外掺MgO微膨胀混凝土快速筑坝技术研究与实践

由于混凝土坝在传统温控措施下产生裂缝,可以通过优化原材料及混凝土施工配合比,尽量降低混凝土绝热温升值,并利用mgo,配制延迟性微膨胀混凝土,提高混凝土极限拉伸值,开创混凝土坝高质量、高速度、低成本进行浇筑的新途径。

1990年广东省在全国率先全面使用外掺mgo混凝土快速筑坝技术建成了青溪水电站重力坝,1999年又将该新技术应用至混凝土拱坝,并在长沙拱坝获得了成功.该技术在广东的工程应用实例和广东开展相关研究的情况及已取得的一些初步成果在文中做了介绍.

利用大型多功能静动力三轴仪进行了外掺氧化镁微膨胀混凝土在不同应变速率下的单轴抗压性能试验。对微膨胀混凝土的物理力学参数进行了统计分析,研究了加载速率、氧化镁活性以及掺量对微膨胀混凝土动态力学特性的影响。结果表明:外掺mgo微膨胀混凝土表现出明显的率效应,抗压强度与加载速率成正比;在应变速率一定时,氧化镁掺量与混凝土抗压强度成正比,氧化镁活性对混凝土强度影响不大。在此基础上,进行应力应变曲线分析,当mgo掺量为9%时,混凝土的塑性改善最为明显。最后,构建了微膨胀混凝土动态损伤模型,并对所建模型的适用性进行了验证。

碾压混凝土坝外掺mgo微膨胀混凝土的试验研究——本文结合辽宁省白石碾压混凝土坝及阎王鼻子碾压混凝土坝，通过对不同mgo含量的胶材净浆的压蒸试验，确定了mgo的合理掺量；对常规混凝土、常规碾压混凝土及外掺mgo微膨胀碾压混凝土的自生体积变形进行了试验研究。...

本文结合辽宁省白石碾压混凝土坝及阎王鼻子碾压混凝土坝,通过对不同mgo含量的胶材净浆的压蒸试验,确定了mgo的合理掺量;对常规混凝土、常规碾压混凝土及外掺mgo微膨胀碾压混凝土的自生体积变形进行了试验研究。

采用在ansys平台上开发的《外掺mgo混凝土快速筑坝三维有限元仿真计算程序》,对粤北某120m高拱坝,分别按掺与不掺mgo的工况,进行了施工期和运行蓄水期的全程仿真计算,着重对比分析了外掺mgo混凝土的补偿作用,结论认为在超过100m级的高拱坝中,本程序及研究思路同样可用于其仿真计算研究,并且高拱坝上采用外掺mgo混凝土快速筑拱坝新技术也具有实用性,是可行的。

混凝土在硬化和干燥过程中，由于化学收缩、干燥收缩、自收缩等原因，存在体积收缩的问题。特别在混凝土结构修补、二次结构的维护、孔洞的封堵等工程中。很难有效的与结构原有部分粘结。微膨胀混凝土的应用，会使此类问题得到解决。本文阐述了mgo微膨胀混凝土的原理及自生体积变形分析的计算模型，着重介绍了向家坝水电站上围堰施工支洞堵头mgo微膨胀混凝土的试验研究。其在向家坝水电站工程中的应用，技术效益显著，以便同行业参考。

外掺mgo砼筑坝技术的应用——通过大坝施工、试验过程中取得的大量数据资料详细阐述了mgo微膨胀砼在大坝砼施工的具体应用。　　

在水利水电工程建设过程中应用新技术能提高工程的质量和加快工程的进度,但新技术的发展和创新必须通过先进的项目管理理念来推动。外掺mgo混凝土筑坝新技术在落脚河水电站拱坝中的应用,较好地解决了混凝土拱坝的开裂问题,而且在筑坝施工中全部或部分取代了传统的混凝土温控措施(骨料预冷、加冰拌和、预埋冷却水管通水冷却、分层分块浇筑等),实现了该水电站拱坝快速、厚层、连续通仓浇筑,从而大大简化了浇筑施工工艺、加快了施工进度、降低了工程造价,取得了显著的社会经济效益。

为了加快工程的施工进度,减少坝体温度控制措施,对马槽河水电站拱坝混凝土的原材料和配合比进行了试验研究。采用外掺轻烧mgo和粉煤灰、选用缓凝型外加剂等方法延缓和降低水化热,不仅可以加快施工进度,还可以减少产生裂缝和渗透。室内观测记录和强度试验结果表明,外掺轻烧mgo混凝土配合比设计满足温度控制要求。

本文介绍了mgo混凝土拱坝监测设计的目的、监测项目、监测仪器安装、观测资料整理分析及典型工程监测实例,说明利用外掺mgo混凝土的后期延迟微膨胀特性补偿混凝土温降时所产生的收缩变形可达到大坝防裂的目的,也说明全坝外掺mgo混凝土不分横缝快速筑坝新技术也能广泛应用于中小型拱坝中,起到大大缩短工期、节省工程投资的作用,取得良好的社会经济效益。

文章从传统的混凝土拱坝采用分缝分块柱状浇筑的模式,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mgo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,同时融入实践工程经验,可供设计同行参考和借鉴。

在深入研究了mgo微膨胀混凝土的变形特性的基础上,提出了在变温条件下的当量龄期法,以及基于当量龄期法的双曲线模型,实现了用恒温的试验结果来模拟变温条件下自生体积变形膨胀特性的方法。初步成果表明,采用当量龄期法的双曲线模型是计算mgo砼自生体积变形的一个较合理的实时分析模型。

微膨胀混凝土 加了外加剂的混凝土。 一般混凝土干了以后大多都有少许收缩，加了膨胀剂的混凝土，不但不 收缩而且随着时间推移，有一定的自由膨胀量。 这样配方的混凝土称为微膨胀混凝土 微膨胀混凝土机理： 微膨胀混凝土结构在未承载时,其物理力学状态是:由于混凝土中配置 一定的钢筋,工程中不可避免地存在着结构边界的约束作用,使各类变形均 处于受挖状态。因此,普通混凝土存在的干缩、蠕变、温差效应所造成的收 缩变形将产生拉应力,当这种拉应力大于混凝土极限拉应变时即出现裂缝。 而采用微膨胀混凝土时,在强度增长过程中即产生体积膨胀,内部产生压应 力和压应变,能补偿各种收缩变形,抵消相应产生的拉应力,有效地提高结构 的抗裂性。由于膨胀变形时释放的大部分能量均发生在混凝土养护的早期阶 段,此时尚处在塑性状态,故大量空隙易于被压缩密实;同时,因游离的钙矾

微膨胀混凝土 加了外加剂的混凝土。 一般混凝土干了以后大多都有少许收缩，加了膨胀剂 的混凝土，不但不收缩而且随着时间推移，有一定的自由 膨胀量。 这样配方的混凝土称为微膨胀混凝土 微膨胀混凝土机理： 微膨胀混凝土结构在未承载时,其物理力学状态是: 由于混凝土中配置一定的钢筋,工程中不可避免地存在着 结构边界的约束作用,使各类变形均处于受挖状态。因此, 普通混凝土存在的干缩、蠕变、温差效应所造成的收缩变 形将产生拉应力,当这种拉应力大于混凝土极限拉应变时 即出现裂缝。而采用微膨胀混凝土时,在强度增长过程中 即产生体积膨胀,内部产生压应力和压应变,能补偿各种 收缩变形,抵消相应产生的拉应力,有效地提高结构的抗 裂性。由于膨胀变形时释放的大部分能量均发生在混凝土 养护的早期阶段,此时尚处在塑性状态,故大量空隙易于 被压缩密实;同时,因游离

微膨胀混凝土 加了外加剂的混凝土。 一般混凝土干了以后大多都有少许收缩，加了膨胀剂的混凝土，不但不收缩而且随着时 间推移，有一定的自由膨胀量。 这样配方的混凝土称为微膨胀混凝土 微膨胀混凝土机理： 微膨胀混凝土结构在未承载时,其物理力学状态是:由于混凝土中配置一定的钢筋,工程 中不可避免地存在着结构边界的约束作用,使各类变形均处于受挖状态。因此,普通混凝土存 在的干缩、蠕变、温差效应所造成的收缩变形将产生拉应力,当这种拉应力大于混凝土极限 拉应变时即出现裂缝。而采用微膨胀混凝土时,在强度增长过程中即产生体积膨胀,内部产生 压应力和压应变,能补偿各种收缩变形,抵消相应产生的拉应力,有效地提高结构的抗裂性。由 于膨胀变形时释放的大部分能量均发生在混凝土养护的早期阶段,此时尚处在塑性状态,故大 量空隙易于被压缩密实;同时,因游离的钙矾石结晶颗粒具有填充孔隙的作

微膨胀混凝土应用 地下泵房、水池及多层建筑都需要较深的基础在地下,由于大多数可施工建筑的 地区多有地下水存在,设计、施工要认真解决地下部分的抗渗和设置超长的伸缩 缝,这是两项技术性较复杂且往往达不到预期效果的难题。长期以来对这些工程 多采用普通抗渗商品混凝土并设置后浇带处理伸缩缝。但设计后浇带时需按规范 要求的部位和长度范围留置,将整体结构划分成若干临时的独立单元,使设计和 施工的具体实施难度加大。特别是在留置的后浇带停置的一段时间内,难以确保 截面不受地下水及其它物质的侵蚀,在重新浇筑时需采取清理措施,这都会给施 工质量留下隐患。例如:在地面以下环境中需对后浇带部位进行较长时间的防护, 设临时支撑、钢筋除锈、复位、焊接、清理表面浮层等,工序工种复杂,工期和施 工质量难以确保。为从根本上消除上述弊端,可采用无留置缝(即不设后浇带或伸 缩缝)的结构商品混凝

外掺mgo砼快速筑坝技术在沙老河拱坝的应用——沙老河水库采用外掺mgo不分缝筑拱坝技术进行坝体设计，目前已经建成，取得了良好的技术经济效益。　　

结合超长结构的施工,分析裂缝产生的原因,研究膨胀剂的成分及在工程施工中的作用,阐述掺加膨胀剂的混凝土的配制、浇灌、养护及注意事项。

本文通过研究,在试验的基础上提出了符合mgo微膨胀混凝土自生体积变形特性的双曲线模型,用于表述mgo砼的自生体积变形特性。该模型的物理意义明确,表达简单,参数易于推求。同时,模型的拟合与试验成果是相吻合的,并应用于实时分析,计算值与实测值比较吻合

三江拱坝是以外掺mgo加2条诱导缝的方式,利用一个低温季节建成的第一座拱坝。mgo的膨胀性补偿了混凝土的部分收缩,2条诱导缝张开后释放了多余的温度应力。现已经过一个严冬的考验并已蓄水运行,至今未发现裂缝。实践证明,外掺mgo加少量分缝的方式既简化了施工、节省了投资、加快了施工速度,又保证大坝不出现裂缝。文中介绍该坝的应力仿真分析、mgo掺量和分缝方式的选择过程和研究结果。

针对广西龙滩工程地下引水发电系统引水压力钢管衬垫混凝土、非钢衬混凝土浇筑净空尺寸有限,布筋较密,人工振捣困难以及混凝土为薄壁结构等特点,为了方便操作,避免在混凝土施工中因振捣困难而存在漏振和振捣不密实现象的发生,保证混凝土的施工质量,并提高混凝土自身的防裂、抗裂能力,为以后简化接触灌浆而进行的免振微膨胀混凝土试验研究项目。