寒区面板混凝土早期裂缝抑制措施研究.pdf
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1、2 0 1 4 年第 l 2 期 东北水利水电 水利科研 文章编号 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 4 ) 1 2 -0 0 5 1 -0 3 寒区面板混凝土早期裂缝抑制措施研究 黄如卉 , 李艳萍, 雷秀玲 , 李中田 ( 中水东北勘测设计研究有限责任公司, 吉林 长春 1 3 0 0 6 1 ) 摘 要】 蒲石河抽水蓄能电站地处寒区, 上库为面板堆石坝, 水位变化频繁。本文从混凝土的 变形机理进行分析, 讨论 了水泥、 膨胀剂、 高效减水剂、 引气剂、 聚丙烯纤维及粉煤灰等原材料 对混凝土抗裂性能的影响 ,基于大板试验结果,认为纤维和膨胀剂的共同作用抑制了混凝土 的开裂过
2、程, 是抵抗混凝土开裂的有效途径之一。 关键词 】 寒区; 面板混凝土; 早期裂缝; 抑制措施; 蒲石河抽水蓄能电站 中图分类号 T V 6 9 8 2 3 1 文献标识码 A 1 概述 混凝土面板堆石坝以其就地取材、 施工方便、 工期短、 造价低 、 安全性好正在被国内外坝工界普遍重视 , 而成为 当今筑坝技术的一大趋势。 但是, 由于面板堆石坝 的趾板是 座落于基岩上的混凝土薄板结构 , 混凝土面板也是浇筑在 垫层斜坡的薄板 , 厚度小而不均匀, 施工期裸露, 对环境温 度和湿度的变化影响较敏感 ,特别是基岩凹凸约束作用、 气温骤变和混凝土干缩将使趾板及面板较薄部位产生较 大的拉应变 ,
3、容易产生裂缝而影响混凝土的防渗效果。因 此, 对于以挡水为主要 目的的水工混凝土面板及趾板防裂 就显得尤为重要。 下面根据混凝土裂缝产生的机理 , 结合蒲石河抽水蓄 能电站面板混凝土配合比试验 , 从原材料优选和混凝土配 合比设计方面开展研究工作,通过混凝土大板裂缝试验 , 论证混凝土原材料对混凝土抗裂性能的影响。 3 ) 骨料 : 细骨料为天然河砂、 粗骨料为天然卵石。 河砂 细度模数为 2 8 O , 属中砂 , 颗粒级配良好。天然砂及粗骨料 品质符合 DL T 5 1 4 4 2 0 0 1 水工混凝土施工规范 的规定。 4 ) 膨胀剂: 选用北京新中州建筑材料有限责任公司生 产的 HE
4、 A一 1型膨胀剂。 5 ) 聚丙烯纤维 : 采用深圳市维特耐工程材料有限公司 生产的维克抗裂抗渗聚丙烯纤维( 纤维长度 1 9 r n r n 、 掺量 0 6 k g m 3 ) ,以综合评价膨胀剂与聚丙烯纤维在混凝土中 复合应用的可行性。 2 3 混凝土配合 比设 计 通过混凝土配合比参数设计和试拌试验, 确定了满足 面板混凝土技术要求的基准配合比。水胶比为 O 3 1 , O 3 5 , 粉煤灰掺量为 2 5 ,砂率为 3 5 ,小石: 中石的比例为 4 0 : 6 0 , 用水量为 1 0 9 k g m a 。采用与水泥适应性良好的上海陶 正产 S R 3 聚羧酸高效减水剂、 河北
5、省混凝土外加剂厂生产 的 DH9 高效引气剂。 2 面板混凝土抗裂性能试验研究 3 混凝土早期抗裂性 能 2 1 性能指标要求 蒲石河抽水蓄能电站地处东北寒冷地区, 上库挡水建 筑物为面板堆石坝 , 极端最高气温 3 5 0 , 极端最低气温 一 3 8 5, 极端温差近 7 3。混凝土面板设计指标为二级 配 C3 0 F 3 O O W8 混凝土。 2 2 原材料 1 ) 水泥 : 采用抚顺水泥有限责任公 司生产的浑河牌 P MH 4 2 5 级中热硅酸盐水泥,该水泥各项指标满足国标 G B 2 0 0 2 0 0 3要求。 2 ) 粉煤灰 : 选用辽宁省抚顺市能港实业有限公司生产 的 I
6、级、 级粉煤灰。检验结果满足 DL T 5 0 5 5 2 0 0 7要求。 当混凝土处于半流态或塑性阶段 ,由于沉降运动、 毛 细管压力、 早期化学收缩以及 自收缩等引起的塑性收缩受 到约束 , 且约束应力超过混凝土抗拉应力时便产生了宏观 塑性裂缝。混凝土的收缩主要产生在初期, 前 1 4 d的收缩 超过前 9 0 d的 5 0 , 所以控制混凝土初期收缩是控制裂缝 的关键。 通过混凝土大板干缩试验来研究混凝土早期抗裂性 能, 比较膨胀剂、 聚丙烯纤维 、 粉煤灰掺合料在一定条件下 对混凝土早期收缩裂缝的抑制效果。此次研究的混凝土配 合比列于表 1 。 5 1 水利科研 东北水利水电 2 0
7、 1 4 年第 1 2 期 袭 1此次研究混凝土配合比 槭 比攀嚣 器 混疆土材=用量 榴 觥 剂 3 1 试验 方法 混凝土大板试件为 6 0 0 m inx 6 0 0 minx 6 3 I l l il l 的平面 薄板 。试模边框内设 p 6 n 矾 直径 , 间距 6 0 mm的双排栓 钉 , 栓钉长度分别为 5 0 mi l l 和 1 0 0 mm, 间隔布置。 混凝土 成型 2 h时后 , 用电风扇吹试件表面 , 风速距试件 中心点 为 5 m s , 成型 2 4 h 后 , 观察裂缝数量、 宽度和长度 , 最终 比较不同掺合料混凝土产生的裂缝情况。室内气温为 2 1 3 O
8、。试验按照 纤维混凝土结构技术规程 的有关方法 进 行 。 3 2 试 验结 果 根据工程结构裂缝 的基本概念, 混凝土的裂缝分为微 观裂缝与宏观裂缝两种, 混凝土微观裂缝必须借助显微镜 才可见。微观裂缝宽度范围一般以 0 0 5 m m为界: 裂缝宽 度不小于 O 0 5 m m的称为宏观裂缝 ;裂缝宽度小于 0 O 5 m m 的, 属无害裂缝 , 对防水 、 防腐蚀与承重的影响均可忽 略不计。 此次试验的裂缝测试主要为宏观可见裂缝, 裂缝条数 划分以裂缝不连续为准 , 逐条编序进行测试。以折线长度 之和代表裂缝长度 ,裂缝宽度是指该条裂缝宽度的最大 值 , 使用读数显微镜读取裂缝宽度。试
9、验结果见表 2 。 按下列公式计算裂缝总面积 : n A = z ( 1 ) I 式中: A , - 一 试件裂缝名义总面积, m r n 2 ,对于纤维混凝土 试件记作A ,对于对比用的基体试件记作 A ; 一 第 i 条裂缝名义最大裂缝宽度,取该裂缝中点附近裂缝宽 度 , m m; l 第 i 条裂缝长度, n 吼 。 计算裂缝降低系数 田: = ( 2 ) 5 2 表 2 混凝土早期抗裂性能试验结果 O 0 5 0 5 3 l F F I 一 2 - 1 8 3 5 0 0 nO 5 O 8 1 0 2 2 2 4 2 5 9 0 4 8 o IO 1 2 3 5 9 0 l 8 O 0
10、 5 O 56 0 2 2 F HW一 2 1 8 3 5 0 0 6 3 9 5 5 O 9 2 0 O 5 o O 8 0 6 8 注: 限裂等级评定标准 : 一级 0 7 ; 二级 0 5 5 O 。 7; 三 级0 4 0 竹 0 5 5 。 大板抗裂性能试验结果表明 :编号为 F H一 0 , F H W一 0 , F W一 2的 3块混凝土大板使用风扇吹过 2 4 h后搬到室 外 , 再经过 2 8 6 0 d f 室外温度 7 3 0) 风吹、 曰晒 、 雨淋 , 观察裂缝的变化情况发现 : 1 ) 编号为 F HW一 0 ( 掺纤维+ 膨胀剂 ) 的混凝土不但没 有出现新的裂缝
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