水工混凝土中氧化镁安定掺量的判定方法述评

为了促进外掺MgO混凝土的深入研究和推广应用,本文对现行水工混凝土中MgO安定掺量的五种判定方法进行了对比分析。结果表明,根据现行判定方法确定的MgO外掺量生产的MgO混凝土,其自身体积膨胀量很难满足补偿坝体混凝土温降收缩量的需要。对于如何科学合理地提高水工混凝土的MgO掺量,仍然需要深入研究。同时建议,利用实际工程的原材料和混凝土配合比,开展直接根据混凝土试件的自生体积膨胀量来确定水工混凝土中MgO外掺量的研究。     

筑坝外掺MgO砼安定掺量标准问题的探讨

外掺MgO砼快速筑坝新技术应用中,有关砼外掺MgO安定掺量标准问题目前尚未有规范或具体指引,工程界同行都十分关注。在此结合广东省水利厅重点科研项目“外掺MgO砼快速筑坝新技术应用研究”课题的研究,阐述了对筑坝外掺MgO砼安定掺量标准探讨的思路、研究的主要内容和方法,介绍了工作进展情况和初步主要成果。     

渠道衬砌补偿收缩混凝土试验研究

通过对补偿收缩混凝土的作用机理的研究,提出了只掺UEA-S膨胀剂和掺UEAS膨胀剂加MgO膨胀剂的两种试验方案,以便确定最佳掺量以及混凝土配合比。结果表明,只掺UEA-S膨胀剂时,其最优掺量为12%;同时掺UEA-S和MgO,取UEA-S的掺量固定为10%时,MgO的最佳掺量为2.8%~3.3%。     

外掺氧化镁混凝土不分缝拱坝的力学特性分析

外掺MgO混凝土不分缝拱坝筑坝是一项新技术。本文从位移、应力和坝肩稳定三个方面分析了广东省坝美工程外掺MgO混凝土不分缝拱坝的力学特性。结果表明，在安定掺量的范围内，外掺MgO可以把不分缝整体浇筑拱坝的主拉应力补偿到接近常规拱坝的拉应力允许值，同时主压应力也只有较小的增值，可控制在允许的限值内，该项新技术可大大加快工程建设速度，效益显著。     

不同MgO掺量下闸坝混凝土的温控研究

高陂水利枢纽闸坝混凝土主要为碾压混凝土,采用厚层碾压快速筑坝方案,对混凝土进行外掺MgO的温控措施。通过三维有限元仿真计算,对闸坝混凝土不同MgO掺量下的温度应力场进行研究,结果表明,MgO掺量对温度场几乎没有影响,对闸坝基础强约束区内的混凝土应力影响较大。MgO掺量越大,应力补偿作用越显著,即混凝土应力越小,对温控防裂更有利。外掺5.5%MgO时闸坝混凝土水平拉应力基本控制在允许拉应力范围内。     

外掺MgO混凝土的基本力学与长期耐久性能

对外掺MgO微膨胀混凝土的力学强度、弹性模量、抗拉、干缩、徐变变形 ,抗冻、抗渗、抗侵蚀、抗冲磨、抗碳化等各项基本力学与长期耐久性能以及热学性能进行了全面系统研究 ,并探索既掺粉煤灰又掺MgO对其各项性能的影响 .12年和 2 0年的力学与变形资料研究表明 ,MgO微膨胀混凝土的长期力学与耐久性能既是安定的又是稳定的 ,微膨胀对混凝土力学性质的影响不大 .     

全坝外掺MgO混凝土筑坝技术在贵州省拱坝工程中的应用

为促进外掺MgO混凝土的推广应用和深入研究,对贵州省采用全坝外掺MgO混凝土筑坝技术建成1 a以上的8座拱坝的混凝土变形、诱导缝设置与施工等情况进行了总结和分析。分析结果表明:拱坝结构的超静定特性为外掺MgO混凝土在膨胀变化过程中形成预压应力提供了良好的约束环境;按照现行的水泥砂浆压蒸法或一级配混凝土压蒸法确定的MgO掺量制备外掺MgO混凝土,坝体混凝土的实测膨胀量多为50×10~(-6)~150×10~(-6),未完全达到补偿温降收缩所需的设计期望值;设置诱导缝是充分利用外掺MgO混凝土筑坝技术优越性的有效措施;在碾压混凝土中外掺MgO材料,有利于同时发挥碾压混凝土和外掺MgO混凝土快速、经济筑坝的优越性。     

掺MgO补偿收缩混凝土限制膨胀率研究

为满足工程结构尤其是渠道衬砌板抗裂防渗的要求,提高膨胀剂的性能,提出了早期膨胀剂与延迟性膨胀剂复合的思路。采用三元二次旋转正交组合设计试验,研究了U型膨胀剂、氧化镁及水胶比对混凝土胀缩性能的影响规律,建立了各参数间的回归模型。研究表明:UEA掺量对混凝土限制膨胀率影响最大,水胶比次之,MgO掺量影响最小;随着膨胀剂掺量的增大混凝土限制膨胀率先增大后减小,水胶比对其影响则呈线性变化;当UEA掺10%,MgO掺3%,水胶比0.55时,混凝土膨胀率最大。     

外掺MgO混凝土自生体积变形反正切曲线模型参数计算式的改进

根据近年来MgO混凝土研究与应用的新发现,对外掺MgO混凝土自生体积变形反正切曲线模型的参数计算式进行改进,将外掺MgO混凝土在龄期90 d的自生体积膨胀量特征值ε₉₀改进为以混凝土在龄期180 d的自生体积膨胀量ε₁₈₀为特征值。结果表明:利用改进后的参数计算式计算的外掺MgO混凝土自生体积变形,在龄期150 d以后的拟合值与实测值更加接近,偏差率一般为2%～7%,甚至<1%;极限膨胀量减少4×10^-6～7×10^-6,与实际也更加接近。改进的计算式可供广大工程技术人员和科研人员参考。     

大潭拱坝外掺MgO混凝土仿真计算分析

在大潭拱坝仿真计算分析基础上,对外掺MgO混凝土快速筑拱坝技术的可行性、掺量选择、掺量分区设计等进行了分析研究,结果表明,外掺MgO混凝土快速筑坝技术是可行的,但从方便施工的角度考虑,全坝宜采用一个合适均匀的掺量.     

混凝土再生粉复合锰渣的胶凝性试验研究

原材料各组分对胶凝材料性能的影响较大,为此,探讨混凝土再生粉、锰渣、Na2SO4的掺量及水灰比对砂浆力学性能的影响,并采用吸水动力学法测定砂浆的孔结构参数(孔均匀系数、平均孔径、干表观密度),同时测定高温后砂浆的力学性能。结果表明:砂浆中掺入适量的Na2SO4、混凝土再生粉、锰渣或降低水灰比,均有利于提高砂浆的抗折强度,在早期较为显著,对后期的影响较小;适量的锰渣掺量有利于提高砂浆的抗压强度和耐高温性能; Na2SO4、混凝土再生粉、锰渣和水灰比都能在一定程度上改变砂浆的孔径分布,细化孔结构。因此,适量混凝土再生粉、锰渣、Na2SO4的掺入或降低水灰比,有利于提高砂浆的抗折/抗压强度和耐高温性能,细化砂浆孔结构。     

掺外加剂对MgO水泥砂浆和混凝土压蒸膨胀率的影响

通过对采用标准砂和工程砂制作的砂浆和混凝土试体掺不同品种外加剂的压蒸试验研究,表明掺不同品种外加剂对外掺MgO水泥砂浆和混凝土压蒸膨胀率的影响是不同的。还比较了不同MgO掺量的砂浆和混凝土试体掺与不掺外加剂的压蒸试验结果。试验所揭示出的压蒸膨胀率的基本规律是:砂浆试体掺外加剂的比不掺的大,混凝土试体掺外加剂的比不掺的小,砂浆和混凝士试体无论掺与不掺外加剂都是标准砂的小于工程砂。据此为制定压蒸安定性试验方法提供了试验依据。     

基于内聚力模型的粉煤灰混凝土细观开裂研究

随着粉煤灰混凝土越来越广泛的使用,研究粉煤灰混凝土的细观开裂特性对于粉煤灰混凝土优化设计具有非要重要的意义。以内聚力模型为基础,通过数值试验的方法研究了不同粉煤灰掺量和不同孔隙率对混凝土细观力学参数和开裂的影响。研究结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,掺量对砂浆界面单元的影响程度逐渐降低,对ITZ界面单元的影响逐渐增强;粉煤灰混凝土内部孔隙处会形成应力集中现象,微裂纹沿着孔隙发展,降低了混凝土的承载能力。在混凝土的生产设计中,应平衡结构承载能力和经济要求,对掺合料的种类和用量进行合理选择。     

压蒸条件对外掺MgO水泥砂浆和混凝土压蒸膨胀率的影响

通过对各种压蒸条件、不同养护龄期和温度、采用干湿筛法成型及长龄期养护、掺不同MgO的砂浆和混凝土试体进行压蒸试验研究,结果表明:不同压蒸条件下的压蒸试验结果不相同,即压力和温度越高,压蒸膨胀率越大,压力和温度是MgO能否水化膨胀完毕最主要的决定因素,压时次之;高温养护能提高基体的强度,增强其抵御膨胀的约束能力,对压蒸试验有利。在分析研究了大量先低压后标压试验结果的基础上,提出了合理的压蒸方法,即温度采用200℃,压力为1.5MPa,压时为4 h。基于该压蒸方法,一级配混凝土的压蒸膨胀率可达到原标压试验结果的95%(砂浆达到9 8%)以上,满足绝大部分MgO都能水化完毕的要求,又可大幅度降低原标压试验带来的不利影响。     

长龄期MgO混凝土自生体积变形与水泥基材料压蒸膨胀变形的关联性

针对水利水电工程挡水坝常用的三级配粉煤灰混凝土,采用压蒸试验、自生体积变形观测、压汞分析、电镜扫描、X射线能谱等方法,对水泥砂浆、一级配混凝土的压蒸膨胀变形与龄期长达6 a的三级配外掺MgO混凝土自生体积变形的关联性进行了研究。结果表明:外掺MgO混凝土的自生体积膨胀变形与水泥砂浆、一级配混凝土的压蒸膨胀变形没有关联性。现行以水泥砂浆试件或一级配混凝土试件的压蒸膨胀变形曲线拐点或压蒸膨胀率为0.5%确定的坝体混凝土的MgO极限掺量,虽能够保障混凝土大坝安全运行,但未能反映外掺MgO混凝土膨胀变形的实际情况。     

矿渣对高镁水泥硬化浆体膨胀特性及微观结构的影响

MgO可用于补偿大体积混凝土的收缩,大坝混凝土中也已有应用高镁水泥的先例。为充分利用高镁水泥的膨胀特性,避免其膨胀量过大,本文研究了矿渣掺量和细度对其膨胀特性的影响,并表征了硬化浆体的孔结构与微观形貌。结果表明,掺入矿渣可以有效降低高镁水泥硬化浆体的膨胀率。矿渣的掺量越高,硬化浆体膨胀率越低。矿渣的细度越细,抑制硬化浆体膨胀的作用越明显,中位径为4．81μm时,硬化浆体膨胀率显著降低。矿渣抑制高镁水泥硬化浆体膨胀的作用,主要源于矿渣掺入之后所产生的“物理稀释作用”和“二次水化效应”。“物理稀释效应”降低了硬化浆体中方镁石总量;“二次水化效应”填充了硬化浆体空隙,使硬化浆体孔径细化,毛细孔缓冲和释放硬化浆体膨胀应力。     

细骨料品种对外掺MgO砂浆膨胀性能的影响研究

 为了阐明骨料岩性对MgO混凝土膨胀特性的影响规律及作用机理,研究了20,38,60℃水养护温度下不同骨料砂浆的膨胀率,并结合能谱、元素聚类及相分布等微观测试手段深入分析了水泥基体区与细骨料界面过渡区的微结构及元素富集特性。研究结果表明：养护温度从20℃提高至60℃时,砂浆膨胀率增大,且天然砂与辉石闪长岩砂浆的膨胀率最高,其次为灰岩砂浆,玄武岩砂浆最小。38℃水养条件下,辉石闪长岩砂浆和玄武岩砂浆界面区的Ca,Mg元素富集程度高于灰岩与天然砂砂浆,天然砂较高的表面孔隙率和表面含水率有助于吸引更多的MgO迁移至界面区,快速水化形成晶粒尺寸较大、结构较疏松的“外部膨胀水化产物”水镁石;骨料颗粒通过影响界面过渡区的元素富集特性、水化物相类型和形态来影响MgO砂浆的膨胀特性,含有细粉的人工细骨料可以通过改变外掺MgO水泥水化程度和MgO含量来改变MgO砂浆的特性。     

MgO混凝土自生体积变形与压蒸膨胀值的相关性

进行了高掺MgO水泥净浆、砂浆和混凝土试体的压蒸安定性和体积变形试验研究,并分析了净浆、砂浆和混凝土自生体积变形的基本特性和规律。揭示了压蒸膨胀值及试验变化过程以及超掺MgO时的突变现象与净浆、砂浆和混凝土自生体积变形之间存在着极其密切的相关关系,即存在相同的直线变化过程和相类似的急剧增大的变化规律。研究还表明,压蒸安定性试验方法是鉴定外掺MgO水泥混凝土体积长期安定性的唯一的有效方法,为确定安全的MgO允许最大极限掺量提供了试验依据。     

硫酸盐对碾压混凝土侵蚀开裂的机理微观分析

本文通过偏光显微镜和电子显微镜研究了硫酸盐对碾压混凝土侵蚀的机理。研究结果表明：硫酸盐从碾压混凝土裂缝进入是主要侵蚀方式，石膏的形成是主要的破坏形式，添加适宜种类和掺量的氧化镁类膨胀剂，可以增加浆体中的水化产物，以填充水泥浆体的毛细孔以及集料与浆体的间隙，提高密实度，从而提高碾压混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。     

寒区面板混凝土抗冻耐久性研究

混凝土面板的抗冻耐久性对堆石坝的服役寿命和抗渗性能有重要影响。以典型配合比的面板混凝土为研究对象,在控制相同流动度和含气量的情况下,采用快速冻融试验方法研究了掺入膨胀剂、聚乙烯醇纤维和减缩剂对面板混凝土抗冻融破坏能力的影响,并结合气孔结构分析技术揭示了面板混凝土抗冻融耐久性受影响的机理。结果表明：通过对含气量和气泡结构的优化,可以配制出抗冻等级不低于F400的高抗冻面板混凝土;质量损失和相对弹性模量对该面板混凝土抗冻能力的表征具有高度的一致性;轻烧MgO型膨胀剂和减缩剂对引气剂效果有影响,可降低面板混凝土的抗冻能力,而聚乙烯醇纤维对引气剂效果的影响较小,制备高抗冻面板混凝土时,应优先考虑聚乙烯醇纤维,但MgO型膨胀剂和减缩剂的使用需仔细评估。