碾压混凝土干缩、温缩性能影响因素试验研究.pdf

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 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 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 、 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 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尺测试结果相关性高度相 关 ， 可以满足对 高速公路路面 的车辙数 据实时和 快速 的检测 ， 从而实现对路面的及 时养护和维修 ， 保证路面的使用安全性 。 参考文献 ： 1 谭忆秋， 公维强， 宋宪辉 沥青混凝土路面车辙形 成机理及主要因素分析 J 公路， 2 0 0 8 ( 1 1 ) ： 1 9 2 5 2 郭伟峰， 钟兆坤， 邱学军 浅议高速公路车辙的检 测与评价 A 节能环保 和谐发展2 o o 7中国科协年会 论文集( 一) c 2 0 0 7 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 21 8 ) M e a s ur i n g Pr i nc i pl e a nd Re l i a bil i t y Te s t o f Li ne a r Las e r Ru t Sy s t e m WANG Zi b i n ， ( 1 R & D C e n t e r o f N a t i o n a l T r a n s p o r t I n d u s t r y f o r T e c h n o l o g y a n d E q u i p m e n t o f H i g h w a y T r a f fi c S a f e t y a n d E m e r g e n c y P r o t e c t i o n ， G u a n g z h o u ， 5 1 0 4 2 0 ； 2 G u a n g d o n g H u a l u T r a n s p o r t T e c h n o l o g y C o ， L t d ，G u a n g z h o u ， 5 1 0 4 2 0 ) Abs t r a c t：As a ki n d o f a d v a n c e d a n d r a pi d p a v e me n t r u t me a s u r i n g e q u i p me n t ，l i n e a r l a s e r ru t me a s u rin g s y s t e m h a s b e e n a p p l i e d i n p a v e me n t d e t e c t i o n，t h e r e f o r e i t i s v e r y i mp o r t a n t t o e n s u r e t h e r e l i a b i l i t y o f t h e t e s t d a t a I n t hi s p a p e r ，t h e me a s u rin g p r i n c i p l e o f l a s e r rut p r o fil e r i s fir s t l y i n t r o d u c e d a n d t he n t h e a c c u r a c y，r e p e a t a bi l i t y a n d c o r r e l a t i o n o f t h e c o l l e c t e d d a t a h a v e b e e n a n a l y z e d a c c o r d i n g t o t h e e x p e r i me n t s ，wh i c h c o u l d p r o v i d e b a s i s f o r t h e r e l i a b i l i t y o f t h e t e s t d a t a a n d e q u i p me n t Ke y wo r ds ：a s p ha l t p a v e me n t ；rut ；l a s e r ；l i n e a r l a s e r rut me a s u rin g s y s t e m ( 上接 第4页) 6 牛开民， 俞建荣 ， 陈荣生 碾压混凝土路面横向缩 缝间距的研究 J 公路交通科技， 1 9 9 7 ， 1 4 ( 1 ) ： 4 0 4 5 7 黎健国， 陈奇娟 ， 何训华 R C C A C路面应用于高 等公路的设计思路 J 湖南交通科技 ， 2 0 0 6 ， 3 2 ( 3 ) ： 1 7 1 9 8 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 J T G E 3 0 2 0 0 5 S 北京： 人民交通出版社 ， 2 0 0 5 9 冯志龙 混凝土的干缩机理研究 J 应用能源技 术 ， 2 0 0 8 ( 1 1 ) ： 1 2 1 4 1 0 祝瑜， 等 混凝土 自收缩测量方法的进展 J 低 温建筑技术 ， 2 0 1 0 ( 1 0 ) ： 7 9 1 1 蒋应军 水泥稳定碎石基层收缩裂缝防治研究 D 西安： 长安大学 ， 2 0 0 1 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 21 0 ) Ex pe r i me n t a l S t u dy o n t he Dr y i ng S hr i nka g e an d Te m p e r a t ur e S hr i nk ag e Pr o p e r t y o f RCC ZHOU Y o n g 一， Ch u a n ha i ， FANG Y an g ( 1 R & D C e n t e r o f N a t i o n a l T r a n s p o r t I n d u s t ry fo r T e c h n o l o gy a n d E q u i p m e n t o f H i g h w a y T r af fi c S a f e t y a n d E m e r g e n c y P r o t e c t i o n ， G u a n g z h o u ， 5 1 042 0 ； 2 G u a n g d o n g H u a l u T r a n s p o rt T e c h n o l o g y C o ，L t d ， G u a n g z h o u ， 5 1 042 0 ) Ab s t r a c t ：E x p e r i me n t a l s t u d y o n t h e e f f e c t o n t h e d r y i n g s h rin k a g e a n d t e mp e r a t u r e s h ri n k a g e p r o p e r t y o f RC C b y s a n d r a t i o，c e me nt c o n t e n t a n d mo i s t u r e c a pa c i t y h a s b e e n c a r r i e d o u t Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c e me n t c o n t e n t g r e a t l y i n fl u e n c e t h e RC C d ryi n g s h r i n k a g e ，f o l l o w e d b y t h e mo i s t u r e c a p a c i t y， wh i l e s a n d r a t i o l a s t Mo i s t u r e c a p a c i t y a f f e c t mo s t o n t h e RCC t e mp e r a t u r e s h rin k a g e，a n d t h e gre a t e r e f f e c t i s f r o m s a n d r a t i o a t l o w t e m p e r a t u r e s ，c e me n t c o n t e n t h a s t h e mi n i ma l e f f e c t T h e r e a r e s e n s i t i v e r a n g e s o f b o t h h i g h a n d l o w t e mp e r a t u r e f o r t he RCC Ke y wor d s：RCC；d ryi n g s h rin k a g e s；t e mp e r a t u r e s hrin k a g e s ；e f f e c t f a c t o r s 】 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m