外掺MgO混凝土性能及筑坝技术浅析.pdf
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1、2 0 1 5年第 1 期 黑龙江水利科技 ( 第 4 3卷)H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y NO 1 2 01 5 ( T o t a l N o 4 3 ) 文章编号 : 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 6 5 0 2 外掺 Mg O混凝土性 能及筑坝技术浅析 文 明贡 ( 贵州省水利 水电勘测设计研 究院, 贵 阳 5 5 0 0 0 2 ) 摘要: 文章从传统的混凝土拱坝采用分缝分块
2、柱状浇筑的模式, 存在坝体分缝 、 温控及抗裂 控制、 封拱灌浆时机掌握困难等一系列问题出发 , 探讨 了当前采用的 Mg O混凝土在国内外的 性能研究及筑坝应用 , 参考国内科研成果, 同时融人实践工程经验 , 可供设计同行参考和借鉴。 关键词: 外掺 Mg O, 混凝土性能, 筑坝技术 , 浅析 中图分类号 : T V 6 4 2 4 文献标识码: B 传统混凝 土拱坝采 用分缝分块 柱状浇筑 的模 式 , 存在温控过程繁杂 、 抗裂控制及封拱灌浆 时机掌 握 困难等问题 , 且工程投 资较高 , 严重影响了工程 的 建设周期。为此, 探索新的混凝土拱坝的施工方法 势在必行 。经过近 3
3、O年来 的不断探索 , 新 的混凝土 拱坝筑坝技术应运而生 , 目前采用外掺 M g O微膨胀 混凝土快速筑拱坝技术 , 大大简化 了混凝 土浇筑 的 温控措施 , 在科技进步和经济效益方面意义重大。 1 混凝土坝技术研 究进展 现代混凝土拱坝技术始于 2 0世纪 3 0年代 , 在 此以前世界上建成 的混凝土拱坝很少 , 且都是低坝 , 在施工过程中对混凝土没有任何控制, 1 9 3 0年后国 内外开始注意混凝 土拱 坝的裂缝 问题 , 并对 大体 积 混凝土进行了全面的研究 , 主要有以下方面 : 在大体 积混凝土 中掺用混 合材料 、 引气剂 、 减水剂等 ; 对混 凝土改性提高其 耐久
4、性 ; 采用不分纵缝 的通仓 浇筑 法 、 发展强力的平仓振捣设备 、 发展碾压混凝土及特 种混凝土等。同时大体积混凝土技术也在不断革 新 , 主要表现在 : 采用 喷洒缓凝 剂、 高压水 冲毛等处 理施工缝 ; 采用水化热较低 的中热水泥 、 大坝水泥和 低热膨胀水泥 ; 广泛使用混凝土掺和剂和外加剂 ; 采 用大容量的运输机械和浇筑设备等。但这些革新还 没有彻底摆脱传统的混凝土坝工技术模式, 在缩短 工期和降低造价方面难有更大的发展。7 0年代混凝 土坝工技术发生 了一次革命性 的变化 : 采用碾压 混 凝土坝工技术 , 坝体断面尺寸与常规混凝土坝相似 , 但其水 泥用量少 , 不设纵缝
5、, 不以模板形成横缝 , 使 用机械化施工 , 节约模板工程量 , 减少缝面的处理范 围 , 加快了建坝速度 。 近年来我国尝试外掺 Mg O微膨胀混凝土快速筑 坝技术 , 也是对传统大体积混凝土坝工技术的革命 。 从 2 O世纪7 0 年代白山拱坝采用内含 M g O水泥的混 凝土进行筑坝 以来 , 该筑 坝技术 己经历 了3 0 a 的发 展 。外掺 Mg O混凝土筑 坝技术在贵州省发展较快 , 现已建成 7座大坝 。贵州省水利 院牵头承担水利部 “ 9 4 8 ” 计划创新项 目“ 全坝外掺氧化镁微膨胀混凝土 快速建坝技术应用研究 ” , 并 于 2 0 1 1年制订 了贵 州 省地方标
6、准 全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术规范 ( D B 5 2 T 7 2 0 -2 0 1 0 ) , 基本形成 了全坝外掺氧化镁 混凝土拱坝的理论 及技术体系 , 为该技术在 国内的 推广应用奠定了基础。 2 掺 M g O微膨胀混凝土的研究历程 我国较早就开始掺 M g O 昆凝土的性能试验 , 2 0 世纪 7 0年代 中期 长江科 学院刘崇熙等研制 了钙矾 石型低热微膨胀水泥 , 这种混凝土的弹性模量小 、 徐 变度大 , 产生的补偿效果很小 , 故没有 多大 的实用价 值 , 但引起了对微膨胀混凝 土的重视 。在“ 八 五” 攻 关项 目中, 成勘 院等 单位 先后 对 内含 Mg O和
7、 外掺 Mg O两类混凝土进行 了长期 的试验研究 , 取得 了较 为全面的数据成果 , 包括掺 Mg O混凝土的物理力学 、 【 收稿 日期 2 0 1 41 1 0 8 作者简介 文明贡( 1 9 7 6 一) , 男, 贵州思南人, 高级工程师, 从事水工建筑物结构设计工作。 2 0 1 5年第 1期 ( 第4 3卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y Nn 1 201 5 ( T o t M N o 4 3
8、) 热学、 安定性和耐久性等。数据表明: 常温条件下掺 Mg O混凝土的力学和变形性能 比普通混凝 土略有提 高 , 但其基本规律没有发生明显变化 ; 掺 Mg O混凝土 的徐变和极 限拉伸值 比普通混凝 土大; Mg O对水 泥 水化热影响不大 , 对混凝土的绝热温升 、 导温、 导热 、 比热容和热膨胀系数均无明显影 响; 掺 Mg O混凝土 的抗冻 、 抗渗和耐久性能优于普通混凝土 ; 掺 Mg O混 凝土的自生体积变形与 Mg O掺量 、 温度和龄期高度 相关 ; M g O混凝土长龄期的力学性质是安定的 , 微膨 胀对混凝土长期力学性能的影响不大。 外掺 M g o混凝土的性能试验大
9、多在室内, 从试 验结果看 Mg O的掺量及品质 、 水泥型号 、 骨料大小 、 温度、 约束条件等因素, 对其自身体积变形有较大的 影响 , 因此必须结合 实际对掺 Mg O混凝土进行现场 试验 , 为实施提供可靠的参数。 3 外掺 Mg O混凝土性能研究 3 1 热学性能 外掺 Mg O混凝土的导温 系数 、 导热系数和 比热 与普通混凝土基本一致 , 这是因为导温系数、 导热系 数和比热主要取决于混凝土的骨料 , Mg O仅为添加 剂, 它的加入对混凝土的导温系数、 导热系数和比热 影响不大。 根据水化生成热试 验和温升测试结果表 明: 外 掺 M g O混凝土的水化生成热略有增加, 其
10、规律是随 Mg O的掺量 的增加而增大 , 且水化生成热 的峰值 出 现 的时间推迟 , 表明 Mg O对水泥 的凝结有一定 的延 缓作用 。Mg O的掺量在 5 以下 时, 外掺 Mg O混凝 土的水化生成热增长在 3 5 以内, 这 主要是掺 Mg O增加 了胶材用量所致。掺 Mg O混凝 土的水化 热随龄期增长而增大, 前 7天增长速度较快 , 最终达 到一定 值 , 一 般水 化热 与 龄期 可 以用 双 曲线关 系 描述 。 3 2 力学性能 外掺 Mg O混凝土的强度比普通混凝土的强度有 所提高 , 一般抗压强度可提高 3 6 , 9 0天龄期 的抗拉强度可提高 1 0 左右。这主
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