两种低热与中热硅酸盐水泥混凝土热力学特性对比分析

结合白鹤滩水电站大坝主体混凝土,全面对比了2种低热与中热硅酸盐水泥混凝土的抗压强度、干缩率、自生体积变形和绝热温升等热、力学特性。研究结果表明:采用相同水胶比和粉煤灰掺量时,低热硅酸盐水泥混凝土的7,28 d龄期抗压强度、劈拉强度、极限拉伸值、抗压弹模均低于中热硅酸盐水泥混凝土,90 d龄期时2种水泥混凝土的强度基本相当,180 d龄期时低热硅酸盐水泥混凝土超过中热硅酸盐水泥混凝土;2种水泥混凝土的干缩率较接近,低热硅酸盐水泥混凝土的28 d绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝土低2.0~3.5 ℃,2种水泥混凝土的自生体积变形均表现为微膨胀。综合比较认为,该低热硅酸盐水泥混凝土的抗裂性能优于中热硅酸盐水泥混凝土。     

乌东德拱坝低热水泥混凝土绝热温升反演及温控措施优化研究

乌东德拱坝全坝采用低热水泥混凝土施工。现场实测资料表明,低热水泥混凝土实际绝热温升与原科研阶段相比,发热速率及总发热量更小,最高温度控制难度相对更低,温控措施有条件放宽。为尽早掌握大坝低热水泥混凝土在现有施工配合比条件下温升变化规律,采用三维有限单元法实际模拟乌东德拱坝施工浇筑过程,进行施工期温度场仿真分析,并采取自适应遗传算法根据现场实际条件和监测数据反演真实的混凝土绝热温升参数,在此基础上对大坝混凝土温控措施进行了优化和调整。基于三维有限元温度场仿真计算结果表明,在采用优化调整过的温控措施以后,河床坝段最高温度可满足设计允许最高温度控制标准,抗裂安全系数达到2．2以上,研究成果为施工提供参考依据。     

低热水泥胶凝体系水化热计算研究

为了评价几种传统水化热计算方法对低热水泥的适用性,进而提出低热水泥胶凝体系水化热的计算公式,采用直接法测定了不同掺量粉煤灰、矿渣条件下的低热水泥胶凝体系7 d水化热,对比应用矿物成分法、折算公式法、数值拟合法算得相应结果,调整各模型参数并对其计算精度进行评价分析。研究结果表明:矿物成分法仅能计算特征龄期下水泥水化热,算得结果与试验数值差距较大;折算公式法用于计算单一掺合料下胶凝材料7 d水化热时所得结果准确度较高;数值拟合法适用于单掺、复掺不同掺量矿物掺合料的低热水泥胶凝体系,该体系下粉煤灰、矿渣的最终水化热分别为126.6 J/g和172.4 J/g。研究成果可为大体积混凝土的绝热温升计算提供基础数据参考。     

低热微膨胀水泥混凝土的性能监测

丹江口大坝左联下游挡土墙加高采用贴坡形式。选用陕西省略阳生产的低热微膨胀水泥作为混凝土胶凝材料。为了解其实际性能,进行了原型监测。监测项目有:混凝土热膨胀系数、自生体积变形和水化热温升。监测结果表明,该水泥混凝土性能较好,但自生体积变形主要发生在早期,对混凝土后期降温收缩补偿效果较差。     

HBC低热高抗裂大坝混凝土的开发研究

在“九五”国家科技攻关项目“高贝利特（HBC）新型胶凝材料研究”的基础上,进行了HBC低热高抗裂大坝混凝土的开发研究,通过与三峡二期大坝中热水泥（MHC）混凝土的平行对比试验,初步论证了HBC大坝混凝土具有良好的工作性、力学性能和耐久性能。HBC大坝混凝土在相同配合比下的绝热温升将降低3－5℃;抗裂性分析表明,HBC大坝混凝土具有良好的抗裂能力,是一种可以在水工大体积混凝土工程中推广应用的新型低热高抗裂大坝混凝土。     

乌东德大坝低热水泥全级配混凝土强度性能试验研究

为正确评价乌东德大坝低热水泥混凝土的强度性能,在施工现场分春夏秋冬4次浇筑成型低热水泥全级配和湿筛混凝土试件,开展不同龄期混凝土抗压强度、劈拉强度、轴压强度和弹性模量试验研究.根据试验结果,对低热水泥混凝土强度性能的时变特性及全级配和湿筛混凝土强度性能的换算关系展开分析.结果表明,不同季节低热水泥混凝土的抗压和劈拉强度...     

混凝土的半熟龄期——改善混凝土抗裂能力的新途径

文中提出一个新的理念:混凝土的半熟龄期.混凝土由水、水泥、砂、石组成,在拌和以前,本为松散体,在拌和并振捣之后,由于水和水泥的水化作用而逐渐固化,混凝土的强度、弹性模量、极限拉伸及绝热温升等随着龄期的延长而逐渐增长,最终趋于定值.目前,还没有反映这些力学和热学性能增长速度的指标,笔者定义混凝土绝热温升、强度、弹性模量及极限拉伸达到最终值的一半时的龄期为半熟龄期,半熟龄期越小,表示混凝土成熟得越快.对于水坝等大体积混凝土结构,无论是天然散热,还是人工水管冷却,都有一个冷却的过程,如果混凝土绝热温升的半熟龄期太小,內部温度上升太快,天然散热和人工冷却还没有来得及充分发挥作用时,混凝土温度已上升到最高,随后产生较大的温差和温度应力,不利于结构的温控和防裂;反之,如半熟龄期较大,则有利于降温和防裂.因此,半熟龄期是混凝土的重要指标.目前在研究混凝土性能时,人们只重视降低水泥用量和水化热温升,并没有注意到混凝土成熟速度对其抗裂性能的影响,今后研究人体积混凝土时,除了降低水泥用量外,还应设法使混凝土具有合适的半熟龄期.本文探讨了调整混凝土半熟龄期的技术途径.半熟龄期的提出,为改善水工混凝土抗裂能力找到了一个新途径.     

中低热水泥混凝土抗冲耐磨及抗裂性能试验研究

随着中低热水泥在水电工程中应用日益广泛,对其综合性能展开研究很有必要。以低热和中热水泥为胶凝材料,对掺PVA、硅粉及粉煤灰的混凝土抗冲磨性能进行了研究。试验结果表明,同强度等级条件下,对于采用长龄期设计的混凝土,低热水泥混凝土和中热水泥混凝土抗冲磨强度相当;采用28d设计龄期的混凝土,低热水泥混凝土抗冲磨强度稍低,但其自生体积变形对于混凝土抗裂性能更加有利。     

低热硅酸盐水泥在泄洪洞工程中的应用研究

溪洛渡水电站采用低热硅酸盐水泥配制泄洪洞龙落尾段C9060硅粉抗冲磨混凝土.试验结果表明,对比中热水泥,低热水泥可降低水化热15％～20％;低热水泥混凝土28,90 d龄期抗压强度分别降低20％和14％,但其后期强度增长快;低热水泥可降低混凝土入仓温度3℃,降低试验块最高温升5.8℃,并延缓最高温升所需时间达54 h,还可减小混凝土90 d龄期总收缩应变5.6×10-6.低热水泥对降低大体积混凝土绝热温升、缓解温控压力和提高混凝土抗裂性比较有利,在溪洛渡水电站工程中应用效果良好.     

对具有微膨胀特性的低热硅酸盐水泥的研究

水泥水化后的体积变化直接关系到大坝混凝土的抗裂能力,水化后具有微膨胀特性的水泥对大坝混凝土的抗裂有利,但在很多水电工程中,欲求具有微膨胀的中热或低热硅酸盐水泥却不是易事,目前溪洛渡、锦屏Ⅰ级大坝混凝土虽然进行了多方面的研究,却仍未将水泥的自生体积变形改善至微膨胀。本文在微收缩低热硅酸盐水泥的基础上,调整生产工艺与生料配方并提高氧化镁含量的方法,实现了低热硅酸盐水泥在两种不同骨料大坝混凝土中的微膨胀特性。     

低热水泥混凝土在特高拱坝中应用的可行性分析

针对低热水泥混凝土早期强度低,在大坝主体中应用较少,低热水泥混凝土能否应用于高拱坝工程仍存疑虑的情况,以白鹤滩工程为例,采用室内试验资料对比和有限元仿真结果对比相结合的方法,对白鹤滩拱坝拟采用的中热水泥混凝土和低热水泥混凝土的材料特性和温度应力仿真结果进行了对比分析。结果表明,从材料特性的角度来看,低热水泥与中热水泥混凝土各有优劣,低热水泥混凝土早龄期强度低不利于防裂,但低热水泥的绝热温升低、早期发热慢、弹模小、徐变大这些因素均有利降低整体应力水平,后期强度高则有利于提高后期安全系数,降低开裂风险。此外,有限元计算结果表明,在相同的温控措施和边界条件下,低热水泥混凝土最高温度比中热水泥混凝土低2～3℃,低热水泥混凝土冷却全过程的安全系数均要大于中热水泥混凝土,且在2. 0以上。研究成果进一步证实了低热水泥混凝土比中热水泥混凝土具有更好的抗裂特性,可以应用于特高拱坝,也为白鹤滩拱坝全坝采用低热水泥混凝土提供了重要支撑。     

拱坝低热水泥混凝土抗裂效果仿真

为了研究低热水泥混凝土在白鹤滩大坝中的抗裂效果,对比了低热硅酸盐水泥混凝土和常规中热水泥混凝土的热力学性能,并在典型坝段上设计温控方案。通过有限元仿真计算温度和应力,分析比较了两者在早期、一期冷却、二期冷却及封拱后等关键时段的温度、应力以及表面抗裂效果。结果表明,不同季节浇筑的混凝土应力过程线趋势一致。相比中热混凝土,低热混凝土在各不同时期均具有更高的抗裂安全系数,温控防裂的重点仍在二期冷却末。对于昼夜温差大的情况,低热水泥在早龄期需要更好的保温措施来达到表面抗裂效果。     

低热水泥碾压混凝土坝适应性智能通水策略研究

开展低热水泥碾压混凝土坝的温控特性和适应性智能通水策略研究,对干热河谷环境下大坝优质高效施工、温控防裂具有重要意义。本文首先分析了低热水泥碾压混凝土的温控防裂难度和挑战,讨论了低热水泥碾压混凝土在施工期的温度场和应力场计算方法,结合智能通水技术提出了相应的适应性智能通水策略。以乌东德水电站低热碾压混凝土二道坝的温控防裂为例,基于全坝温度场和应力场模拟,揭示了全坝不同分区温度发展规律和温度应力特征;通过应用智能通水2.0系统,在乌东德二道坝实行分区适应性通水。现场监测与仿真分析结果对比表明,采用适应性智能通水后最高温度符合率达100%,能够较好满足干热河谷环境下适应性温控防裂要求,大幅简化了施工工艺,提高了效率,电站蓄水过程监测数据显示二道坝安全有保障,研究成果可供同类工程借鉴参考。     

中国碾压混凝土拱坝材料特性研究

通过对碾压混凝土原材料、配合比、技术性能三方面的研究结果表明，中国拱坝碾压混凝土具有水泥用量少、粉煤灰掺量高、胶凝材料用量适中、绝热温升低、抗裂性好等特性；对比沙牌拱坝碾压混凝土，高抗裂碾压混凝土强度提高、弹性模量下降、弹强比减小、极限拉伸值提高，表现出极好的抗裂性能。     

低热水泥胶凝体系力学及热学综合性能评价

为了对低热硅酸盐水泥胶凝体系力学和热学综合性能进行评价,从而为低热水泥在大体积混凝土中的应用提供参考,以胶凝材料不同龄期抗压强度、抗折强度和水化热为指标,通过限定上限/下限线性计算规则建立评价目标函数,计算不同矿物掺合料下的低热水泥胶凝体系综合性能满意度,并绘制满意度等值线图。研究结果表明:低热水泥胶凝体系综合性能满意度等值线分布可以近似看作系列同心椭圆线;粉煤灰掺量在区间、矿渣粉掺量在区间范围内其综合性能满意度较高,具备较好的早强低热性能。该性能评价函数以及满意度等值线图的联合运用,为复合胶凝材料体系力学及热学综合性能评价提供了新的思路。     

大体积混凝土胶凝材料体系水化放热规律研究

为研究低热硅酸盐水泥与大掺量矿物掺合料胶凝材料体系间水化放热规律方面的差异,采用直接法测定两者的水化放热过程,根据计算出的水化放热曲线及水化速率曲线,分析了两者在水化放热规律方面的差异;并采用Krstulovic-Dabic模型3个时期的积分方程进一步对比分析两者在水化进程方面的差异。研究结果表明试验方案中掺有矿粉的胶凝材料体系水化热前期低于低热硅酸盐水泥,而后期高于低热硅酸盐水泥;在水化放热规律方面,掺入一定掺量的矿物掺合料后,与低热硅酸盐水泥相比,初终凝时间延后,加速期与减速期延长;在结晶成核与晶体生长(NG)时期,n值越大,水化阻力越大,初凝时间相对推后,k_NG值越大,水化速率越快,加速期越短,终凝时间相对提前,在相边界反应时期(I)与扩散时期(D),k_I,k_D越大,水化速率越快,减速期越长。研究结果为改善大体积混凝土的温度防裂性能提供参考。     

原材料品种对水工碾压混凝土性能的影响

为解决某大型水电站工程大坝碾压混凝土当地原材料品种的科学合理应用问题,选择当地原材料(普通硅酸盐水泥、花岗岩人工骨料、F类 Ⅱ 级粉煤灰)开展了碾压混凝土性能试验,并根据水泥、骨料和粉煤灰等材料品种,比较其与龙滩水电站工程碾压混凝土的拌和物性能、物理力学性能、变形性能、耐久性、热力学性能等方面的差异,探讨了主要原材料品种差异对碾压混凝土性能的影响及作用机理。结果表明:采用当地原材料可配制出满足设计技术要求的碾压混凝土;碾压混凝土的拌和物性能主要受水泥标准稠度用水量、骨料颗粒级配及吸水率等因素的影响;物理力学性能、变形性能和耐久性则由水泥品种、粉煤灰品种及掺量、粉煤灰中CaO和烧失量含量、骨料强度等综合因素控制;碾压混凝土的绝热温升值主要取决于水泥品种、水化热及水泥用量,水泥水化热值越低,水泥用量越少,则碾压混凝土绝热温升值越低。基于试验研究成果,提出了大坝碾压混凝土应合理选用当地材料的建议。     

不同温度对混凝土坯层间劈裂抗拉强度影响试验研究

研究不同环境温度作用下混凝土坯层间性能的变化规律,对预测施工风险及施工过程中准确控制坯层结合质量具有重要意义.通过测定低热水泥混凝土在不同温度作用下坯层间的劈裂抗拉强度及坯层覆盖时下层混凝土的含水量和贯入阻力,对不同温度作用下低热水泥混凝土坯层间性能劣化机理进行了分析.结果表明:随着温度的升高,低热水泥混凝土的贯入阻力...