长洲水利枢纽工程混凝土热学性能试验研究.pdf
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1、交流与探讨 GUANG XI DI AN YE 虞 它 谍 长洲水利枢纽工程混凝土热学性能试验研究 林康 ( 广西水电科学研究院, 南宁市5 3 0 0 2 1 ) 【 摘要】对长洲岛水利枢纽工程混凝土的力学性能、 热物理学性能和变形性能进行了试验研究, 为该工程混凝土温度、 应力 计算提供 了参数, 为现场混凝土温度应力控制提供了依据。 【 关键词】混凝土; 热学性能 1 前 言 在大体积混凝土f 如大坝内部混凝 土) 施工过程 中, 水泥要散发大量水化 热,由于白天与晚上温差大,混凝土 表面和内部产生的温差也大 ,在混凝 土表面引起拉应力 ;在后期降温的过 程 中,混凝土 内部产生收缩 ,
2、又会在 内部出现拉应力 ,当这些应力超 出混 凝土的抗裂能力时,易引起混凝土裂 缝 而影 响混凝 土 的耐久 性 ,因此 有必 要对混凝土的热学性能进行试验研究。 2 热 学性 能与 混凝 土裂 缝 的 关 系 2 1 混凝土裂 缝是建筑 工程 中普遍存 在 的问题 产生裂缝 的原 因主要有 以下三种 2 I I 收缩裂缝 混凝土的收缩引起 收缩裂缝 。收 缩的主要影响因素是混凝土中的用水 量和水泥用量,用水量和水泥用量越 高,混凝土的收缩就越大。选用水泥 品种的不同,干缩 、收缩的量也不同。 混凝土逐渐散热和硬化过程引起 的收缩 ,会产生很大的收缩应力。如 果产生的收缩应力超过 当时的混凝土
3、 极限抗拉强度 ,就会在混凝土中产生 收缩裂缝。在大体积混凝土里,即使 水灰比并不低,自身收缩量值也不大, 但是它与温度收缩叠加到一起,就要 使应力增大 ,所以在水工大坝施工时 早就将 自身收缩作为一项性能指标进 行测定和考虑 。 2 I 2 温差裂缝 混凝土内外部温差过大会产生裂 缝 。主要影响因素是水泥水化热引起 的混凝土内部和混凝土表面的温差过 大 。特别是大体积混凝土更易发生此 类裂缝 。 大体积混凝土结构一般要求一次 性整体浇筑。浇筑后,水泥因水化引 起水化热,由于混凝土体积大 ,聚集 在内部的水泥水化热不易散发 ,混凝 土内部温度将显著升高 ,而其表面则 散热较快 ,形成 了较大的
4、温度差 ,使 混凝土内部产生压应力,表面产生拉 应力。此时,混凝龄期短,抗拉强度 很低。当温差产生的表面抗拉应力超 过混凝土极限抗拉强度,则会在混凝 土表面产生 裂缝 。 2 I 3 安定性裂缝 安定性裂缝表现为龟裂,主要是 因水泥安定性不合格而引起的。 2 _ 2预防措施 思路 :从材料选择和混凝土配合 比设计方面考虑 2 2 I 根据实际工程结构的要求 选择合适的混凝土强度等级及水泥品 种 、等级。 2 2 2 选用级配优 良的砂 、石原 材料,含泥量应符合规范要求。 2 2 3 积极采用掺合料和混凝土 外加剂。掺合料和外加剂 目标 已作为 混凝土的第五、六大组份 ,可以明显 地起到降低水
5、泥用量 、降低水化热 、 改善混凝土的工作性能和降低混凝土 成本的作用。 2 2 4 对 成 型后 的混 凝土 进 行热 学性能测试,找出其中的规律性 ,以 便对指导工程的设计提出可靠的依据。 3 工程 实例 3 1 长洲水利枢纽工程概况 长洲水利枢纽坝址位于珠江流域 西江水系干流浔江河段,在广西梧州 市上游 1 2 k m的浔江干流上 ,坝线横贯 长洲岛和泗化洲岛。长洲水利枢纽工 程是国务院批复的 ( 珠江流域综合利 用规划 中列为重点开发的项 目,是 一 座以发电、航运为主,兼有灌溉 、 养殖等综合效益的水利枢纽工程。主 要建筑物有混凝土泄水闸、混凝土重 力坝、左右岸接头坝 、土石坝 、河
6、床 式厂房 、开关站 、船闸、鱼道等。校 核洪水位时库容为 5 6亿 IT I , ,正常蓄水 位 时库 容 为 1 8 6亿 IT I , 电站总 装机 6 3 0 M W, 船 闸最 大 设 计 船 型 吨 位 1 0 0 0 t ,工程的等级属一等工程。本工 程 的 混 凝 土 总 量 约 2 1 2万 IT I , 左 岸 ( 内江)工程混凝土最高浇筑强度约 4 4 6万 m3 月,右岸 ( 中江、外江)工 程混凝土最大浇筑强度约 6 7 5万 m 3 月 。 3 2长洲水利枢纽工程热学性能试验 2 0 0 7 8 ( 总 第 8 9 期 ) 团 维普资讯 店 弩 檬 交流与探讨 GU
7、ANG XIDI AN YE 3 2 1 热学性能试验内容 混凝土导温系数:混凝土在受 热或冷却时,各部分温度趋于一致的 能力。 混凝土导热系数 :在稳定传热 条件下,1 m厚的材料,两侧表面的温 差为 1度 ( K , 。 C ), 在 1 小时内,通过 1 m: 面积传递的热量,单位为瓦 米 度 ( w, m K , 此处的 K可用。 C代替) 混凝土比热:单位质量的某混 凝土温度升高或降低 I C 吸收的热量。 混凝土线膨胀系数 :温度每变 化 1 度 ( K , 。 C )混凝土长度变化的百分 率。 混凝土绝热温升值 :在绝热的 条件下,混凝土在水化过程中的温度 变化及最高温升值。 此
8、外 ,还进行 了混凝土的抗压强 度、劈裂抗拉强度 、抗压弹性 模量 、 轴心抗拉强度及极限拉伸值的测定。 3 2 2 混凝土配合比 原材料 :水泥为广西华润红水 河水泥有限公司生产的红水河牌普通 4 2 5水泥( 3 d抗 压强度 2 3 0 MP a ,2 8 d 抗压强度 4 9 3 MP a ) ;粉煤灰为广西来 宾 B电厂生产的 级灰 夕 加剂为江苏 省建科院混凝土外加剂厂生产的J M一 缓凝高效减水剂以及为该试验项 目专 门配制的混合河砂 ( 中砂 ,细度模数 2 6 ) 、混 合 卵石( 骨 料最 大粒 径 为 8 0 m m) 。以上原材料检测结果均达到相 关规范技术要求。 混凝
9、土配合比:本次试验选用 两种混凝土 ( C 1 0 、C 2 0三级配)进行 试验。具体配合比参数见表 1 。 3 2 3 试验结果 力学性能试验结果见表 2 。 从表中可以看 出,作为主要指标 的抗压强度均达到了设计要求 ,其余 的指标作为设计参考参数。 部分热学性能试验结果及绝热 温升试验结果分别见表 3 、表 4 。 混凝土绝热温升根据试验结果拟 合的双曲线公式如下 : C 1 0三级 配 :T r = 1 9 5 t ( 0 9 6 + t ) R Z = 0 9 9 9 8 固 2 0 0 7 8 ( 总 第 8 9 期 ) C 2 0三 级 配 :T r = 2 3 6 t ( 0
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