路面再生混凝土干燥收缩性能试验研究

刘 灿

（广东交通职业技术学院，广东 广州 510650）

混凝土在硬化过程中体积会缩小，这是混凝土材料的自身特点。无论是普通还是再生混凝土，其干燥收缩都易引起构件开裂，影响耐久性能。所以混凝土的干燥收缩必须引起足够重视。

由于再生集料的加入使得再生混凝土的微观结构比普通混凝土更为复杂。来源不同的再生粗骨料性能差异较大，耐久性试验方法各异[1]。Eguchi 等认为当再生骨料本身弹性模量较低、干缩变形较大时，会使再生混凝土干燥收缩变形增大；干燥初期再生混凝土干缩变形受再生骨料水分流失影响不大，而后期其干缩变形则受再生骨料水分的散失影响较大。也有研究表明，相比普通混凝土而言，再生混凝土的收缩变形增加0～100%。Coguillat、Ravindrarajah 等认为，当再生混凝土中再生粗、细集料替代率为100%时，其收缩变形将显著增大[2]。不同学者的试验设计内容不同，试验结果不具可比性，且结论存在不一致甚至相悖的情况。因此，有必要就再生混凝土的耐久性能作进一步研究。

本研究主要以广清高速等公路修复中产生的废旧混凝土路面板为原材料进行破碎加工，配置了4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa 四种弯拉强度混凝土，按照相关试验要求，进行了再生混凝土干燥收缩性能研究。

1 试验设计

综合考虑再生粗集料取代率分别为0%、20%、40%、60%、80%、100%的各种情况，基于路面弯拉强度分别为4.0MPa、4.5MPa、5.0MPa、5.5MPa进行了配合比设计，并配制了24 组共72 块棱柱体试块（试块尺寸：150mm×150mm×515mm）[3]。

目前，有关混凝土收缩的试验方法在国内外标准中较多，如我国国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009）、交通部标准《水运工程混凝土试验规程》（JTJ270-98）以及电力行业标准《水工混凝土试验规程》（DL/T5150-2001）均对混凝土收缩变形测试方法进行了规定；而在国外标准中，欧洲EN、美国ASTM、英国BS、日本JIS 等都有规定混凝土收缩变形测试方法的相关标准。各国标准的耐久性试验方法不完全相同，主要区别在于测量混凝土自由收缩的试验方法[4]。

本研究试验按照国标GB/T 50082-2009 接触法进行[5]，将再生混凝土试块放在自然条件下进行养护，在试块上下两端的中心用环氧树脂胶将铜轴粘贴，待其凝结牢固后，用混凝土收缩仪测定其当天以及3d、7d、28d、60d、90d 在没有受到荷载作用时的尺寸，计算出棱柱体试块长度的减小值，以此反映再生骨料混凝土的收缩现象。

2 试验结果

依据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T 50082-2009），本研究针对配制的再生混凝土的干缩变形试验得出表1 所示数据。

表1 再生混凝土干缩变形试验值

3 试验结果分析

基于以上试验结果，进行不同再生粗骨料掺量时再生混凝土龄期与收缩值关系分析，以及不同再生混凝土设计弯拉强度时再生混凝土龄期与收缩值关系分析，分别如图1、图2 所示。

3.1 不同再生粗骨料掺量时再生混凝土龄期与收缩值关系

由图1 可知，再生混凝土的干缩变形大于同等级强度普通混凝土。其基本规律为：再生混凝土的干缩变形随再生粗骨料掺量的增加而增大，但再生粗骨料掺量在40%以下时，干缩变形增量在25%以内，可以满足水泥混凝土路面施工要求[6]；随着试验龄期的增加，再生混凝土收缩率逐渐增大。0-28d 再生混凝土棱柱体试块的收缩速率较大、曲线陡峭、斜率较大。28-60d 再生混凝土收缩速率变小，但收缩仍在增长。其曲线坡度减缓、斜率减小。60d 后，曲线基本与水平轴持平，再生混凝土收缩趋于稳定。这是由于刚开始时再生混凝土中水分散失，水泥水化消耗了棱柱体试块内部水分，致密水化物生成，混凝土液相与固相总体积减小导致混凝土前期收缩。后期收缩的主要影响因素是再生混凝土中水泥水化作用的难易程度，混凝土孔隙被固体水化物填充，水泥石的密实性提高，空隙率降低，水化反应变缓，收缩速率减小。

图1 不同再生粗骨料掺量时再生混凝土收缩与龄期关系

图2 不同设计弯拉强度时再生混凝土收缩值与龄期关系

3.2 不同再生混凝土设计弯拉强度时再生混凝土龄期与收缩值关系

由图2 可知，当再生粗骨料掺量为40%时，四种设计弯拉强度的再生混凝土各龄期收缩值差别不大；而当再生粗骨料掺量为100%时，四种设计弯拉强度的再生混凝土各龄期收缩值随再生混凝土强度增大而增大。

4 结论

混凝土产生收缩变形主要是由于水泥砂浆收缩，其粗骨料对水泥砂浆的收缩变形起抑制作用。但再生粗骨料的弹性模量较天然粗骨料小，且再生粗骨料表层的旧水泥砂浆吸水后产生收缩，其抑制作用降低，导致再生混凝土的干缩变形比同强度级别混凝土大。

其基本规律为：（1）再生混凝土的干缩变形随再生粗骨料掺量的增加而增大，但再生粗骨料掺量在40%以下时，干缩变形增量在25%以内，可满足水泥混凝土路面施工要求；（2）随着试验龄期的增加，再生混凝土的收缩率逐渐增大；（3）当再生粗骨料掺量为40%时，各设计弯拉强度再生混凝土不同龄期收缩值差别不大；（4）当再生粗骨料掺量为100%时，其收缩值随再生混凝土强度增大而增大。