路面再生混凝土干燥收縮性能試驗研究

劉 燦

（廣東交通職業技術學院，廣東 廣州 510650）

混凝土在硬化過程中體積會縮小，這是混凝土材料的自身特點。無論是普通還是再生混凝土，其干燥收縮都易引起構件開裂，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構比普通混凝土更為復雜。來源不同的再生粗骨料性能差異較大，耐久性試驗方法各異[1]。Eguchi 等認為當再生骨料本身彈性模量較低、干縮變形較大時，會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 等認為，當再生混凝土中再生粗、細集料替代率為100%時，其收縮變形將顯著增大[2]。不同學者的試驗設計內容不同，試驗結果不具可比性，且結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一步研究。

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

1 試驗設計

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，基于路面彎拉強度分別為4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa進行了配合比設計，并配制了24 組共72 塊棱柱體試塊（試塊尺寸：150mm×150mm×515mm）[3]。

目前，有關混凝土收縮的試驗方法在國內外標準中較多，如我國國家標準《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T 50082-2009）、交通部標準《水運工程混凝土試驗規程》（JTJ270-98）以及電力行業標準《水工混凝土試驗規程》（DL/T5150-2001）均對混凝土收縮變形測試方法進行了規定；而在國外標準中，歐洲EN、美國ASTM、英國BS、日本JIS 等都有規定混凝土收縮變形測試方法的相關標準。各國標準的耐久性試驗方法不完全相同，主要區別在于測量混凝土自由收縮的試驗方法[4]。

本研究試驗按照國標GB/T 50082-2009 接觸法進行[5]，將再生混凝土試塊放在自然條件下進行養護，在試塊上下兩端的中心用環氧樹脂膠將銅軸粘貼，待其凝結牢固后，用混凝土收縮儀測定其當天以及3d、7d、28d、60d、90d 在沒有受到荷載作用時的尺寸，計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象。

2 試驗結果

依據《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T 50082-2009），本研究針對配制的再生混凝土的干縮變形試驗得出表1 所示數據。

表1 再生混凝土干縮變形試驗值

3 試驗結果分析

基于以上試驗結果，進行不同再生粗骨料摻量時再生混凝土齡期與收縮值關系分析，以及不同再生混凝土設計彎拉強度時再生混凝土齡期與收縮值關系分析，分別如圖1、圖2 所示。

3.1 不同再生粗骨料摻量時再生混凝土齡期與收縮值關系

由圖1 可知，再生混凝土的干縮變形大于同等級強度普通混凝土。其基本規律為：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，干縮變形增量在25%以內，可以滿足水泥混凝土路面施工要求[6]；隨著試驗齡期的增加，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定。這是由于剛開始時再生混凝土中水分散失，水泥水化消耗了棱柱體試塊內部水分，致密水化物生成，混凝土液相與固相總體積減小導致混凝土前期收縮。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，水泥石的密實性提高，空隙率降低，水化反應變緩，收縮速率減小。

圖1 不同再生粗骨料摻量時再生混凝土收縮與齡期關系

圖2 不同設計彎拉強度時再生混凝土收縮值與齡期關系

3.2 不同再生混凝土設計彎拉強度時再生混凝土齡期與收縮值關系

由圖2 可知，當再生粗骨料摻量為40%時，四種設計彎拉強度的再生混凝土各齡期收縮值差別不大；而當再生粗骨料摻量為100%時，四種設計彎拉強度的再生混凝土各齡期收縮值隨再生混凝土強度增大而增大。

4 結論

混凝土產生收縮變形主要是由于水泥砂漿收縮，其粗骨料對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生收縮，其抑制作用降低，導致再生混凝土的干縮變形比同強度級別混凝土大。

其基本規律為：（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，干縮變形增量在25%以內，可滿足水泥混凝土路面施工要求；（2）隨著試驗齡期的增加，再生混凝土的收縮率逐漸增大；（3）當再生粗骨料摻量為40%時，各設計彎拉強度再生混凝土不同齡期收縮值差別不大；（4）當再生粗骨料摻量為100%時，其收縮值隨再生混凝土強度增大而增大。