)據(jù)。

表1 再生混凝土干縮變形試驗(yàn)值

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

基于以上試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行不同再生粗骨料摻量時(shí)再生混凝土齡期與收縮值關(guān)系分析，以及不同再生混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度時(shí)再生混凝土齡期與收縮值關(guān)系分析，分別如圖1、圖2 所示。

3.1 不同再生粗骨料摻量時(shí)再生混凝土齡期與收縮值關(guān)系

由圖1 可知，再生混凝土的干縮變形大于同等級(jí)強(qiáng)度普通混凝土。其基本規(guī)律為：再生混凝土的干縮變形隨再生粗骨料摻量的增加而增大，但再生粗骨料摻量在40%以下時(shí)，干縮變形增量在25%以內(nèi)，可以滿足水泥混凝土路面施工要求[6]；隨著試驗(yàn)齡期的增加，再生混凝土收縮率逐漸增大。0-28d 再生混凝土棱柱體試塊的收縮速率較大、曲線陡峭、斜率較大。28-60d 再生混凝土收縮速率變小，但收縮仍在增長。其曲線坡度減緩、斜率減小。60d 后，曲線基本與水平軸持平，再生混凝土收縮趨于穩(wěn)定。這是由于剛開始時(shí)再生混凝土中水分散失，水泥水化消耗了棱柱體試塊內(nèi)部水分，致密水化物生成，混凝土液相與固相總體積減小導(dǎo)致混凝土前期收縮。后期收縮的主要影響因素是再生混凝土中水泥水化作用的難易程度，混凝土孔隙被固體水化物填充，水泥石的密實(shí)性提高，空隙率降低，水化反應(yīng)變緩，收縮速率減小。

圖1 不同再生粗骨料摻量時(shí)再生混凝土收縮與齡期關(guān)系

圖2 不同設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度時(shí)再生混凝土收縮值與齡期關(guān)系

3.2 不同再生混凝土設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度時(shí)再生混凝土齡期與收縮值關(guān)系

由圖2 可知，當(dāng)再生粗骨料摻量為40%時(shí)，四種設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度的再生混凝土各齡期收縮值差別不大；而當(dāng)再生粗骨料摻量為100%時(shí)，四種設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度的再生混凝土各齡期收縮值隨再生混凝土強(qiáng)度增大而增大。

4 結(jié)論

混凝土產(chǎn)生收縮變形主要是由于水泥砂漿收縮，其粗骨料對(duì)水泥砂漿的收縮變形起抑制作用。但再生粗骨料的彈性模量較天然粗骨料小，且再生粗骨料表層的舊水泥砂漿吸水后產(chǎn)生收縮，其抑制作用降低，導(dǎo)致再生混凝土的干縮變形比同強(qiáng)度級(jí)別混凝土大。

其基本規(guī)律為：（1）再生混凝土的干縮變形隨再生粗骨料摻量的增加而增大，但再生粗骨料摻量在40%以下時(shí)，干縮變形增量在25%以內(nèi)，可滿足水泥混凝土路面施工要求；（2）隨著試驗(yàn)齡期的增加，再生混凝土的收縮率逐漸增大；（3）當(dāng)再生粗骨料摻量為40%時(shí)，各設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度再生混凝土不同齡期收縮值差別不大；（4）當(dāng)再生粗骨料摻量為100%時(shí)，其收縮值隨再生混凝土強(qiáng)度增大而增大。