高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力补偿效果研究

鉴于外掺MgO微膨胀混凝土筑坝技术对提高高寒地区混凝土坝的施工速度和经济效益的意义,对高寒地区高拱坝外掺MgO混凝土的温度应力进行了仿真计算,分析了不同MgO掺量对温度应力补偿效果的影响及坝体不同部位掺MgO的膨胀补偿效果。结果表明,在大坝内部,掺MgO对混凝土能起到较好的温度应力补偿作用,且在一定范围内MgO掺量越大,应力补偿作用越明显;对大坝表面混凝土,掺MgO可能使混凝土表面拉应力增大,可通过加强表面保温来有效控制表面拉应力,且宜采用长期保温的温控措施。     

外掺MgO混凝土技术在韩江高陂水利枢纽工程中的应用

针对韩江高陂水利枢纽工程采用外掺MgO筑坝技术,研究了外掺MgO水泥砂浆与一级配混凝土压蒸安定性、MgO常态混凝土自生体积变形和坝体混凝土中MgO均匀性、温度与应变。结果表明,在水泥砂浆与一级配混凝土体系中,外掺MgO的极限掺量分别为7.3%和11.5%,以水泥砂浆压蒸试件的MgO极限掺量作为混凝土配合比设计参考;MgO碾压混凝土的自生体积变形随养护温度提高而增大,养护温度相差10℃,外掺MgO常态混凝土自生体积变形增加或减少12.1×10~(-6)～31.1×10~(-6);施工过程的碾压混凝土中MgO的均匀性好,外掺MgO坝体混凝土产生微膨胀补偿混凝土温度应力;控制变态混凝土与碾压混凝土的最高中心温度分别为41.6、33.1℃,应变值分别为60×10~(-6)、20×10~(-6)。研究结果可为外掺MgO碾压混凝土重力坝的温控抗裂措施提供借鉴。     

MgO掺量对混凝土不同浇注温度下拱坝应力的影响

为了研究不同浇筑温度下MgO掺量对混凝土拱坝应力的影响,采用有限元数值模拟对某外掺MgO混凝土拱坝施工期温度场、应力场进行仿真分析,对比不同掺量不同浇筑温度下特征点的温度、应力和掺MgO引起的自生体积变形过程。结果表明,不同浇筑温度下,MgO对应力场有效补偿量相差不大,对于低温季节浇筑的混凝土,适当增加MgO的掺量可有效补偿坝体应力;对于高温季节,温降产生的拉应力很大,最好配合分缝措施或避开高温季节浇筑。     

MgO混凝土自生体积变形与压蒸膨胀变形的相关性

为促进外掺MgO混凝土的推广应用,对MgO混凝土的自生体积变形与压蒸膨胀变形的变化趋势及其相关性进行了试验研究,发现外掺MgO的一、二级配混凝土自生体积和砂浆压蒸膨胀变形均随着MgO掺量的增大而增大,但超过安定掺量后砂浆的压蒸膨胀变形急剧增大,而混凝土自生体积变形无明显急剧增大的现象,与砂浆试件的压蒸膨胀变形无密切相关性。研究结果表明,以水泥砂浆试件的压蒸膨胀率不超过0.5%来确定混凝土中的MgO安定掺量,虽然安全,但偏于保守。     

掺石粉与掺粉煤灰的碾压混凝土坝温控措施对比分析

针对石粉替代或部分替代粉煤灰作为碾压混凝土的掺合料后,其热力学性能指标均发生变化的问题,以中国西部地区某在建水电工程溢流坝段碾压混凝土为例,基于温度场和应力场的三维有限元分析技术,通过控制浇筑温度、混凝土外表面保温、通水冷却等技术措施,分别对掺石粉与未掺石粉碾压混凝土施工期与运行期的温度及应力进行分析,得出了掺石粉与未掺石粉碾压混凝土温度及应力的变化特性。结果表明,掺石粉碾压混凝土对整个施工期的坝体温控防裂有利,且可有效减小温控难度。     

MgO膨胀剂细度对MgO水化和水泥浆体膨胀的影响

基于《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》中的Ⅰ型氧化镁（MgO）,研究了该型MgO膨胀剂（MEA）细度对掺粉煤灰水泥浆体膨胀性能的影响。即采用X射线衍射分析(XRD)及同步热分析（TG DSC）分析了掺MEA水泥浆体中MgO的水化性。结果表明,养护温度相同时,MEA的细度对水泥浆体内MEA中MgO的水化和水泥浆体的膨胀无显著影响,产生的膨胀均能补偿水泥浆体的收缩;MEA的细度可从试验设计采用的45 μm筛筛余15%左右增加到30%左右,这将有利于MEA生产企业的节能降耗。     

水灰比对外掺氧化镁混凝土自生体积变形的影响

为研究外掺氧化镁混凝土性质,试验研究了水灰比对外掺氧化镁混凝土自生体积变形的影响.结果表明,水灰比对外掺氧化镁混凝土的自生体积变形有重要影响,混凝土的自生体积变形随着水灰比的增大而增大.同时,再次验证了外掺氧化镁混凝土的延迟微膨胀特性.     

复掺磷渣粉与石灰石粉完全替代粉煤灰对外掺MgO碾压混凝土性能的影响

针对部分水利水电工程很难采购到粉煤灰或粉煤灰落地价格过高的问题,以复掺磷渣粉与石灰石粉完全取代粉煤灰配制的外掺氧化镁(Mg O)碾压混凝土为例,采用力学试验、变形观测、压汞测试、扫描电镜观察等手段,研究复掺磷渣粉与石灰石粉对外掺Mg O碾压混凝土的力学性能、自生体积变形性能、微观性能的影响。结果表明,与单纯使用粉煤灰作为掺合料配制的外掺Mg O碾压混凝土相比,采用复掺磷渣粉与石灰石粉完全替代粉煤灰配制的外掺Mg O碾压混凝土的工作性、抗渗性和抗冻性无明显变化,对自生体积膨胀变形影响不大,但无害孔减少,平均孔径和孔隙率总体增大;随着石灰石粉掺量增大或磷渣粉掺量减少,外掺Mg O碾压混凝土的抗压强度、劈拉强度、极限拉伸值下降;在石灰石粉掺量超过20%后,龄期90d的外掺Mg O碾压混凝土的抗压强度低于常用的坝体混凝土抗压强度的最低值15MPa。     

外掺MgO对大体积混凝土温度应力的影响分析

采用三维有限元仿真计算程序对某碾压混凝土围堰掺M gO和不掺M gO两种方案进行了计算和分析,探讨了大体积混凝土掺用M gO后的温度应力分布特点,结果表明掺M gO后对基础强约束区混凝土温度应力有明显的补偿作用,是简化温控措施和减少温度应力裂缝的有效途径。为进一步研究碾压混凝土掺用M gO筑坝技术提供了重要参考。     

水泥净浆、水泥砂浆的压蒸膨胀率及孔隙结构与MgO掺量的关系研究

为合理确定混凝土中的MgO外掺量,通过室内试验测定了不同MgO外掺量的硬化水泥净浆、水泥砂浆的压蒸膨胀率,并对压蒸后的试样进行压汞试验、扫描电镜分析、背散射电子分析和X射线能谱分析。结果表明,MgO的掺量明显影响试样的密实度和孔隙结构。当MgO外掺量大于一定数值后,水泥浆、水泥砂浆的压蒸膨胀率发生显著增长,孔隙率明显增大,孔隙结构逐渐劣化。同时,水泥砂浆容许的MgO掺量多于水泥净浆,即利用水泥砂浆压蒸试件测得的MgO极限掺量比水泥净浆多。     

挤压边墙对面板堆石坝结构性态的影响分析

为深入了解挤压边墙施工对面板及堆石体应力和变形的影响,以柬埔寨某混凝土面板堆石坝为例,采用三维非线性有限元法建立了坝体三维有限元模型,对比分析了采用传统施工法与挤压边墙施工法时大坝应力和变形的变化规律,研究了挤压边墙对堆石体和面板应力和变形的影响。结果表明,正常蓄水位工况下采用挤压边墙施工对堆石体的应力和变形影响不明显;混凝土面板的顺坡向压应力减少约400kPa,拉应力区明显减小,拉应力值减少约800kPa,面板挠度减少约20mm,可见面板的受力状态和挠度有较大改善。     

金平沥青混凝土心墙堆石坝三维有限元数值分析

采用三维数值计算方法对金平沥青混凝土心墙堆石坝进行了仿真分析。计算中采用Duncan-ChangE-B双曲线模型作为大坝堆石体及沥青混凝土心墙的本构模型,并根据施工进度模拟大坝的施工、蓄水过程。分析了不同工况下堆石体及沥青混凝土心墙的应力变形。根据计算分析可得结论:金平沥青混凝土心墙堆石坝其堆石体的材料强度满足要求,不会被剪坏;大坝内沥青混凝土心墙发生水力劈裂的可能性不大;心墙的稳定性能够满足规范要求等。     

去学沥青混凝土心墙坝高基座体型研究

依托坝高173.2m的四川去学沥青混凝土心墙堆石坝,介绍了一种基于高基座的沥青混凝土心墙坝型,通过对该坝进行二维有限元计算,分析了混凝土高基座的应力分布规律。在此基础上,对原设计方案进行了优化。结果表明,采用优化的基座体型后,混凝土基座的最大压、拉应力均大幅降低,最大拉应力降低近70%。去学沥青混凝土心墙堆石坝的成功建设,对今后类似工程设计具有重要参考价值。     

配筋和填筑顺序对三板溪堆石坝的影响

采用有限元数值分析方法和引入邓肯-张E-B非线性弹性模型，对三板溪堆石坝的坝体变形、施工顺序和面板配筋进行了详细分析，由于坝体次堆石区的填筑料远比主堆石区差，导致下游坝体的水平位移大于上游坝体，最大垂直沉降区域偏向于下游坝体；实际坝体填筑顺序有助于减少坝体向下游的水平位移，加速次堆石区在施工期的沉降，从而减轻坝体沉降对面板的影响；双层配筋方案能大大改善面板的应力应变状态，减少面板的结构性裂缝，同时还能减少面板表面的温度裂缝。     

混凝土拱坝导流底孔坝段施工期温度及应力仿真分析

针对目前混凝土拱坝导流底孔坝段温控仿真研究较少的问题,通过模拟拱坝导流底孔坝段施工过程中混凝土温度场和应力场,获得不同浇筑方案下拱坝导流底孔段的最高温度及顺河向温度应力、横河向温度应力和第一主应力。结果表明,高温季节浇筑薄层混凝土易产生温度倒灌,而低温季节采取薄层浇筑有利于降低混凝土最高温度和最大温度应力,由此提出相应大坝混凝土浇筑温控建议措施,对于类似工程安全施工和进度控制具有重要意义。     

浇筑层厚对碾压混凝土坝温度场和应力场的影响

高混凝土坝浇筑时材料用量大、施工条件复杂、建设周期长,同时又需考虑温度控制、结构应力、施工环境等因素对坝体安全的影响。为此,以某工程碾压混凝土重力坝为例,采用三维有限元法,研究了不同的混凝土浇筑层厚度对大坝温度场与应力场的影响。结果表明,早期坝体内部的最高温度随浇筑层厚的增加而增大,坝体不同区域最高温度不仅受浇筑厚度的影响,同时也与大坝浇筑的时间相关;基础垫层混凝土、三级配碾压混凝土和二级配常态混凝土区域最大拉应力随浇筑厚度的增大而增大。