再生混凝土徐變性能及試驗方法研究★

薛 勇 郝永池

(河北工業職業技術學院，河北 石家莊 050091)

0 引言

在配制過程中摻加了質量百分比不低于30%再生骨料的混凝土稱為再生混凝土[1]。再生混凝土構件在長期受荷下，徐變是顯著的。再生混凝土徐變可能導致構件的徐變破壞，引起工程事故。加強對再生混凝土徐變性能試驗方法的研究，改善再生混凝土的耐久性能，是再生混凝土研究的重點之一。

1 再生混凝土徐變的概念

再生混凝土在持續荷載的作用下，隨著時間延長而產生的變形稱作再生混凝土徐變。其顯著特點是變形與時間有關，所以徐變也稱作時間變形。

再生混凝土相對于普通混凝土，由于再生骨料的組成、再生骨料置換率等方面存在著較大的變數，再生混凝土徐變也存在較大的變異性能，再生混凝土的徐變性能在很大程度上決定了再生混凝土結構或構件的未來質量。

2 再生混凝土徐變性能和檢測指標

再生混凝土構件作為一種彈塑性材料，在長期荷載作用下產生徐變是不可避免的。再生混凝土徐變受再生骨料彈性模量和置換率、水灰比、濕度等因素的影響。

2.1 再生混凝土徐變的組成

再生混凝土徐變由兩部分組成。其中有相當一部分徐變是不可逆的，稱作不可恢復徐變。而有一部分徐變是隨著時間逐漸恢復的，稱作可恢復徐變。可恢復徐變為彈性變形，不可恢復徐變多為黏性流動。再生混凝土試件在受載后，這兩部分徐變的發展速度并不相同。可恢復徐變在加荷后兩個月內趨于穩定，而不可恢復徐變則在相當長的時間內仍然繼續增長。

試驗表明，在再生混凝土發生徐變的同時若有干縮伴隨，則再生混凝土徐變量相應增大。相對濕度低，再生混凝土收縮就大，徐變也相應變大，這種由于干燥過程而增加的這部分徐變稱為干縮徐變。如果在加荷之前試件與周圍環境已達到濕度平衡，使再生混凝土不再有干縮發生，則環境濕度對徐變就幾乎沒有影響，這種不受干縮影響的徐變稱基本徐變。一般實際工程中的再生混凝土徐變由基本徐變和干縮徐變兩部分組成，但這種區分在實踐中常常被忽視，也就是忽視了干縮對徐變的影響。

2.2 再生混凝土徐變與收縮的關系

再生混凝土徐變和收縮有許多相似和相關之處。它們應變—時間曲線非常相似，應變具有相同的數量級；兩者都包含著很大比例的不可逆應變；和收縮一樣，徐變主要反映了水泥石的一種特性，骨料和再生骨料在其中起著抑制收縮、抑制徐變的作用；有干縮發生時，再生混凝土徐變值將增大等等。

2.3 再生混凝土徐變的優缺點

再生混凝土的徐變會影響建筑結構或構件的受力性能。如鋼筋混凝土構件的應力集中因徐變得到緩和；混凝土構件支座沉陷產生的應力，也因徐變會變得松弛；對大體積混凝土徐變能減輕由于溫度變形引起的破壞。這些對再生混凝土結構是有利的。但徐變使再生混凝土結構變形增大對結構不利的方面也不可忽視，如使受彎構件撓度增大，使長柱附加偏心距增大，引起導致預應力構件的預應力損失等。

2.4 再生混凝土徐變的檢測指標

再生混凝土徐變試驗用于測定再生混凝土試件在長期恒定軸向壓力下的變形性能，其檢測指標主要有徐變應變、徐變度和徐變系數。

1)徐變應變。

混凝土因徐變引起變形的程度稱為徐變應變。徐變應變指相對于構件長度的單位徐變量。

2)徐變度。

徐變度是指再生混凝土在單位應力下產生的徐變變形量。

3)徐變系數。

徐變系數為徐變應變與瞬時彈性應變之比。

3 再生混凝土徐變的試驗方法

再生混凝土徐變試驗根據檢測指標，采集相應的試樣進行試驗。具體試驗方法如下。

3.1 再生混凝土的徐變試件

再生混凝土的徐變試驗可采用棱柱體試件，試件的數量宜為3個，其中每個加載齡期的每組徐變試件不少于2個。試驗時試件尺寸根據再生骨料的最大粒徑按表1選用。

表1 再生混凝土徐變試件尺寸選用表 mm

對于標準環境中進行的徐變試驗，試件應在成型后24 h～48 h之間拆模，然后送入標養室養護到7 d齡期。試件養護完成后移入溫度為徐變測試室進行徐變試驗，直至試驗完成。

3.2 再生混凝土徐變的試驗儀器

3.2.1再生混凝土徐變儀

再生混凝土采用徐變儀進行徐變試驗。徐變儀一般采用彈簧式或液壓式。其工作荷載范圍為180 kN～500 kN。彈簧式壓縮徐變儀如圖1所示。

3.2.2再生混凝土徐變加荷裝置

再生混凝土徐變加荷裝置由千斤頂、測力裝置、加荷架等組成。千斤頂一般采用的普通起重千斤頂，其噸位要求不小于試驗荷載需要；測力裝置可采用普通鋼環測力計或荷載傳感器等，其測量精度不低于所加荷載的2%；加荷架一般由接長桿和頂板組成，接長桿與彈簧式壓縮徐變儀絲桿頂部相連。

3.2.3再生混凝土徐變變形量測裝置

再生混凝土徐變變形量測裝置包括外裝式、內埋式或便攜式等不同型式，其測量精度不低于0.001 mm/m。

3.3 再生混凝土徐變的試驗步驟

用于檢測再生混凝土徐變性能時，試件在養護28 d齡期時開始加荷。再生混凝土徐變性能測定試驗步驟如下：

1)將試驗設備準備好，加荷裝置、測力計和各個儀表安裝后進行檢查，不得有松動和異常現象，測頭和測點在試驗前一天粘好。

2)在徐變試件加荷前，先測試試件的抗壓強度。

3)試驗設備準備好后，將再生混凝土徐變試件安放在徐變儀上。檢查測儀表的調零情況，記下初始讀數。

4)把試件安放好，通過檢測無誤后，及時加荷。

5)在試件加荷后的1 d,3 d,7 d,14 d,28 d,45 d,60 d,90 d,120 d,150 d,180 d,270 d和360 d依次測讀試件的變形值。

6)同時量測再生混凝土參比用的收縮試件在同養護條件下的收縮值。

7)對再生混凝土徐變荷載的保持情況進行定期校核，在加荷7 d,28 d,60 d,90 d時各校核一次，使荷載變化不超過2%，否則應予以調整。

3.4 再生混凝土徐變試驗結果的處理

再生混凝土徐變試驗完成后，接下來要利用測定結果進行檢測指標的計算。檢測指標包括徐變應變、徐變度和徐變系數等。計算時每組以三個試件試驗結果的算術平均值作為該組試件檢測指標的測定值。

采用經過標準養護的再生混凝土棱柱體徐變試件，在28 d齡期時經受0.4倍抗壓強度恒定荷載持續作用360 d的徐變值，即可測得三年徐變值作為試驗終極徐變值。

4 結語

目前，關于再生混凝土的理論研究已經取得了一定的成果，然而在徐變和其試驗檢測方面，研究力度尚需加強。再生混凝土的徐變性能已經影響到其應用的安全性和耐久性。加強再生混凝土徐變性能和試驗檢驗方法的研究，在使用過程中嚴格控制再生混凝土的徐變應變和徐變系數，可使再生混凝土得以系統運用，以發揮其最大的工程價值[2]。

參考文獻:

[1] DG/TJ 08—2018—2007,再生混凝土應用技術規程[S].

[2] 戴 勁，唐 亮，宋衛民．再生混凝土收縮與徐變性能研究[J].粉煤灰，2013(3):24-27.