碾压混凝土干缩、温缩性能影响因素试验研究.pdf
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1、2 0 1 4年第 3期 广 东 公 路 交 通 G u a n g D o n g G o n g L u J i a o T o n g 总第 1 3 2期 文章编号 : 1 6 7 1 7 6 1 9 ( 2 0 1 4) 0 3 0 0 0 1 0 4 碾压 混凝土干缩 、 温缩性能影响因素试验研究 周 勇 ,吴传 海 ,方 杨 ( 1 公路交通安全与应急保障技术及装备交通运输行业研发中心, 广州 5 1 0 4 2 0 ; 2 广东华路交通科技有限公司, 广州 5 1 0420) 摘要: 试验研究了砂率、 水泥用量及含水量对碾压混凝土干缩、 温缩性能的影响, 结果表明: 水泥用量对碾
2、压混 凝土的干缩性影响最大, 其次是含水量, 再次是砂率; 含水量对碾压混凝土的温缩性影响最大, 砂率在低温时影 响较大, 水泥用量影响最小; 碾压混凝土存在高温及低温敏感区间。 关键词 :碾压混凝土 ;干缩 ;温缩 ;影响 因素 中图分类号 : U 4 1 6 2 1 6 文献标识码 : A 0 概述 混凝土由于 干缩和温缩 的作 用 , 不 可避免地 产生表面裂缝 , 如处理不当 , 表面裂缝 则会进一步 发展 , 对混凝土结构 的耐久性将产生破坏性影响。 目前 国内在混凝土干缩 、 温缩方面 的研究 主要针 对普通混凝 土及 高性能混凝土 J 。碾压混凝土 ( 简称 R C C) 作为一
3、种新型的路面材料 , 虽然在 国 内外已有成功的应用经验 , 但对其 收缩机理 、 影 响 收缩 的因素及预防收缩损 害的措施方 面研究还较 少。有工程技术人员从水泥含量、 集料种类 、 含水 状态等方面研究分析碾压式贫混凝土温度收缩系 数随温度 变化的特性 J , 但 对碾压混凝土 干缩 特 性没有进行 系统 研究 ; 也有从材 料组成设计 方面 研究 了水泥 、 石灰 、 粉煤 灰、 细集 料含量对二灰 碎 石基层材料的干缩性能的影响 。 现有工程实例表明。 。 , 碾压混凝土在施工养 生 、 开放交通及运营期 间, 皆会产生不 同程度及密 度的裂缝 , 除去切缝 不及时 、 养 护措施不
4、 当、 施工 离析及交通量等影 响碾压混凝土干开裂的客观因 素外 , 材料组成也是一个极其重要 的影 响因素 , 因 此有必要研究其对碾压混凝 土干缩 、 温缩裂缝 的 影响。 本文采用不 同砂 率 、 不 同水泥用量及 不 同含 水量分别成型标准碾压混凝 土试件 , 从 材料组成 角度研究 分析各 因素对碾压混 凝土干缩 、 温缩性 能的影响 , 以为预 防碾压混凝 土路面开裂 提供参 考 , 并为以后 的工程积累经验。 l 试验原材 料及 配合 比 1 1 原 材料 ( 1 ) 水泥: 广东广信青洲水泥有限公司生产 的 金鹰牌 P C 3 2 5复合硅酸盐水泥。 ( 2 ) 碎 石及 石
5、屑 : 云浮 罗 定 市 生 产 的 1 0 2 0 m m碎石 、 51 0 mm碎石及 0 5 ra m石屑。 ( 3 ) 砂 : 南江 口西江砂场生产的中砂。 ( 4 ) 水 : 饮用水 。 1 2 试验方法及配合比 1 2 1试验 方法 。 干缩试件 成 型后置 于标 准养 护室带模 养 护 2 d , 第 3 d脱模后从养护室取出, 立 即移入室温 2 0 2 , 相对 湿度 6 0 5 的标 准干缩 室内 测定初始长度 , 试件 一端贴上定位玻璃 片后 移入 干缩试验架 , 安装好千分表后 固定并调零 。从 移 人干缩 室 日起 于 1 d 、 3 d 、 7 d 、 1 4 d
6、、 2 8 d 、 6 0 d 、 9 0 d 、 1 2 0 d 、 1 5 0 d 、 1 8 0 d测定碾 压混凝 土试件 的长度 , 并 计算干缩率 。 温缩试件成型后置于标准养护室养护至 2 8 d , 风干其表面水分后 , 在试件长度 方向两端 中部贴 上定位玻璃片 , 用石蜡密闭整个试件 , 严禁水浸入 试件。把密闭好 的试 件放 入尺寸符合要求 、 温度 调节范 围满足试验要求并可控且能恒温的控温箱 中, 测 试 温 度 区 间为 一1 0 、一5 、 0 、 1 0 、 2 0 、 3 0 o C、 4 0 o C。 1 2 2试验 配合 比 碾压混凝土干缩试验及温缩试验采用
7、相同的 基金项目: 广东省交通运输厅科技项 目( 编号: 2 0 1 0 0 2 0 0 6 ) 作者简介: 周勇( 1 9 8 0 1 0一) , 男, 硕士研究生, 路桥工程师, 主要从事高速公路检测、 咨询、 科研工作。E ma i l : 5 4 4 1 3 8 8 1 q q c o m 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 3期 周勇 , 等碾压混凝土干缩 、 温缩性能影响因素试验研究 总第 1 3 2期 从表 2及图 1中可以看出, 碾压混凝土干缩率 随着龄期 的增长
8、而增 大, 后期干缩率减小 , 碾压混 凝土干缩性受龄期影 响趋 于稳定。表 3的计算结 果及 图 2表明 , 当水泥用量变化时 , 不 同水 泥用量 的碾压混凝土干缩率差值最大 , 说 明水泥用量的变 化引起的碾压混凝土干缩量最大 , 即水泥用量的变 化对碾压混凝土干缩性 的影响最大。其次是含水 量变化引起 的碾压混凝土干缩率差值 , 砂率变化引 起 的碾压混凝土干缩率差值最小。因此 , 影响碾压 混凝土干缩性 的因素顺序 : 水泥用量 含水量 砂 率 。 分析原 因, 碾压混凝土碾压完成后 , 由于蒸发 和混合料内部发生水化作用 , 混合料 的水分会不断 减少 , 则其 表层 、 内部产生
9、湿 度梯度 , 导致 混 凝土出现表层收缩大 、 内部 收缩小 的不均 匀收缩 , 即产生干性 收缩 。当不 均匀收缩产生的拉应力超 过其抗拉强度时 , 混凝土表面便产生裂缝 , 而碾压 混凝土早期强度较低 , 湿度梯度引起 的裂缝概率较 大 , 因此应注意碾压混凝土的早期养生。随着龄期 的增加 , 碾压混凝土 中的水分进一步散失和水化 , 根据胶体化学原理 , 其相对湿度变小, 毛细管变 细 , 毛细管张力变大 , 从而 毛细管弯 曲液面内外压 力差增大 , 毛细管 中的液面 曲率半径不断变小 , 干 燥收缩增加 , 同时 由于水分继续蒸发 , 则产生吸附 水作用及分子引力作 用 , 干燥收
10、缩率进一步加-大。 但随着龄期的增长 , 材料内部各结晶及凝结物不断 生成 , 使颗粒间的连接性及整体性越来越强 , 碾压 混凝土强度随之增 大, 刚度相应增大 , 而干缩系数 与刚度成反 比, 且碾压混凝土中毛细管作用等 已极 小 , 因此碾压混凝土的干缩性 主要 受刚度影 响, 干 缩性趋于稳定 。 碾压混凝土 中水泥用量 的增加使水泥与集 料 在水参与下反应生成物 的数量增加 , 凝胶孔增多 , 毛细作用相应增多 , 所以整体材料的比表面积和孔 隙率增多 , 从而使表 面张力 、 吸附水力及分子 间力 以及层问水和碳化作用范围扩大, 提高 了材料的干 燥收缩。含水量的增加则 会增加 碾压
11、混凝土湿度 梯度作用 、 毛细管作用 以及 吸附水作用等 , 从而增 加碾压混凝土干缩性。因此 , 在保证碾压混凝土强 度及工作性的情况下, 应尽量降低水泥用量及含水 量 。 2 2 碾 压 混凝 土温 缩试验 结 果及 分析 碾压混凝土温缩试验结果见表 4 、 表 5及图 3 、 图 4 。 表 4 不 同因素碾压混凝土温缩 系数 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年第 3期 王子彬线激光车辙仪测试原理及可靠性试验 总第 1 3 2期 从 表 3统计分析结果可知 , 线激光测试重
12、复 性 良好 , 左 右轮迹 变异 系数平均值分别为 3 5 、 3 1 , 单点最大变异系数分别为 8 5 、 8 9 。 左右轮迹相关关系式分别为 Y=1 0 4 3 x一 0 5 7 0 、 Y = 0 9 9 4 x一 0 2 0 7 , 其相关系数平方分别为 0 9 5 4 、 0 9 6 2, 两种测试方法之间高度相关 。 3 结语 通过对激 光车辙系统 测试数据 的准确性 、 测 试结果的重复性 和与 3 m尺对 比测试分析结果显 示 , 线激光车辙测试 系统不仅具有测试速度快 、 效 率高 、 精度 高等优 点 , 而且 其测试数据 准确、 重复 性和稳定性较高, 与 3 m尺
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