机场道面再生混凝土干缩性能研究与应用.pdf

l 7 4 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 9卷第 1期 2 0 1 3年 2月 机场道面再生混凝土干缩性能研究与应用 刘庆涛 ， 岑国平 ， 吴和盛 ， 陈福年 ， 吴永根 ， 黄庆国 ( 1 空军工程大学工程学院， 陕西 西安7 1 0 0 3 8 ； 2 空军第六空防工程处， 湖南 衡阳4 2 1 0 0 1 ) 摘要： 为了研究机场道面再生混凝土的干缩性能， 依据规范， 进行了室内干缩试验 ， 结果表明， 所配制的机场道面 再生混凝土各龄期的干缩值比普通道面混凝土小 4 一 3 0 。从再生骨料成分、 新拌混凝土工作性经时损失和混 凝土微观结构等方面， 对机场道面再生混凝土的干缩性能机理进行了分析。依据室内试验配合比， 现场配制的再 生混凝土和易性好， 易于铺筑施工， 质量检验项 目全部符合规范及设计要求， 应用效果较好。 关键词 ： 机场道面； 再生混凝土； 干缩； 机理 ； 应用 中图分类号： T U 5 2 8 3 7 文献标志码 ： B 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) O 11 7 4 0 4 0 前言 机场 是 国 防和保 证 国 民经 济 发展 的重要 设 施 ， 水泥混凝 土是机 场道 面建设 的主要材料 ， 道 面混凝土大面积铺筑 ， 收缩有 可能引起道 面板表面 产生收缩裂缝， 降低道面混凝土的力学性能和抗渗 性能， 为水等破坏性液体进入混凝土内部提供通道， 导致道面板断裂和冻融等破坏， 降低道面使用寿命， 因此道面混凝土收缩不能太大。混凝土的干缩约占 总收缩的 8 0 以上， 比其他各种收缩都重要 J 。 再生混凝土是将废弃混凝土块经破碎、 清洗、 分级和 按一定比例配合后得到的“ 再生骨料” 作为部分或 全部骨料代替天然 骨料配制 的混凝土( 也称再生骨 料混 凝土 ， R e c y c l e d A g g r e g a t e C o n c r e t e ， R A C) 。 国内外开展了再生混凝土干缩性能的研究 ， 但多为 强度较低的普通再生骨料混凝土的干缩性能 引， 本 文对掺加了优质粉煤灰和外加剂的较高强度的机场 道面再生混凝土及同配比天然骨料道面混凝土、 普 通道面混凝土的干缩变形性能进行对比试验研究， 并分析其机理 ， 结合实际工程 ， 铺筑再生混凝土道面 试验段 ， 在机场道面工程中应用再生混凝土 ， 为再生 混凝土研究应用提供参考 ， 有重要的军事、 经济和环 保效益。 1 机场道面再生混凝土的干缩性能 试验 外加剂对混凝土收缩有一定的影响， 在水泥用 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 7 1 9 作者简介： 刘庆涛( 1 9 8 2一) 男 ， 河南临颍水， 讲师， 博士研究生， 主 要从事机场施工与材料研究 。 基金项 目： 军队科研基 金项 目( K H 0 7 0 6 0 1 4 ) E ma i l ： k g y wx l q t 1 6 3 c o rn 量不变的条件下， 随着减水剂、 引气剂的掺人， 使混 凝土的水分蒸发量增加 ， 引人了增加混凝 土可压缩 性 的气泡。因此 ， 虽然用水量减少了， 但试验结果表 面由于外加剂的掺入， 混凝土干缩都有不同程度的 增大 6 J 。考虑到减水 剂和引气 剂均能增 大混凝 土 的干缩 ， 二者复合时于缩最大， 故只对掺加引气减水 剂的道面再生混凝土及同配 比天然 骨料道面混凝 土、 普通道面混凝土的干缩进行试验研究 。 1 1 试验材料 1 ) 水泥 陕西耀县秦岭牌 4 2 5 R普通硅酸盐水泥， 密度 3 1 0 g c m ， 2 8 d抗 折 强度 8 8 6 MP a ， 抗 压 强 度 5 2 3 MPa 。 2 ) 细骨料 陕西灞河中砂 ， 细度模数为 2 7 8 ， 区， 级配合 格 ， 密度 2 6 3 g c m ， 堆积密度 1 5 0 0 k g m ， 含泥量 1 0 。 3 ) 粗骨料 再生粗骨料 z 1 ： 空军 X N机场旧跑道道面混 凝土破碎再生骨料， 52 0 m m， 2 0 4 0 mm二级配 ， 级配比例为 4 0 ： 6 0 ， 级配合格， 密度 2 5 1 g c m ， 堆 积密度 1 3 9 4 k g m 。 再生粗骨料 Z 2 ： 空军 Z Y机场旧跑道道面混 凝土破碎再生骨料， 5 2 0 m m， 2 0 4 0 m m二级配， 级配比例为 5 0 ： 5 0 ， 级配合格， 密度 2 5 7 g c m ， 堆 积密度 1 3 4 2 k g m 。 天然粗骨料 T ： 陕西泾阳石灰岩碎石， 5 2 0 m m， 2 0 4 0 m m二级配， 级配比例为4 0 ： 6 0 ， 级配合 格， 密度2 7 5 g e m ， 堆积密度 1 6 9 0 k g m 。 4 ) 粉煤灰 级粉煤灰 ， 密度 2 2 g c m ， 细度 1 3 7 ( 4 5 2 0 1 3 N o 1 刘庆涛， 等： 机场道面再生混凝土干缩性能研究与应用 1 7 5 m筛余量) ， 需水量比9 1 。 5 ) 外加剂 S D J聚羧酸引气 减水剂 ， 建议掺量为胶凝材 料 用量的 0 5 1 2 ， 减水率 2 0 3 5 ， 引气 量 3 一6 。 1 2 试验配合 比 根据机场道面混凝土配制方法及配合比设计指 标， 在马国靖、 王硕太等的研究成果的基础上 引， 依 的再生骨料预吸水法， 采取绝对密实体积法和独立 设计法进行道面再生 昆 凝土的配合 比设计 。为了达 到既满足要求又经济合理的目的， 通过试拌调整， 对 水泥用量 、 水灰 比、 粉煤灰掺量、 砂率 和外加剂掺量 进行优选 ， 确定了基准普通道面混凝土( P ) 、 同配 比 天然骨料混凝土 ( ，I 1 S ) 以及道 面再 生混凝土 ( z 1 S 、 Z 2 S ) 配合比， 并测定新拌混凝土工作性和 2 8 d强 度， 结果见表 1 ， 工作性和强度均满足要求 J ， 干缩 据相关的配合比设计规范 加 ， 结合张亚梅等人 “ 性能试验依此配合比进行。 表 1 道面混凝土试验配合比 注 ： 类 型中 T代表天然骨料 ， Z代表再生骨料 ， S代表 S D J聚羧酸引气减水剂 。 1 3 试验结果 干缩变形试验依据 普通混凝土长期性能与耐 久性试验方法标准 中相关试验方法进行_ 1 ， 对各 类型 昆 凝土各龄期干缩值进行测量计算， 结果见表 2及如图 1 所示。 表 2 道面混凝土干缩试验结果 塘目 各龄期收缩值 ( 1 0 ) 钿 1 d 3 d 7 d 1 4 d 2 8 d 4 5 d 6 0 d 9 0 d 1 2 0 d1 5 0 d 1 8 0 d P 3 0 4 9 8 7 1 1 7 2 0 9 2 43 2 6 9 2 7 9 3 01 31 3 3 4 3 1 4 1 7 3 0 6 4 1 0 6 1 l 9 1 3 8 l 5 9 2 0 o 2l 1 2 4 5 Z1 S 2 6 4 6 7 5 1 0 9 1 5 9 2 03 2 3 3 2 5 2 2 7 7 3 0 0 3 2 4 2 2S 2 5 4 7 7 O 9 9 1 4 7 】 8 7 2】 3 2 4 4 2 8 2 2 9 1 3 0 】 一 40 O 30 0 2 00 萋 0 7 1 4 2 8 4 5 6 0 9 0 l 2 0 l 5 0 1 8 0 龄期 d 道面混凝土各龄期的干缩值 从表 2和 图 1可知 ， 机场道面再生混凝 土 z 1 S 各龄期干缩值均比普通道面混凝土小， 其 1 d 、 3 d 、 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d 、 4 5 d 、 6 0 d 、 9 0 d 、 1 2 0 d 、 1 5 0 d和 1 8 0 d 的收缩值分别 比普通混凝土小 1 3 、 6 、 1 4 、 7 、 2 4 、 1 6 、 1 3 、 l 0 、 8 、 4 和 6 。Z 2 S各 龄期干缩值也均比普通道面混凝土小， 其 l d 、 3 d 、 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d 、 4 5 d 、 6 O d 、 9 0 d 、 1 2 0 d 、 1 5 0 d和 1 8 0 d 的收缩值分别 比普通混凝土小 1 7 、 4 、 2 0 、 1 5 、 3 0 、 2 3 、 2 1 、 1 3 、 6 、 7 和 1 2 。但 道面再生混凝土各龄期干缩比同配比天然骨料道面 混凝土稍大， 道面再生混凝土 z l s各龄期干缩值比 Z 2 S各龄期干缩值稍大， 具体原因见本文后面机理 分析部分。 从表 2还可 以看 出， 道面再生 昆凝土和天然骨 料混凝土的1 4 d 和 2 8 d的干缩分别 占1 8 0 d干缩 值的3 0 、 5 0 左右。实际现场干缩更会趋向于在 早期发生 ， 所 以对道面再生混凝土应加强早期养护 ， 延缓道面板表面干缩 的发生 ， 使徐变能起到缓冲收 缩应力的作用 ， 防止道面板出现收缩裂缝 ， 提高道面 混凝土耐久性能。 2 机场道面再生混凝土的干缩性 能 机理 2 1 骨料成分 再生骨料的颗粒成分对再生混凝土的性能有重 要影响 ， 再生骨料主要 由三部分组成 ： 纯骨料 ， 即旧 混凝土的原骨料， 与旧砂浆完全分离脱落， 有少量微 裂缝， 状态与天然骨料基本相同； 混合料， 即旧混凝 土骨料与旧砂浆的结合体， 呈多棱角状， 有微裂缝， 表面粗糙； 纯砂浆 ， 即旧混凝土的砂浆料， 呈多棱角 状， 有较多微裂缝， 表面粗糙， 吸水率比较大 J 。对 再生骨料成分进行分析， 并测定骨料的吸水率， 结果 见表 3 。 表 3 再生骨料颗粒成分 T 1 0 0 一 一0 31 Z1 1 9 8 6 O 6 1 9 6 2 5 Z I2 2 2 7 5 6 0 2】 3 2 4 由表 3可知， 再生骨料中含有大量的混合料和 纯砂浆， 吸水率大大高于天然骨料， 所以机场道面再 生 昆 凝土干缩值比同配比天然骨料道面混凝土大。 再生骨料 Z 2 纯骨料含量较 z 1 高， 吸水率较 z 1 低，