水泥稳定再生混合料收缩性能研究

2010-08-21刘君明蔺宝尤

山西建筑 2010年10期

刘君明蔺宝尤伟

近些年来,旧水泥混凝土路面再生利用技术在全国尤其是广西、贵州等南部省份得到广泛应用。利用旧水泥混凝土路面生成再生骨料一方面是将旧水泥混凝土路面破碎,添加其他材料施工,作为新路面结构的基层或垫层;另一方面是生成骨料后直接用于拌制再生混凝土。废弃混凝土的再生利用,不仅能变废为宝,而且还能缓解公路改建对环境造成的不利影响,降低工程造价,具有良好的社会效益和经济效益[1]。

水泥混凝土的收缩性能是指混凝土在凝结硬化与使用过程中,在无外力、无侵蚀性介质的作用下,因化学反应、湿度、温度等因素而造成的体积缩小[2]。本文通过将广西国道G323桂林段水泥路面碎石化项目上产生的再生骨料移至室内进行试验的方法研究了再生混合料的干缩性能和温缩性能。

1 收缩性能试验

1.1 配合比设计

1.1.1 级配组成

将旧水泥混凝土块填入鄂式破碎机进行初次破碎,再将一次破碎后的较大粒径集料再次填入破碎机进行二次破碎,将经过两次破碎得到的再生骨料进行筛分试验,得到筛分结果,见表1,经比较,该结果基本满足《公路沥青路面设计规范》[4]中规定的水泥稳定类骨架密实型基层级配范围要求。

表1 级配组成表

1.1.2 击实试验

按照JTJ 057-94公路工程无机结合料稳定材料试验规范[5]选择3%,4%,5%,6%四个水泥剂量,采用重型击实试验方法确定最佳含水量和最大干密度,结果见表2。

表2 击实试验结果

1.2 干缩试验

本文依据JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[6]中T0566水泥混凝土干缩试验方法测试各组试件的干缩性能,具体办法如下:试件尺寸为100 mm×100 mm×400 mm,预埋铜头,试件成型后放置在标准养护室中养护24 h后拆模,然后移至标准养护室中养护2 d,接着取出擦去其表面水分并用比长仪测量其初始长度,而后放入干缩养护室中养护,从移入干缩室日起计算,每隔7 d测定试件长度,直至56 d为止。各龄期的干缩率St按下式计算:其中,L0为初始测量读数,mm;Lt为某龄期的测量读数,mm;L为试件有效长度,mm(混凝土试件的长度减去钢钉埋入深度)。

以三条试件干缩率的平均值作为结果,如果有一条干缩率超过中间值15%时,取中间值作为试件的干缩结果;当有两条试件超过中间值15%时,重新试验。试验结果见图1。

从图1可以得出如下结论:1)各水泥掺量的水泥稳定再生料干缩率随龄期的增长而逐渐变大,但前28 d增长较迅速,28 d后逐渐趋于缓慢,说明控制水泥稳定再生料干缩性能的关键时间在浇筑水泥后28 d内。2)水泥剂量越小,干缩率越大,水泥剂量为3%的干缩率大约是4%的1.2倍,5%的1.4倍,6%的2倍。从干缩性能的角度看,水泥的最佳掺量为6%。

1.3 温缩试验

水泥基材由固相、液相和气相组成。三相在降温过程中相互作用,使水泥基材产生体积收缩即温缩。试验采用测量温缩系数的方式研究水泥稳定再生料的温缩性能。

采用振动压实成型的方法制作1组10 cm×10 cm×40 cm的中梁试件,试件成型后放入养护室养护。将进行温缩试验的试件在(20±2)℃恒温下养生7 d后取出,立刻密封保持其含水量不变放在玻璃台上,试验温度为-20℃～60℃,每隔10℃为一个区间,每个区间恒温8 h,立刻放到玻璃台上并在两边架上千分表在室温下放8 h,如此循环直到60℃。公式如下:。其中,ΔS为试件从初始温度T0升温至测试温度 T时的变形量,mm,即ΔS=Ls-L0;L为试件的有效长度;ΔT为温度变化量。试验结果见图2。

从图2可以得出如下结论:1)温度收缩系数随水泥剂量的增加而减小,各水泥掺量的水泥稳定再生料温缩系数与温度变化规律相似,表明温度较水泥掺量对其温缩系数影响要大。2)温度在0℃以下,温缩系数在温度为-10℃时达到最大值;温度在 0℃以上,温缩系数在温度为30℃时达到最大值。表明-10℃和30℃为温缩系数的控制点,对于一年中较长时间保持在这两个温度的地区,在进行水泥路再生利用项目时,应注意防温缩处理措施。