外摻MgO微膨脹混凝土快速筑壩技術(shù)研究與實踐

由于混凝土壩在傳統(tǒng)溫控措施下產(chǎn)生裂縫,可以通過優(yōu)化原材料及混凝土施工配合比,盡量降低混凝土絕熱溫升值,并利用mgo,配制延遲性微膨脹混凝土,提高混凝土極限拉伸值,開創(chuàng)混凝土壩高質(zhì)量、高速度、低成本進行澆筑的新途徑。

1990年廣東省在全國率先全面使用外摻mgo混凝土快速筑壩技術(shù)建成了青溪水電站重力壩,1999年又將該新技術(shù)應(yīng)用至混凝土拱壩,并在長沙拱壩獲得了成功.該技術(shù)在廣東的工程應(yīng)用實例和廣東開展相關(guān)研究的情況及已取得的一些初步成果在文中做了介紹.

利用大型多功能靜動力三軸儀進行了外摻氧化鎂微膨脹混凝土在不同應(yīng)變速率下的單軸抗壓性能試驗。對微膨脹混凝土的物理力學(xué)參數(shù)進行了統(tǒng)計分析,研究了加載速率、氧化鎂活性以及摻量對微膨脹混凝土動態(tài)力學(xué)特性的影響。結(jié)果表明:外摻mgo微膨脹混凝土表現(xiàn)出明顯的率效應(yīng),抗壓強度與加載速率成正比;在應(yīng)變速率一定時,氧化鎂摻量與混凝土抗壓強度成正比,氧化鎂活性對混凝土強度影響不大。在此基礎(chǔ)上,進行應(yīng)力應(yīng)變曲線分析,當(dāng)mgo摻量為9%時,混凝土的塑性改善最為明顯。最后,構(gòu)建了微膨脹混凝土動態(tài)損傷模型,并對所建模型的適用性進行了驗證。

碾壓混凝土壩外摻mgo微膨脹混凝土的試驗研究——本文結(jié)合遼寧省白石碾壓混凝土壩及閻王鼻子碾壓混凝土壩，通過對不同mgo含量的膠材凈漿的壓蒸試驗，確定了mgo的合理摻量；對常規(guī)混凝土、常規(guī)碾壓混凝土及外摻mgo微膨脹碾壓混凝土的自生體積變形進行了試驗研究。...

本文結(jié)合遼寧省白石碾壓混凝土壩及閻王鼻子碾壓混凝土壩,通過對不同mgo含量的膠材凈漿的壓蒸試驗,確定了mgo的合理摻量;對常規(guī)混凝土、常規(guī)碾壓混凝土及外摻mgo微膨脹碾壓混凝土的自生體積變形進行了試驗研究。

采用在ansys平臺上開發(fā)的《外摻mgo混凝土快速筑壩三維有限元仿真計算程序》,對粵北某120m高拱壩,分別按摻與不摻mgo的工況,進行了施工期和運行蓄水期的全程仿真計算,著重對比分析了外摻mgo混凝土的補償作用,結(jié)論認為在超過100m級的高拱壩中,本程序及研究思路同樣可用于其仿真計算研究,并且高拱壩上采用外摻mgo混凝土快速筑拱壩新技術(shù)也具有實用性,是可行的。

混凝土在硬化和干燥過程中，由于化學(xué)收縮、干燥收縮、自收縮等原因，存在體積收縮的問題。特別在混凝土結(jié)構(gòu)修補、二次結(jié)構(gòu)的維護、孔洞的封堵等工程中。很難有效的與結(jié)構(gòu)原有部分粘結(jié)。微膨脹混凝土的應(yīng)用，會使此類問題得到解決。本文闡述了mgo微膨脹混凝土的原理及自生體積變形分析的計算模型，著重介紹了向家壩水電站上圍堰施工支洞堵頭mgo微膨脹混凝土的試驗研究。其在向家壩水電站工程中的應(yīng)用，技術(shù)效益顯著，以便同行業(yè)參考。

外摻mgo砼筑壩技術(shù)的應(yīng)用——通過大壩施工、試驗過程中取得的大量數(shù)據(jù)資料詳細闡述了mgo微膨脹砼在大壩砼施工的具體應(yīng)用?！　?/p>

在水利水電工程建設(shè)過程中應(yīng)用新技術(shù)能提高工程的質(zhì)量和加快工程的進度,但新技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新必須通過先進的項目管理理念來推動。外摻mgo混凝土筑壩新技術(shù)在落腳河水電站拱壩中的應(yīng)用,較好地解決了混凝土拱壩的開裂問題,而且在筑壩施工中全部或部分取代了傳統(tǒng)的混凝土溫控措施(骨料預(yù)冷、加冰拌和、預(yù)埋冷卻水管通水冷卻、分層分塊澆筑等),實現(xiàn)了該水電站拱壩快速、厚層、連續(xù)通倉澆筑,從而大大簡化了澆筑施工工藝、加快了施工進度、降低了工程造價,取得了顯著的社會經(jīng)濟效益。

為了加快工程的施工進度,減少壩體溫度控制措施,對馬槽河水電站拱壩混凝土的原材料和配合比進行了試驗研究。采用外摻輕燒mgo和粉煤灰、選用緩凝型外加劑等方法延緩和降低水化熱,不僅可以加快施工進度,還可以減少產(chǎn)生裂縫和滲透。室內(nèi)觀測記錄和強度試驗結(jié)果表明,外摻輕燒mgo混凝土配合比設(shè)計滿足溫度控制要求。

本文介紹了mgo混凝土拱壩監(jiān)測設(shè)計的目的、監(jiān)測項目、監(jiān)測儀器安裝、觀測資料整理分析及典型工程監(jiān)測實例,說明利用外摻mgo混凝土的后期延遲微膨脹特性補償混凝土溫降時所產(chǎn)生的收縮變形可達到大壩防裂的目的,也說明全壩外摻mgo混凝土不分橫縫快速筑壩新技術(shù)也能廣泛應(yīng)用于中小型拱壩中,起到大大縮短工期、節(jié)省工程投資的作用,取得良好的社會經(jīng)濟效益。

文章從傳統(tǒng)的混凝土拱壩采用分縫分塊柱狀澆筑的模式,存在壩體分縫、溫控及抗裂控制、封拱灌漿時機掌握困難等一系列問題出發(fā),探討了當(dāng)前采用的mgo混凝土在國內(nèi)外的性能研究及筑壩應(yīng)用,參考國內(nèi)科研成果,同時融入實踐工程經(jīng)驗,可供設(shè)計同行參考和借鑒。

在深入研究了mgo微膨脹混凝土的變形特性的基礎(chǔ)上,提出了在變溫條件下的當(dāng)量齡期法,以及基于當(dāng)量齡期法的雙曲線模型,實現(xiàn)了用恒溫的試驗結(jié)果來模擬變溫條件下自生體積變形膨脹特性的方法。初步成果表明,采用當(dāng)量齡期法的雙曲線模型是計算mgo砼自生體積變形的一個較合理的實時分析模型。

微膨脹混凝土 加了外加劑的混凝土。 一般混凝土干了以后大多都有少許收縮，加了膨脹劑的混凝土，不但不 收縮而且隨著時間推移，有一定的自由膨脹量。 這樣配方的混凝土稱為微膨脹混凝土 微膨脹混凝土機理： 微膨脹混凝土結(jié)構(gòu)在未承載時,其物理力學(xué)狀態(tài)是:由于混凝土中配置 一定的鋼筋,工程中不可避免地存在著結(jié)構(gòu)邊界的約束作用,使各類變形均 處于受挖狀態(tài)。因此,普通混凝土存在的干縮、蠕變、溫差效應(yīng)所造成的收 縮變形將產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)這種拉應(yīng)力大于混凝土極限拉應(yīng)變時即出現(xiàn)裂縫。 而采用微膨脹混凝土?xí)r,在強度增長過程中即產(chǎn)生體積膨脹,內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng) 力和壓應(yīng)變,能補償各種收縮變形,抵消相應(yīng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力,有效地提高結(jié)構(gòu) 的抗裂性。由于膨脹變形時釋放的大部分能量均發(fā)生在混凝土養(yǎng)護的早期階 段,此時尚處在塑性狀態(tài),故大量空隙易于被壓縮密實;同時,因游離的鈣礬

微膨脹混凝土 加了外加劑的混凝土。 一般混凝土干了以后大多都有少許收縮，加了膨脹劑 的混凝土，不但不收縮而且隨著時間推移，有一定的自由 膨脹量。 這樣配方的混凝土稱為微膨脹混凝土 微膨脹混凝土機理： 微膨脹混凝土結(jié)構(gòu)在未承載時,其物理力學(xué)狀態(tài)是: 由于混凝土中配置一定的鋼筋,工程中不可避免地存在著 結(jié)構(gòu)邊界的約束作用,使各類變形均處于受挖狀態(tài)。因此, 普通混凝土存在的干縮、蠕變、溫差效應(yīng)所造成的收縮變 形將產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)這種拉應(yīng)力大于混凝土極限拉應(yīng)變時 即出現(xiàn)裂縫。而采用微膨脹混凝土?xí)r,在強度增長過程中 即產(chǎn)生體積膨脹,內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力和壓應(yīng)變,能補償各種 收縮變形,抵消相應(yīng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力,有效地提高結(jié)構(gòu)的抗 裂性。由于膨脹變形時釋放的大部分能量均發(fā)生在混凝土 養(yǎng)護的早期階段,此時尚處在塑性狀態(tài),故大量空隙易于 被壓縮密實;同時,因游離

微膨脹混凝土 加了外加劑的混凝土。 一般混凝土干了以后大多都有少許收縮，加了膨脹劑的混凝土，不但不收縮而且隨著時 間推移，有一定的自由膨脹量。 這樣配方的混凝土稱為微膨脹混凝土 微膨脹混凝土機理： 微膨脹混凝土結(jié)構(gòu)在未承載時,其物理力學(xué)狀態(tài)是:由于混凝土中配置一定的鋼筋,工程 中不可避免地存在著結(jié)構(gòu)邊界的約束作用,使各類變形均處于受挖狀態(tài)。因此,普通混凝土存 在的干縮、蠕變、溫差效應(yīng)所造成的收縮變形將產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)這種拉應(yīng)力大于混凝土極限 拉應(yīng)變時即出現(xiàn)裂縫。而采用微膨脹混凝土?xí)r,在強度增長過程中即產(chǎn)生體積膨脹,內(nèi)部產(chǎn)生 壓應(yīng)力和壓應(yīng)變,能補償各種收縮變形,抵消相應(yīng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力,有效地提高結(jié)構(gòu)的抗裂性。由 于膨脹變形時釋放的大部分能量均發(fā)生在混凝土養(yǎng)護的早期階段,此時尚處在塑性狀態(tài),故大 量空隙易于被壓縮密實;同時,因游離的鈣礬石結(jié)晶顆粒具有填充孔隙的作

微膨脹混凝土應(yīng)用 地下泵房、水池及多層建筑都需要較深的基礎(chǔ)在地下,由于大多數(shù)可施工建筑的 地區(qū)多有地下水存在,設(shè)計、施工要認真解決地下部分的抗?jié)B和設(shè)置超長的伸縮 縫,這是兩項技術(shù)性較復(fù)雜且往往達不到預(yù)期效果的難題。長期以來對這些工程 多采用普通抗?jié)B商品混凝土并設(shè)置后澆帶處理伸縮縫。但設(shè)計后澆帶時需按規(guī)范 要求的部位和長度范圍留置,將整體結(jié)構(gòu)劃分成若干臨時的獨立單元,使設(shè)計和 施工的具體實施難度加大。特別是在留置的后澆帶停置的一段時間內(nèi),難以確保 截面不受地下水及其它物質(zhì)的侵蝕,在重新澆筑時需采取清理措施,這都會給施 工質(zhì)量留下隱患。例如:在地面以下環(huán)境中需對后澆帶部位進行較長時間的防護, 設(shè)臨時支撐、鋼筋除銹、復(fù)位、焊接、清理表面浮層等,工序工種復(fù)雜,工期和施 工質(zhì)量難以確保。為從根本上消除上述弊端,可采用無留置縫(即不設(shè)后澆帶或伸 縮縫)的結(jié)構(gòu)商品混凝

外摻mgo砼快速筑壩技術(shù)在沙老河拱壩的應(yīng)用——沙老河水庫采用外摻mgo不分縫筑拱壩技術(shù)進行壩體設(shè)計，目前已經(jīng)建成，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益?！　?/p>

本文通過研究,在試驗的基礎(chǔ)上提出了符合mgo微膨脹混凝土自生體積變形特性的雙曲線模型,用于表述mgo砼的自生體積變形特性。該模型的物理意義明確,表達簡單,參數(shù)易于推求。同時,模型的擬合與試驗成果是相吻合的,并應(yīng)用于實時分析,計算值與實測值比較吻合

針對廣西龍灘工程地下引水發(fā)電系統(tǒng)引水壓力鋼管襯墊混凝土、非鋼襯混凝土澆筑凈空尺寸有限,布筋較密,人工振搗困難以及混凝土為薄壁結(jié)構(gòu)等特點,為了方便操作,避免在混凝土施工中因振搗困難而存在漏振和振搗不密實現(xiàn)象的發(fā)生,保證混凝土的施工質(zhì)量,并提高混凝土自身的防裂、抗裂能力,為以后簡化接觸灌漿而進行的免振微膨脹混凝土試驗研究項目。

基于"補償收縮-內(nèi)養(yǎng)護-纖維限縮阻裂技術(shù)"配制了橋梁拼接部位c50微膨脹混凝土和微膨脹纖維混凝土,探討了摻不同纖維和內(nèi)養(yǎng)護劑對混凝土工作性能、力學(xué)性能、變形性能和耐久性的影響規(guī)律。

鋼管微膨脹混凝土的配制