28全坝外掺氧化镁微膨胀混凝土快速建坝技术应用研究简要信息.PDF

一等奖成果 2.8 全坝外掺氧化镁微膨胀混凝土快速建坝技术应用研究 简要信息 【获奖类型】应用一等奖 【任务来源】部重点项目、院专项 【课题编号】CT200513、材集 05ZD01 【课题起止时间】2003 年 12 月～2008 年 12 月 【完成单位】中国水利水电科学研究院 贵州省水利水电勘测设计研究院 【主要完成人】张国新、朱伯芳、杨 波、赵其兴、刘 毅、朱银邦、周秋景、 李海枫、吴龙珅、李 玥 立项背景 混凝土中含有适量的 MgO ，会使混凝土具有膨胀性，并且这种膨胀性具有 延迟膨胀、不回缩和膨胀稳定的特点。我国 MgO 用于大坝混凝土始于白山，至 今已有二十几年的研究和应用的历史，取得了大量的研究成果和应用经验。早期 的应用主要局限在基础填槽、重力坝等工程中解决混凝土开裂问题，用以简化温 控措施。 混凝土拱坝的裂缝是工程界非常关心的问题，一般拱坝裂缝的产生绝大多数 是由于坝体混凝土的温降收缩受到约束产生，传统的解决方法是减小约束、降低 温差和提高混凝土的抗裂性能，主要有：优化材料配合比、混凝土预冷、分缝分 块跳仓柱状浇筑、埋水管通水冷却等严格的温控措施。长期的实践证明，传统的 方法对减小甚至避免裂缝是有效的，但是具有施工复杂、影响工期和增加投资的 缺点，不能满足目前大量的正在设计和施工的拱坝所提出的提前受益和节省投资 的要求。 全坝外掺 MgO 微膨胀混凝土筑拱坝技术自 1999 年开始应用于广东长沙坝， 进行了代替温控和分缝的尝试，随后应用到贵州沙老河、贵州三江和广东坝美拱 坝。应用实践证明，对中小拱坝，通过充分的研究论证，确定合适的 MgO 掺量 及正确估计膨胀量和补偿量，并辅之以适当的分缝、温控措施及施工工序，可以 达到中小拱坝快速施工、节省投资同时避免危害性裂缝的目的。 69 中国水科院科学技术奖 2012 年度获奖成果汇编 全坝外掺 MgO 拱坝快速筑坝技术的尝试，自1999 年起已有 10 多年的历史， 已建成了十余座拱坝，但缺乏相关的设计和施工规范，受实践经验限制，其应用 理念和效果也不尽相同，既取得了一些经验，也有一些教训。实践中多采用简化 的材料力学概念确定MgO 掺量。同重力坝相比，拱坝为曲线形坝，具有变形复 杂的结构特点，坝体混凝土膨胀后并非全部转换为压应力，而是在不同的部位产 生大小不同的压应力甚至拉应力，对掺 MgO 后拱坝新的变形特点在设计认识上 处于摸索阶段，尚未形成一套系统成熟的实用技术，仍有许多问题需要研究，同 时缺乏一套具有指导意义的标准或设计规范，不利于该技术的推广应用和深入研 究，本项目正是在这样的背景下进行立项。 详细科学技术内容 （1）MgO 混凝土筑坝基本理论研究 提出了 MgO 混凝土筑坝的三个差：室内实验与实际膨胀差、时间差、地区 差。对这三个问题进行定量计算和分析，以对 MgO 混凝土筑坝进行理论指导。 另外混凝土掺 MgO 后会产生膨胀变形，膨胀速率与温度密切相关，如龄期 100 天时，40 ℃养护比 20 ℃养护的膨胀量大 1～2 倍。对于温度不断变化的混凝 土来讲，温度的影响起至关重要的作用，因此 MgO 膨胀模型不仅要反映龄期、 MgO 掺量等因素，还应考虑温度相关性，否则将难以反映真实的变形及应力状 况。本项目在充分把握 MgO 微膨胀变形性能的基础上提出能反映微膨胀混凝土 真实特性的仿真模拟模型。 （2 ）混凝土外掺MgO 后材料性能的研究 本项目通过室内试验，说明了混凝土外掺 MgO 后，混凝土龄期、环境温度 对砼的抗压、抗拉强度及弹性模量等参数的影响情况。混凝土材料性能参数都随 龄期的增长和试验温度的升高而增大，但增长率不同，抗拉、抗压强度低龄期 28d 前的增长率大于高龄期的增长率，28d 后各龄期的增