再生混凝土收缩性能研究进展与发展趋势.pdf

2 0 1 5年 第 1 0 期 (总 第 3 1 2 期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 5( T o t a l No 3 1 2 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 T HEORETI CAL RES E ARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 0 0 1 0 再 生混凝 土收缩性 能研 究进展 与发展趋势 封金财， 徐巍。 王新杰，朱平华 ( 常州大学 土木工程 系 ， 江苏 常州 2 1 3 1 6 4 ) 摘要 ： 从再生骨料 、 配合比、 胶凝材料、 外加剂和养护条件等因素入手， 归纳总结了国内外对再生混凝土收缩的现有研究成果， 指出再生骨料品质和掺量是影响混凝土收缩性能的主要因素。 然后对混凝土各阶段 的收缩进行机理分析并对基于水灰 比和水 泥矿物成分等因素提出的收缩模型进行比较分析 ， 认为国内外的收缩预测模型与实际都有较大的偏差。 最后提出再生混凝土收 缩研究的主要关键问题 ， 并建议可以通过再生骨料强化技术提高再生混凝土性能 ， 同时建立适用性较广的收缩预测模型。 关键词 ： 再生混凝土 ； 收缩 ； 预测模型； 进展 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 0 0 0 3 8 0 6 Ma i n r e s e a r c h p r o g r e s s a n d d e v e l o p me n t t r e n d on s h r i n k a g e b e h a v i or o f r e c y c l e d c on c r e t e F B NG i n c a i ， Xu We i ， WANG Xi n fi e， Z HUP i n g h u a ( De p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e ri n g， C h a n g z h o u Un i v e r s i t y， C h a n g z h o u 2 1 3 1 6 4， C h i n a ) Abs t r ac t ： Ac h i e v e me n t s o f r e c y c l e d c on c r e s h rin ka g e wh e n a g g r e g a m we r e u s e d t o ma ke n e w c o n c r e t e we r e s umma r i z e d Ef f e c t s o f r e c y c l e d a g g r e g a m， mi x p r o p o r t i o n， c e me n tin g ma t e r i a l ， a d mi x t u r e， c u r i ng c o n d i tio n a nd o t he r f a c t o r s o n the s h rin ka g e b e h a v i o r o f r e c y c l e d c o n c r e we r e e v a l u a t e d ， a n d i t wa s p o i n t e d o u t tha t the q u a l i t y a n d c o n t e n t o f r e c y c l e d a g g r e g a t e we r e the ma j o r f a c t o r s t h a t a f f e c t the s h r i n k a g e pe r f o r ma n c e o f c o n c r e Th e n， t he me c ha n i s m o f c o n c r e t e s h r i nk a ge a t e a c h s t a g e wa s a n a l y z e d The p r e d i c t i o n mo d e l s pu t f o r wa r d o n t h e b a s i s o f wa t e rc e me n t r a t i o and t he mi n e r a l c o mp o n e nt o f c e me n t we r e c o mpa r e d an d an a l y z e d， a n d a l a r g e d e v i a t i o n be t we e n p r e d i c ti o n mo d e l an d a c tua l s i t u a tio n wa s d i s c o v e r e d Fi n a l l y， s e v e r a l k e y s c i e nti f i c p r o b l e ms of r e c y c l e d c o n c r e t e s h rin ka g e we re p r o p o s e d， a n d i t wa s s u g g e s d th a t th e p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e c o u l d be i m p r o v e d b y r e c y c l e d c o n c r e a g g r e g a t e t e c hn o l o gy At the s a me t i m e， t h e s h rin k a g e p r e d i c tio n mo de l o f wi d e a p p l i c a b i l i t y s h o u l d be e s t a b l i s h e d Key wor ds： r e c y c l e d c o n c r e t e； s h r i nk a g e； p r e dic t i o n mo d e l ； p r o g r e s s 0 引 言 近年来 ， 随着城市化进程 的加快 ， 我 国的建筑业得 到 迅猛发展 ， 各种工程 的建设 和改造使得 2 0 1 0年混凝 土用 量达到 2 5 亿 m ， 在混凝土原 材料 日益枯 竭 的同时 ， 我 国 建筑垃圾在 2 0 1 0年达到 2 3 9亿 t ， 预计 2 0 2 0年将达 6 3 8 亿 t ， 以平均每年 8 的量增 长 ， 其对 自然环境 的影 响正 变得 日益突出。 发展绿色高性能再生混凝土在很有效的解 决资源短缺问题 的 同时又可 以对废 弃混凝土实现 回收再 利用 ， 使建筑垃圾 得到 了很好 的处理 ， 这符 合我 国的可持 续发展之路 。 早在 1 9 7 7年 日本 就制定 了关 于再生混凝 土 的使用规范 ， 并在全 国兴建 了再 生混凝土加工厂 ； 在美国 ， 已经有很多地方将 废弃混凝土生产 的再 生集料应用 到了 公路建设 中 。 而我 国对再生混凝土 的研究相对较 晚 ， 对 再生混凝土性能的研究还不是非常完善。 影 响混凝土性能的因素有很 多， 收缩 是其 中之一。 据 估计 ， 昆 凝土开裂有 8 0 以上都是 由于混凝土收缩变形造 成的 ， 只有很小一部分是因为混凝 土承载力不足 。 收缩 造成的混凝土开裂不但会影响建筑物的安全使用和美观， 同时还会弱化混凝土 的抗碳 化性 ， 抗 冻性 以及抗侵 蚀性 ， 最终导致混凝土的耐久性能变差 。 再生混凝土 由于受再生 骨料表面黏附着的旧砂浆影 响， 使得其 收缩机理较天然混 凝 土更为复杂 。 笔者在国内外学者 的大量试验研究基础上 归纳总结了材料本身 、 配合 比以及后期养护等 因素对再生 混凝土收缩性能的影 响， 同时还对影响再生混凝土收缩性 能的关键问题提出了建议 ， 以期为今后 再生混凝土 的抗开 裂性能研究奠定 良好 的基础 。 1 再生混凝土收缩的影响因素 1 1 再生骨料 骨料是影 响混凝土收缩 的重要因素之一 ， 与天然骨料 相比， 再生骨料对混凝土的收缩影响主要在于再生骨料 的 自身陛能和再生骨料 的掺量两方面。 粗骨料作 为混凝土的刚性骨架 ， 其较高 的弹性模 量对 收稿 日期 ： 2 0 1 4 1 2 1 1 基金 项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 1 2 7 8 0 7 3 ) ； 江苏省六大人才高峰项 目； 常州大学 自然科 学基金 项 目( Z MF l O 0 2 1 2 4) ； 江苏 省产学 研联合创 新资 金 前瞻性联合研究项 目( B Y 2 0 1 3 0 2 41 7 ) 38 混凝土 中的水泥砂浆收缩起到了很好 的约束作用 ， 而再生 粗骨料是普通混凝土经机械破碎制成 ， 其表面含有大量 的 水泥砂浆 ， 内部存在大量微裂纹 ， 与天然骨料相 比， 再生粗 骨料的表观密度 ， 压碎指标 和弹性模 量都有所 降低 ， 所 以再生粗骨料对抑制水泥砂浆 收缩 的效果没有天然 骨料 明显。 另一方面 ， 再生骨料表面可能残 留有未完全水 化的 水泥砂浆 ， 当其与水接触后会发生进一步 的化学反应从 而 加大再生混凝土的收缩变形 。 再生骨料较大的孔 隙率容易 使混凝 土内部形成畅通的湿度平衡通道 ， 从而加快混凝土 的收缩进程 。 针对再 生骨料 的高水 泥浆含 量和高孔 隙 率 ， 李秋义 等人在 总结国内外骨料强化技术后指出对再 生骨料用不同的材料进行浸渍 、 淋洗 、 干燥 等处理 的化 学 强化和利用研磨机进行 的物理强化 都能使再生骨料 的强 度等各项性能得到显著提高 ， 有些高品质再生粗骨料 的性 能还可以和天然碎石相媲美 ， S a n c h e z d e J u a n M 在其实 验 中也指出当再生粗骨料表 面砂浆含量低 于 4 4 时可 当 作优质再生骨料用 于混凝 土结构构件 中。 再生骨料的掺量是影 响混凝土收缩的另一重要 因素 ， 国内外大量试验 都表 明当混凝土 的水胶 比一 定时再 生混凝土的收缩随再生粗 细骨料取代率的提高而增大。 不 过也有部分试验得 到了相反 的结论 ， S o b e r o n 通 过试验 发现再生粗骨料取代率 为 6 0 和 1 0 0 时 ， 再生混凝 土的 总收缩量分别增长 了 2 5 和 1 8 。 当在其他 条件一定时 ， 提高再生骨料 的掺量会增大再 生混凝土 中的实 际水泥砂 浆含量 ， 特别是再生细骨料由于其粒径 小在破碎制备 的时 候很容易 昆 人大量的旧砂浆 ， 而混凝土收缩其实就是水泥 砂浆收缩 ， 粗骨料在混凝 土收缩 中起着抑制缓解 的作用 ， 再生混凝土骨料 由于其 表面包裹着 的旧砂 浆和因机械破 碎造成的内部微裂纹导致再 生骨料 的弹性模量 比天然骨 料要低得多 ， 所制备 的再生混凝土的弹性模量也会相应变 低 ， 收缩变形 随之增 大。 1 2 配合 比 配合比对混凝 土收缩的影响主要表现在单位用水量 、 水泥用量 、 水胶 比以及砂率等因素上 。 姚 武等 通过正交 试验研究发现在同一环境和原材料条件下 ， 水 固比是影 响 混凝土收缩 的最主要 因素 ， 水灰 比次之 ， 砂率最小。 混凝土 的收缩其实就是 水泥砂 浆 的收 缩 ， 在用 水量 一定 的条件 下 ， 混凝土的收缩 随水泥用量 的提高而增 大 ， 在骨灰 比确 定时 ， 混凝土的收缩随水灰 比的增大而增 大 。 与普通混 凝土相 比， 再生混凝 土的收缩还受骨料 品质 的影响 ， 由于 再生骨料表面附着一 定量的水泥砂浆导致 再生骨料 的弹 性模量降低 ， 吸水 率变 大。 和普通 混凝 土一样 ， 水 灰 比增 大 ， 再生混凝土 的干缩率也会随之增大 。 同时再生 骨料 的高孑 L 隙率会使配合比中未参与水化的水分更易于蒸发 ， 随着龄期的增长 ， 再生混凝土表现 出高于普通 混凝土 的干 缩特性 。 1 3 胶凝材料 的种类与掺量 1 3 1 水 泥 水泥作为混凝土中的主要胶凝材料 ， 除了在用量 和配 合 比上影响着混凝土 的收缩变形 ， 其 比表面积 、 化学 组分 和水化产物等物理化学性 能也都对混凝土 的收缩开 裂有 着一定的潜在影响。 有试验研究发现随着混凝土 比表面积 的增大 ， 混凝土 的收缩 裂缝 逐渐变大 ， 早期收缩初始 开裂 时间逐渐提前 ， 水泥磨得越细 ， 比表面积越大 ， 水化速率越 快 ， 混凝土 内部水分 消耗也越快 ， 从而 昆 凝土 的 自干燥收 缩发生 的越早且越充分 。 在李豪举等人 的水泥细度 对混凝土干燥收缩的试验研究 中也得到了相类似 的结论 ， 此外还发现当水泥细度 达到 4 5 0 m k g时 ， 混凝 土的干燥 收缩反而减小 ， 这 主要 是因为水泥颗粒越细 ， 早期水 化越 充分 ， 到后期 内部 可供蒸 发的 自由水变少 ， 继 而混凝 土的 后期干燥收缩程度降低 。 水泥水化产物稳定性不足也是现 代硅酸盐混凝土耐久性差的主要原 因之一 ， 水 泥水化 的产 物主要是水化 硅酸钙 C S H和 C H、 A F t ( A F m) 结 晶体 ， 水 化硅酸 钙 存 在低 密 度 和 高 密度 两 种形 态 ， T e n n i s a 和 J e n n i n g s 发现低 密度的水化硅酸钙在干燥或老化时会发 生较大的结晶重组而造成不可逆 收缩 ， 水泥水化另一产物 C H结晶体强度低 、 稳定性差 、 易被侵蚀且多在集料和水泥 石界面处富集 ， 也是导致 混凝土 出现 收缩裂缝 的 因素 之一 ， 其 中水泥的化学成分和成分含量都会直接或间接 的 影响着这些水化产物的生成与发展 。 1 3 2 粉煤灰 粉煤灰作为矿物掺合料在混凝土中一般以等体积或 等质量 的形式替代水泥 ， 不仅能对工业废料进行 回收利用 保护环境 ， 降低 混凝土制作成本 ， 同时还能很好 的提高混 凝土的抗 收缩性能 。 粉煤灰的水化率相对较低 ， 在再生混 凝土 中添加适量的粉煤灰能降低 水化热 ， 改善混凝土的孔 隙结构 ， 减小再生混凝土 中水分蒸发 的速率 ， 能很有效 的 抑制再生混凝土的干燥收缩变形 。 S h i c o n g K o u 等人对掺入硅灰 、 粉煤灰 以及粒化 高炉矿渣等矿物掺合料 的再生混凝土收缩性能进行 了试验对 比发现掺粉煤灰 的 再生混凝土干缩变形最小 ， 说明粉煤灰对再生混凝土的干 燥收缩抑制效果最好 。 同时粉煤灰对抑制再生混凝土收缩 存在一个最佳掺量， 有试验发现当粉煤灰掺量由0增加到 2 0 时 ， 再生混凝 土 的 自收缩率 由 2 8 21 0 。减小 到 了 3 4 X 1 0 ， 而当粉煤灰继续增大 到 6 0 时 ， 再生混凝土 的 自收缩率增加到 了 6 4 0 51 0 一， 这说 明 2 0 粉煤灰 等量 取代水泥是抑制再生混凝土收缩的一个最佳掺量 。 1 3 3 矿渣 掺矿渣 的混凝土早期收缩规律 与粉煤灰相似 ， 混凝土 中掺入矿渣能降低 混凝土 的早期 收缩 ， 且 矿渣 的掺量 越 大 ， 混凝土早期收缩值越低 。 对 于再生混凝土掺入矿渣 能使其强度 、 弹性模量 以及劈 拉强度 得到显著提 高， 这对 提高再生混凝土的抗开裂能力非常有利 。 梁文泉 等 人利用胶砂椭 圆环收缩 开裂试 验发现 当混凝土 中矿渣 微 粉掺量为 4 0 - 5 0 时， 混凝土 自由收缩减小 ， 早期收缩开 裂性能显著 改善 ， 同时混凝 土的初 始开裂 时 间增 加 到 了 2 4 0 5 h ， 大大降低 了 昆 凝 土的开裂敏感性 。 但也有试验发 现当矿渣微粉掺量从 0增大到 4 5 时 ， 混凝土在龄期 2 8 d 3 9 和 1 5 0 d的收缩率分别增加 了 2 7 和 l 1 E 3 0 3 ， 这有可能是 矿渣发挥了其潜在胶凝活性， 在提高了混凝土密实度的同 时也细化了毛细孔径使得混凝土的 自收缩更容易发生 。 1 3 4 硅灰 在混凝土 中掺入一定 的硅灰不仅能改 善新拌混凝 土 的性能 、 节约水 泥 ， 而且 还可 以提 高混凝 土 的强 度 、 抗渗 性 、 耐久性 以及能有效的抑制混凝土 中碱骨料反应 。 但 大量试验证 明， 混凝土的干燥收缩会 随硅灰掺量的提高而 变大 ， 掺量为 5 1 0 的混凝 土干缩 与不 掺 的基本 相同 ， 掺 2 0 、 3 0 硅灰 的混凝 土 1 8 0 d干缩 比不 掺的分别增 长 了 2 2 和 3 3 ， 所 以综合考 虑混凝 土的力学 性和耐 久 性 ， 硅灰的掺量最好控制在 1 0 以内。 1 4外加剂 由于再生骨料的高吸水率 ， 在再生混凝土配制中其用 水量一般大于普通混凝土， 但采用较高的水胶比会导致混 凝土后期干燥收缩变大 ， 所 以在实际生产 中一般用减 水剂 来降低再生混凝土 中的用水量 ， 彭军芝通过试验研究 了第 一 代木质素磺酸盐系减水剂 、 第二代萘 系减水剂和第三代 聚羧酸系高效减水剂 的减水效果 以及对 昆 凝土干燥 收缩 的影响 ， 发现第一代 减水效果相对较低 ， 但 对混凝土 干燥 收缩的影响明显优于第二代 ， 掺有第二代减水剂的混凝土 干燥收缩明显增大， 第三代减水剂的效果最佳且对混凝土 的干燥 收缩的影响 明显小 于第 一第二代 。 钱晓倩 和尹 全勇 在试验中发现各 品种减水剂均会增大混凝土 的收 缩且在水灰 比较低 时混凝土长龄期 收缩会 随减水剂掺量 的提高而增大。 膨胀剂作 为外加剂经 常被广泛 的应用 于补偿混凝土 收缩 ， 膨胀剂对在混凝土 中发挥 的膨胀效果主要受水 泥品 种 、 水胶 比、 后期养护等因素的影 响， 且膨胀剂对混凝 土补 偿收缩效应主要发挥在早期 ， 在混凝 土处 于塑性状态 时 ， 虽然膨胀剂能使周围固体颗粒产生唯一 ， 但不能形成有效 的传递继而不能引起混凝土宏观体积上 的膨胀 ， 故膨胀剂 对其发挥效应 前的收缩没有 任何补偿作用 。 由于膨胀 剂在混凝土中需要吸收水分才能充分发挥其膨胀效 能 ， 所 以在一些低水胶 比混 凝土 中掺人膨胀剂非 但不能起到补 偿收缩的作用可能还会加大混凝土 自干燥收缩 ， 故对掺有 膨胀剂 的混凝 土进行 湿养护对抑制 混凝 土收缩 的效果非 常明显 。 孟志 良 等人研究 了在低水胶 比0 2 8的 自密 实混凝土中膨胀剂掺量对其收缩性能的影响 ， 发现 自密实 混凝土 的收缩落差随膨胀剂的掺量增加先减小后增 大 ， 掺 量为 1 0 时 自密实混凝土的收缩落差最小 ， 膨胀剂掺量过 大其水化产物可 能在 混凝土 中通过 聚集造 成应力集 中而 产生膨胀开裂 。 1 5 其他 影响 因素 在再生混凝土 中除 了掺人外加 剂能改善混凝 土 的收 缩性能 ， 加入适量的纤维也能很有效的抑制混凝 土收缩变 形。 Me s b a h 等人在再生水泥砂浆 中掺入了不等量的聚 丙烯纤维和钢纤维 ， 试验发 现在 温度为 2 0相对湿度为 5 0 的环境下钢纤维对抑制再生砂浆收缩变形效果较聚丙 4 0 烯纤维更 为显著 ， 研究人员认为这可能与钢纤维 的刚度较 大有关 ， 同时还发现纤维的掺入量越大 ， 抑制作用越 明显 。 秦荷成 的试验也证 明了再生混凝土中聚丙 烯纤维掺量 的增加能加强其早期 防裂效果 ， 当掺量超过 1 0 k g m 时 增 强效果开始降低 ， 故可 以认 为 1 0 1 2 k g m 是 聚丙烯 纤维抑制再生混凝土收缩开裂的最佳掺量 。 混凝 土 后 期 养 护 对 其 收 缩 的影 响 也 不 容 忽 视 ， B B a r r 等人制作 了三组试件并 分别 将其放在 固定 的房 间内( 温度为 ( 2 3 2 ) ， 相对湿度为 ( 6 0 5 ) ) ， 草坪 内 ( 温度为 ( 2 3 7 ) ， 相对湿 度为 ( 7 7 8 ) ) 以及屋 顶上 ( 温度为( 2 5 7 ) o C， 相对湿度为 ( 7 1 - I- 8 ) ) ， 分别测量其 各龄期的收缩应变 ， 试验发现在草坪内的混凝土试块收缩 应 变最小 ， 在 固定房间 内的试块 收缩 应变最大 ， 三个 环境 温度相近 ， 而房间内湿度较低 ， 草坪内湿度较高 ， 屋顶的湿 度处于两者之问 ， 从试验可以看出对混凝土进行湿养护能 较好 的降低混凝土 的收缩 变形。 清华 大学 的张智 博 等 人分别取强度等级为 C 3 0 和 C 7 0的混凝土为研究对象 ， 发 现混凝土干燥收缩值受环境相对湿度影 响明显 ， 相对湿度 越小 ， 干燥收缩值就越大 ， 但两者 的关 系不能简单 的用线 性 关系来表示 2 再生混凝土收缩机理与模型预 测 混凝 土收缩变形 形式主要包括 塑性收缩 、 化学 收缩 、 自收缩 、 温度收缩和干燥收缩等 。 塑性收缩也称凝缩 一般 发生在混凝土拌和后 3 1 2 h以内， 其大小 约为水泥绝 对 体积 的 1 。 当混凝土中胶凝 材料和水初次接触后便 会因 化学反应生成 固相体积小 于水 和胶凝 材料绝对体积 的水 化硅酸钙( c s H ) 而形成化学收缩， 从理论上讲绝大部分 硅酸盐水泥浆体完全水化后体积减小 7 - 9 。 混凝 土的 温度收缩又称冷缩主要是指 由胶凝 材料水化产生 的水化 热使混凝土 内部温度上升， 最后又冷却到环境温度而引起 的收缩。 其大小主要与混凝土的热膨胀系数和温度降低速 率有关 ， 混凝土 的热膨胀 系数受 骨料 的变化而不 同， 通常 为 61 0 6 1 21 0 一 C。 混凝 土 内部胶凝材料 的持续水 化会吸收混凝土毛细管 中的水分导致 毛细管壁 因内部水 蒸气处于不饱和状态而产生收缩应力 ， 最终形成因混凝土 内部 自干燥而引起 的自收缩变形 。 特别是对于一些低水胶 比和掺各类活性矿物材料 的现代 绿色高性能混凝土 ， 自收 缩变形尤为突 出。 P e r s s o n 在水 灰 比基础上 提 出了混凝 土的 自收缩 8 预测模型 ： B =k 1 2 2 7 ( W C ) ( 1 ) 其中当掺入硅粉浆时 k = 1 5 ； 掺入磨细硅粉 时 k =1 ； 硅粉掺量 为 1 和 5 时 k s 分别取 1 和 0 7 8 。 该模 型仅适 用 于水灰比为 0 2 0 4的情况 。 混凝 土中除 了水灰 比外 ， 水泥矿物成分和水化度对 自 收缩也有很大 的影响 ， T a z a w a 发现水 泥浆 体的 自收缩 与 C A和 c A F的含量及水化程度密切相关 ， 通过对矿物 成分进行试 验 回归 ， 提出 了水 泥浆 体 的 自收缩 预测计 算 式 ： s 。 ( t )=一 0 0 1 2 e C ， S ( t ) ( C ， S )一 O 0 7 0 a C S ( t ) ( C 2 S )+ 2 2 5 6 a C 3 A ( t ) ( C 3 A ) + 0 8 5 9 a C 4 A F ( t ) ( C 4 A F ) ( 2 ) 式中 ： s 。 ( t ) 龄期 t 时的 自收缩值 ； O t ； ( t ) 矿物 在龄期 t 时的水化度 ； ( ) 矿物 f 的含量 。 当混凝土处于不饱和环境 内 ， 其 毛细孔水 、 凝 胶水 和 吸附水发生蒸发形成不可逆的干燥收缩 。 混凝土的干燥 收 缩在浇筑成型后便已开始发生 ， 但一直到后期混凝土 的这 种现象才变得 比较 明显 ， B e n t z 认为 干燥 收缩 的发展是 一 个非常漫长的过程， 随着龄期的发展其增长逐渐减缓， 一 般认为混凝土需要 2 0年的时间才可以完成整个 收缩过 程 。 对于混凝土的干燥收缩 ， 国内外 已经建立 了一些较为 成熟 的预测模型 。 ( 1 ) A C I 2 0 9模型 美 国混凝土协会提 出的混凝 土干燥收缩 预测计算式 如下 ： ( t ， t h 。 )= 8 ( t ， t 。 h 0 )= (t 3 5+ (t 5 5+ 8 h =7 8 0y 式中 ： 8 ( f ， t 。) 收缩应变 ； 龄期 d ； s ( 湿养) ( 蒸养) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) t s h ,O 开始干燥的龄期 ， d ； s 。 最终的收缩应变 ； 修正系数 。 ( 2 ) C E B F I P模 型 国际预应力混凝 土协会 ( 欧洲 C E B F I P ) 提 出 了一 般用于预测抗压强度低于 6 0 MP a的混凝土收缩预测计算 式 ： ( t ， t )= 0 s o 3 。 ( t ， t ) ( 6 ) s 。 。 。 = ( 厂 c 2 8 ) 卢 H ( 7 ) s ( ： )=( 1 6 0+l O ft。 。 ( 90 L ) )1 0 ( 8 ) ： ( - 一 ( ) ) 4 。 删 【 一 0 2 5 R H 9 9 = ( 10 ) 式中 ： c s o 混凝土的最大收缩 ； s 混凝土的干燥 收缩 ； 系数 ， 普通水泥时为 5 ， 快硬水泥和高强水泥 时为 8 ， 配制 高性能混凝 土时其 大小 必须仔 细斟酌 ； 相对湿度系数 ； 厶。 混凝土 2 8 d抗压强度平均值 ； f 干缩开始的龄期 ， d ； 卜一 混凝土龄期 ， d ； 截面有效厚度 ， m m。 以上混凝土的收缩 预测模 型一般都需要考 虑较多 因 素 ， 这些计算式对 混凝土 的各方 面都有 严格的控制 ， 在实 际工程中原材料 、 配合 比等各 因素都不尽相同 ， 特别是再 生骨料 由于原材料的不同和加工工艺的不成熟 ， 其品质很 难得到保证 ， 且在施工过程 中也会存 在一定 的偶然性 ， 此 外上述模型最小偏 差大都 在 3 0 以上 ， 所 以这些计算 式并不具备广泛的指导意义 。 对于再生骨料混凝 土， 收缩变大 的最本 质原 因是再生 骨料与天然骨料相比弹性模量较低 ， 吸水率和表面砂浆含 量较高 ， 在之前水泥对混凝土 收缩 的影 响 中介绍过 ， 混凝 土的收缩其实就是水泥砂浆的收缩 而占混凝土体积7 0 8 0 的粗骨料起着抑制 收缩 的作用 ， 骨料表面较高 的砂浆 覆盖率会加大混凝土 中的实际砂浆含量 ， 而较低的弹性模 量会降低粗骨料的抑制效果 。 F a t h i f a z l G 将再生粗骨料 分为天然骨料 和表面覆盖 的砂浆 ， 并 在 G P i c k e t t 根据 材料学理论提 出的普通混凝 土收缩率与水泥石收缩率关 系式 的基础上提出了再生混凝土收缩应变 的预测计算式 ： R A cc o n c r e t e f 1一 、 I J 式 中： S ， S N A C 再生混凝土 和普通混凝 土 的收 缩应变 ； ， 再生骨料和天然 骨料 的体积含 量 ； 经验系数 。 在试验 中 F a t h i f a z l G发现 此预测模 型只对等砂浆量 法取代的再生混凝土收缩预测精准度较高 ， 而对传统取代 法 的再生混凝土收缩预测有一定量 的偏差 ， 可见再生混凝 土收缩不仅 与材料 性能有关 ， 与取代 方法也 有很 大 的关 联 3收 缩 的试 验 方 法 混凝土 的收缩在早 期水化阶段 内是一个 复杂多变 的 过程 ， 早期水化产生 的化学收缩 、 温度变化 以及塑性收缩 、 自收缩 、 干燥收缩相互作用相互影 响， 其 中任 一个 因素 的 微小变化都会影响着其他几个的发展 ， 所 以在混凝土终凝 前无法精确 的区分并测量其塑性 收缩 、 化学收缩以及 自收 缩等收缩应变 。 我 国 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通 昆 凝 土长期性 能和 耐 久性能试验方法标准 中规定 了普通混凝土 自收缩采用 1 0 0 r n l T l 1 0 0 m m 5 1 5 mm的棱柱体试件 ， 在成型 1 d 后 拆模 ， 标准 养 护 3 d后 置 于温 度 为 ( 2 02 ) 、 湿度 为 ( 6 0 5 ) 的环境 中 ， 测量其 各龄期 的收缩 情况。日本 的 T a z a w a 对 自收缩 的测 量问题做 了大量 的研 究与分 析 ， 并提 出在混凝土终凝拆模后 ， 立即用胶带将其密封并放入 塑料袋 内养 护 ， 然 后定 期测 量混 凝土 的 自收缩 变 化。 张 鑫 指出 T a z a w a 的方法 能对 混凝土进 行早期无 足够强 度时的 自收缩测定 ， 但对混凝土 3 d后较 小的 白收缩测量 比较 困难。 A R a d 0 c e a 提出了在混凝土试件两端安放 线 性位移传感器来测定混凝 土 自收缩的埋入式 自收缩测 量 41 法 ， 此方法虽然简单且影 响因素较小 ， 但其造价较 高所 以 在实际应用 中推广 比较 困难。 在 马新伟 和 巴恒静 的 试验 中分别提 出了利用 电容 式测微仪和涡 流传感 器装置 进行测量的非接触式 自收缩测量法 ， 非接触法不仅便于操 作处理 ， 同时还能对混凝土进行拆模前 的自收缩测量。 目前 ， 国内外研究人员提 出的 自收缩测量方法都是在 根据试验的研究 目的与试验条件下设 计的 ， 测量 中仪器与 测量方法的不 同都会导致所测混凝土 自收缩值 的不 同， 所 以在很多研究者 的试验 中可能会 因测试方法不 统一而得 到不 同的收缩现象和规律 ， 昆 凝土收缩测量 中存在 的这些 问题迫切需要有一套标 准化 的试验仪器和方法来 指导人 们的研究与工作 。 4再生混凝土收缩性能研 究的关键 问题 如今国内外对再生混凝土 的收缩 性能研究 主要 围绕 再生粗骨料展开 ， 对单掺再生细骨料和双掺再 生粗细骨料 下的混凝土收缩性 能研究还不是很完善 ， 对再 生细骨料在 混凝土收缩 中的作用机理也没有达成共识。 由于 目前对再 生骨料 的品质没有一个统一的标准 ， 国内外学 者对再生混 凝土单掺与双掺情况下的收缩预测模型并不深入 ， 且大部 分试验都是在特定环 境下研究再生骨料掺 量对混凝土收 缩性能 的影响 ， 而对环境如不同温度和湿度下的混凝 土收 缩性能研究还鲜有报道 。 5 结 语 再生粗细骨料的 品质和掺量是 影响混凝 土收缩性能 变化 的根本原 因， 通 过再生骨料强化技术能有 效的从源头 控制好再生骨料 的密度 、 孔 隙率 、 需水量 比以及砂 浆含量 等各项性能 ， 对研究再生混凝土 的收缩变化行 为和规律具 有重要意义 ， 并在此基础上充分考虑大气环境 因素对再生 混凝土收缩性能的影响， 提出关 于再生骨料和环境 因素的 混凝土收缩预测计算式 。 参考文献 ： 1 S H I J i a n g u a n g ， X U Y u e z h o u E s t i ma t i o n a n d f o r e c a s t i n g o f c o n c r e t e d e b ri s a mo u n t i n C h i n a J R e s o u r c e s ， C o n s e r v a t i o n a n d R e c y c l i n g ， 2 0 0 6 ， 4 9 ( 2 ) ： 1 4 7 2 肖建庄 再生混凝土 M 北京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 8 3 曹明莉 ， 张会霞， 许玲 再生混凝土变形性能的研究进展 J 材 料导报 ， 2 0 1 4 ， 2 8 ( 1 ) ： 1 0 6 1 0 9 E 4 3梅迎军 ， 郑建华 再生混凝土集料研究进展 J 混凝土 ， 2 0 1 0 ( 1 ) ： 8 9 9 3 5 P A U L A C r e e p a n d s h r i n k a g e o f c o n c r e t e ： P h y s i c a l o r i g i n s a n d p r a c ti c a l m e a s u r e m e n t s J N u c l e a r E n g i n e e ri n g a n d D e s i g n ， 2 0 0 1， 2 0 3 ( 23 )： 1 4 31 5 8 6 李秋义， 李云霞， 朱崇绩， 等 再生混凝士骨料强化技术研究 J 3 混 凝土， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 7 4 7 7 7 - 1 Ma r t a S a n c h e z d e J u a n ， P i l a r A l a e j o s G u t i e r r e z S t u d y o n t h e i n fl u - e n c e of a t t a c he d mo r t a r c o n t e n t o n t h e p r o p e rti e s o f r e c y c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9 ( 2 3 )： 8 7 28 7 7 42 8 K O U S C， P O O N C S P r o p e r ti e s o f s e l f c o mp a c t i n g c o n c r e t e p r e p a r e d w i t h r e c y c l e d g l a s s a g g r e g a t e J C e me n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 0 9 ( 3 1 ) ： 6 2 2 6 2 7 9 D O MI N G OC A B O A， L A Z A R O C ， e t a 1 C r e e p a n d s h r i n k a g e o f 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 J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9 ( 2 3 ) ： 2 5 4 5 2 5 5 3 1 0 肖建庄， 许向东， 范玉辉 再生混凝土收缩徐变试验及徐变神 经网络预测 J 建筑材料学报， 2 0 1 3 ， 1 6 ( 5 ) ： 7 5 2 7 5 7 1 1 郝彤， 赵文兰 不同再生细骨料取代率混凝土的抗压及干燥收 缩试验研究E J 新型建筑材料， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 2 9 3 1 1 2 曾力， 赵伟 高强再生混凝土干缩特性 J 土木建筑与环境工 程 ， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 4 ) ： 1 2 51 3 0 1 3 王磊， 陈杏， 张毅 再生骨料混凝土长龄 期收缩及基本力学性 能研究J- J 3 混凝土， 2 0 1 3 ( 7 ) ： 2 3 2 5 1 4 3 S O B E R O N G， V I C E N T E M J S h r i n k a g e o f c o n c r e t e w i t h r e p l a c e m e n t o f a g g r e g a t e w i t h r e c y c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e J A 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