轻烧氧化镁对水泥混凝土性能影响研究.pdf
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1、第 4 6卷 第 4期 2 0 1 5年 2月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r Vo 1 46 No 4 Fe b, 2 01 5 文章编号 : 1 0 0 1 4 1 7 9 I 2 0 1 5 ) 0 40 0 8 7 0 3 轻烧氧化镁对水泥混凝土性能影响研究 胡 泽 清 , 朱 正 贵 , 孙 明 伦 , 杜 蓉 ( 1 中国水 利水 电第三工程局有 限公 司, 陕西 西安 7 1 0 0 3 2 ; 2 中国长江三峡集团公司 , 北京 1 0 0 0 3 8 ) 摘要 : 为提 高水工混凝 土抗 裂性 能, 往往在混凝 土中适 量掺 入轻烧 氧化镁 。以溪洛
2、渡水 电站 工程混凝 土原材 料 为例 , 对掺 轻烧氧化镁的低热和 中热水泥混凝土性能展开 了试验研究 。试验结果表 明, 掺入 轻烧氧化镁后 , 低热水泥 混凝 土凝 结时间缩短、 早期坍 落度 和含 气量经时损 失降低 , 混凝 土抗 冻和抗 渗性 能达到设 计要 求; 且 随 着掺量 的提 高 , 混凝 土强度 降低 , 但 自生体积 变形和抗 裂性均提 高。在工程应 用 中, 应根 据 实际情 况 , 通 过 试 验 确 定 轻 烧 氧 化 镁 最优 掺 量 , 确 保 硬 化 后 的 混凝 土性 能稳 定 。 关 键 词 : 轻烧氧化镁 ;物理 性能 ; 抗压 强度 ;自生体积变形
3、 ; 抗 裂性 中图法分类号 : T V 4 3 1 文献标志码 : A D OI : 1 0 1 6 2 3 2 i e n k i 1 0 0 1 4 l 7 9 2 0 1 5 O 4 0 2 1 溪洛 渡水 电站 是金 沙江 下游 河段 梯级 开发 规划 的 第 3个 梯级 , 工 程 以发 电为 主 , 兼 有 防洪 、 拦 沙 和 改 善 下游航运等巨大综合效益。电站枢纽 由高 2 8 5 5 m的 混凝土双曲拱坝、 左右岸引水发电系统 、 泄洪建筑物等 组成。电站装机 总容量 1 3 8 6 0 MW, 正常蓄水位 6 0 0 m以下库容 1 1 5 7亿 m , 调节库容 6
4、4 6亿 m , 可进行 不完全年调节 , 年发 电量 5 7 1 2亿 k W h , 枯水期平均 出力 3 3 9 5 6 6 5 7 MW。 工 程为 I等大 ( 一 ) 型水 电站 , 对 混凝 土 抗 裂性 能 要求较高。受原材料 的制约 , 混凝土 自生体积呈 收缩 变形 , 为减少 混凝 土 收缩 变形 , 拟研 究掺入 轻 烧氧化 镁 对混凝土性能的影响。本文主要针对掺人轻烧氧化镁 的低 热 和 中热 水 泥混 凝 土 性 能 进行 试 验 研 究 , 根 据 轻 烧氧 化镁 在 溪洛 渡水 电站 尾水 洞施 工岔 洞封堵 过程 中 的成 功应 用 , 利用 抗 裂 系数 对
5、掺 轻烧 氧 化镁 水 泥 混 凝 土 的抗裂 性进 行评 价 。 1 原材料和配合 比 试验 采用 的水 泥及 轻烧 氧化 镁 主要性 能检 测结 果 分别见表 1 和表 2 。粉煤灰为 F类 I级粉煤灰 , 骨料 为人 工玄 武岩 , 外加 剂包 括 聚羧 酸减水 剂 J M P C A 和 引气 剂 Z B一1 G。 表 1水泥主要性能检测结果 。 s 0 3 比 表 面 积 氧 化 镁 水 化 热 ( k J k g 一 ) 水 泥 3 d 7 d ( m 妇 ) 抗 压 强 度 M P a 3 d 7 d 2 8 d b l P a 3 d 7 d 2 8 d 氧化镁 9 0 2 4
6、 游离氧化钙 活性度 细度 烧 失量 s 1 7 4 l 0 6 3 5 1 4 8 试 验采 用水 胶 比为 0 4 7 、 粉煤 灰掺量 为 3 5 的二 级配常态混凝土 , 轻烧氧化镁掺用方法按 G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3 混凝土外加剂应用技术规范 要求进行 , 将轻烧 氧化镁视为胶凝材料 , 试验配合 比见表 3 。 表 3混 凝 土配 合 比 注 : 减 水 剂 J MP C A 掺 量 为 0 6 ; 两 个水 泥 品 种 混 凝 土 的 水 灰 比 均 为 0 4 7。 收稿 日期 : 2 0 1 40 91 6 作者简介 : 胡泽清 , 男, 工程师 , 主要从
7、 事水工混凝 土性 能试验研 究。Em a i l : 3 9 2 0 6 7 4 4 5 q q C O B 一 88 2 试验结果分析 2 1 拌和物性能 ? 昆 凝 土拌和物性能试验结果见表 4 。试验结果表 明, 新拌混凝土坍落度相 当时, 随着轻烧氧化镁掺量增 加 , 不 同品种 水泥 混凝 土凝结 时 间变化 不大 , 轻烧 氧化 镁 对混凝 土拌 和物 凝结 时 间影响不 明 显 。 轻 烧氧 化镁掺 量相 同 时 , A l和 D 1经 过 3 0 m i n的 坍 落度 损 失 比 A 和 D分 别 增 大 7 6 6 和 8 2 , 6 0 ra i n后 , Al比 A的
8、坍 落度 损 失 增 大 2 5 4 , 中热水 泥 混凝 土坍落 度损 失 比低 热水 泥混 凝土 大 。随着 轻烧 氧 化镁掺量的增加,3 0 rai n坍落度经时损失逐渐减小 , 6 0 rai n 坍 落 度经 时损 失 变化 不 大 。 同时 , 掺 人 适 量 的 轻烧氧化镁 , 有利 于减小混凝 土的含气量经 时损 失。 随 着轻烧 氧化镁 掺 量 的增 加 , 低 热 水 泥t 昆凝 土 3 0 ra i n 合 气量经 时损失 逐 步 降低 , 最 大 降 幅 为 6 4 , 6 0 ra i n 含 气量经 时损 失变 化不大 。 表 4混凝土拌和物性能试验结 果 2 2
9、力学性能 混凝 土 力学性 能试 验结 果 见表 5和 图 1 。试 验结 果 表 明 , 不论 是 中热还 是低 热水 泥 , 掺 入轻烧 氧 化镁均 会降 低 混凝 上 的抗 压 强 度 和劈 拉 强 度 , 降 低 幅 度 与轻 烧氧化镁掺量有关, 抗压强度最大降幅达 2 2 , 这是 由于混凝 士试件 在 无约 束 条 件下 养护 所 致 , 与 以往研 究结 果一致 ” 实 际工 程 中, 氧 化 镁 混 凝 土 常 应 用 于约束部位 , 在约束条件下 的膨胀会使混凝土产生压 应 力 , 从 而提 高混凝 土 的抗 压强 度 。 表 5 混 凝 土 力 学 性 能试 验 结 果 M
10、P a 抗压强度 劈拉强度 7 d 0 7 5 0 6 O 0 7 8 0 7 6 07 4 1 1 1 l 1 4 2 5 3 l 9 2 2 2 2 2 0 5 1 9 O 2 2 6 2 1 2 4 ( ) 6 0 龄期 1 I ( t )抗压强度 图 1轻 烧 氧化 镁 掺 量对 低 热 水 泥 混 凝 土 力 学 性 能 影 响 2 3 自生体 积变形 对各试验组 的混凝土自生体积变形进行 l为期 2 a的观测 , 变形 曲线见图 2 。试验结果表 明, 未掺轻烧 氧化镁 的 混 凝 土呈 微 收缩 变 形 , 变 形 量在 一 9 1 X 1 0一 一3 8 1 1 0 之 间 ,
11、 低 热 水 泥 混 凝 土 收缩 变 形 比中热水 泥混凝 土稍 大 。 图 2 混 凝 土 自生体 积 变 形 曲线 随 着轻烧 氧 化镁 掺 量 的提 高 , 不 同 品种 水 泥混 凝 土 自生体积变形逐渐呈微膨胀趋势 , 变形 量随轻 烧氧化镁掺量增加而增大 , 在 9 1 5 X 1 0 1 3 6 3 1 X 1 0 之 间。且轻烧氧化镁掺量小于 2 5 时 , 2 7 0 d龄 期后变形基本稳定 ; 掺量大于 2 5 时, 混凝土后期仍 有 膨胀 变形 增 长。 轻烧 氧化 镁 掺 量 均 为 4 时 , 低 热 水 泥混 凝 土膨胀 率 大于 中热 水 泥混 凝 土 , 说
12、明轻 烧 氧 蛎 蛐 m 荸 魑 m一 卯 鹏 c, 一2 2 2 3, 2 2 加引 他 叭 , l, 1 一7 7 4 9 9 3 l一一 凹 如 如 鼢 叭 第 4期 胡泽 清, 等 : 轻 烧氧化镁 对水泥混凝土性 能影响研 究 8 9 化 镁对 改 善低 热水 泥 混 凝 土 自生 体 积 变形 更 有 效 , 这 有 助于 提 高大体 积 混凝 土 的抗裂 能 力 。 轻烧氧化镁掺量与低热水泥混凝土 自生体积变形 关 系见 图 3 , 结果 表 明 , 两 者存 在较 好 的线性 关 系 。 图 3轻烧氧化镁掺量 与 自生体积变形关 系 2 4 耐久性 能 混凝 土 2 8 d龄
13、期 耐久性 能 试验 结果 见表 6 。结果 表 明 , 2组 混 凝 土抗冻 和抗 渗 性能 均满 足设 计要 求 。 表 6混凝土耐久性试 验结果 4 抗裂性分析 采 用黄 国兴 提 出的 抗 裂计 算 公 式 , 对 掺 轻 烧 氧 化镁 水 泥 混 凝 土 抗 裂 性 进 行 分 析 , 抗 裂 系 数 值 越 大 , 表 明混凝 土抗 裂性越 好 。计算 公式 为 K = ( 8 。+R C+G ) ( 2 T + ) ( 1 ) 式中, s 为混凝土极限拉伸值 , 1 0 一; 为混凝土轴 拉强 度 , MP a ; C为混 凝 土 的徐 变度 , 1 0 MP a ; G为 混凝
14、土 自生体积变形 , 1 0;O 为混凝 土线膨胀 系 数 , 1 0 C; T r 为 混凝 土 的绝 热温 升 , ; 为混凝 土 的干缩率 , 1 0。 假 设混 凝 土其他 性 能 不 变 , 仅 考 虑 混 凝 土 自生 体 积 变形 对抗 裂性 的影 响 , 计算 掺 轻 烧 氧 化镁 混 凝 土 的 抗 裂 系数 , 结 果 如表 9所示 。可知 , 随着轻 烧 氧化镁 掺 量增加 , 抗裂系数呈增大趋势。 表 9混 凝 土 抗 裂 系 数 结 果 3 工程应 用 5 结 论 在 对溪 洛 渡水 电站 右岸 6号 尾水 洞 的 3号施工 支 洞上 层 岔 洞 封 堵 时 , 采
15、用 了强 度 等 级 为 C 2 0 F 1 5 O WI O 的二 级 配泵 送混 凝 土 , 轻 烧 氧化 镁 掺 量 为 4 0 , 配 合 比及拌和物性能见表 7 。拌和楼机 口抽检结果见表 8 , 可见 , 混凝土强度、 抗冻及抗渗等性能与室 内研究结果 基本一致 , 极限拉伸 、 抗压弹性模量结果与同强度等级 不掺轻烧氧化镁混凝土基本相 当, 混凝土 自生体积变 形 呈 微膨 胀趋 势 , 至 I 2 6 5 d龄期 , 混凝 土 自生 体 积 变 形 值 为 8 0 1 41 0 , 且 变 形 基 本 趋 于 稳 定 。工 程 应 用 取 得 了较好 效果 。 表 7现 场 混
16、 凝 土 配 合 比及 拌 和 物性 能 抗 压 强 度 劈拉 强 度 极 限 拉伸 值 轴 拉 强 度 抗压 弹 模 自 生 体 积 M P a M P a( l 0 - 4 ) M P a G P a 变 形( 1 2 6 5 d ) 抗渗抗冻 , x 1 0- 6 ) 等 级等 级 ( 1 )掺入轻烧氧化镁 , 可减少混凝土早期坍 落度 和含气量经时损失 , 降低无约束混凝土强度 , 且下降幅 度 随 掺量 的增 加而加 大 。 ( 2 )随着轻烧氧化镁掺量增加, 混凝土 自生体积 变 形膨 胀量 逐 渐增 大 , 且 低 热水 泥 混 凝 土 变 形影 响显 著 , 混凝土 自生体积变
17、形一般在 2 7 0 d后可基本稳定。 ( 3 )掺 轻烧 氧化 镁混 凝土 的抗 冻和 抗渗 性能 均满 足设计要求 , 随着轻烧氧化镁掺量提高, 混凝土抗裂性 提高 但在工程应用时 , 一定要根据工程具体情况 , 通 过试 验 确定 轻烧 氧化 镁 最 优 掺 量 , 同 时应 选 择 品 质 较 好 的产 品 , 确 保硬 化后 的混 凝土 性能稳 定 。 参 考文 献 : 1 张莹, 孟 云芳, 王婷 Mg O复合生态纤维混凝 土早期 力学性能 实验 研究 J 四川建材 , 2 0 1 4 , 4 0 ( 1 ) : 2 8 3 0 2 肖延亮 , 杨忠 义 外掺 氧化镁 混凝 土性能
18、试验 研 究 J 混凝土 , 2 0 0 7 , ( 3 ) : 7 2 7 3 , 7 7 3 陈霞, 杨华全 , 李 家正 外掺氧化镁混凝土的变形特征研 究 J 人 民长江 , 2 0 1 1 , 4 2 ( 4) : 8 89 0 , 9 4 4 李承木 氧化镁混凝土 自生体积变形的长期试验研 究成果 J 水 力发 电学报 1 9 9 9 , ( 2 ) : 1 1 1 9 ( 下转 第 9 3页 ) 第 4期 肖 琳 , 等 : 基 于可变模糊评价方法 的玄武湖水环境质 量评价 9 3 W a t e r e n v i r o n m e nt q ua l i t y e v a
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- 氧化镁 水泥 混凝土 性能 影响 研究
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