马槽河坝外掺轻烧MgO微膨胀混凝土配比试验（王国香,徐英,刘勇）

时间：2022-02-22 15:17:13 浏览量：次

摘要: 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。

关键词: 马槽河拱坝;外掺轻烧MgO;微膨胀混凝土;配合比试验研究

中图分类号: TU528.55 文献标识码: A

1 工程概况

马槽河水电站大坝为外掺轻烧MgO混凝土双曲拱坝，最大坝高67.5m，坝顶宽4m，坝底宽9.5m，坝顶弧长142m，厚度比为0.18，河床为对称的“V”型河谷，坝体采用四级配常态C20混凝土，填筑方量约5万m3 。

普通混凝土的自生体积变形大多为微收缩，近年来随着膨胀水泥混凝土的研究和发展，人们逐渐认识到如能调节水泥的矿物成分，使混凝土产生膨胀性的自生体积变形，将有可能改善混凝土的抗裂性能，简化大体积混凝土的温控防裂措施。由于本工程大坝混凝土方量不大，为了能提前受益，吸取以往工程成功的经验，在坝体中掺入适量轻烧MgO，以抵消温降收缩。本文详细地介绍了轻烧MgO微膨胀混凝土配合比的试验研究。

2 设计要求

马槽河大坝外掺轻烧MgO混凝土设计指标见表1。

3 原材料性能

3.1 水泥

试验选用的水泥为铜仁黔东水泥厂和怀化金大地水泥厂生产的普通硅酸盐P.O32.5水泥，试验结果见表2、3。

3.2 粉煤灰

试验采用玉屏县大龙电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，其品质试验成果见表4，各项指标满足《水工混凝土掺加粉煤灰技术规范》（DL/T5055-1996）的Ⅱ级粉煤灰要求。

3.3 外加剂减水剂

外加剂主要选用北京科宁外加剂厂生产的ADD-3型和铁盛外加剂厂生产的TS-AⅠ型缓凝高效减水剂进行混凝土配合比室内试验，并进行化学分析检测，试验结果见表5、6。减水剂均符合《混凝土外加剂》（GB8076-1997）的一等品要求。

3.4 外加轻烧MgO

选用辽宁海城东方滑镁公司生产的轻烧MgO，其纯度大于90%。物理力学成果见表7，各项指标均满足《水利水电工程轻烧MgO材料品质技术要求》的规定。

3.5 砂石骨料

人工砂的颗粒级配见表8，该砂细度模数2.8，颗粒级配较好，属中砂，石粉（d≤0.16mm的颗粒）含量13.6%，适中。满足《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-92）及《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-92）规范要求。

砂石骨料的物理性能见表9，均满足《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）的要求。

4 大坝四级配混凝土配合比试验

4.1 混凝土配合比参数确定

（1）配制强度的确定。混凝土配制强度按现行《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）确定，混凝土配制强度见表10。

（2）压蒸试验确定轻烧MgO极限掺量。为了了解不同轻烧MgO掺量对水泥、混凝土的影响，进行砂浆压蒸试验，作砂浆压蒸试验，以确定极限掺量，并作一级配混凝土压蒸试验，以进行校核。压蒸试验参照GB/T750-92《水泥压蒸安定性试验方法》进行，压蒸试验结果见表11。

4.2 混凝土配合比试验研究

应该指出的是，采用全坝外掺轻烧MgO混凝土筑拱坝技术，重点之一是配制具有优良特性的混凝土，这是设计和施工得到成功的基础和保证。

对拱坝而言，既是大体积又要有相当的变形能力，这是有别于重力坝、基础回填、钢管外包回填等强约束边界条件的特点。配制低热、低弹模、高抗裂能力的混凝土是设计的目标，这也是利用MgO补偿作用的一个重要措施。

在设计前期做好混凝土试验，优选原材料有:由于水泥水化热主要是###C3 S、C3 A所应生的，应选择其含量较少的水泥;在不影响混凝土最终强度前提下尽量高掺粉煤灰，减少水泥用量;选用高效的减水剂，保证混凝土施工和易性，又不增加水泥用量，这也是减小混凝土绝热温升的有效途径;此外，由于混凝土弹性模量、线胀系数等主要取决于骨料性质，因此，选择灰岩等优良的骨料是配合比设计时要重视的。

在此基础上，通过优选混凝土配合比，达到配制具有优良技术特性混凝土的目标。

外掺轻烧MgO混凝土配合比及力学试验研究成果见表12、13，本工程外掺轻烧MgO混凝土配合比的特点为:

（1）由于考虑到配合比掺轻烧MgO后，四级配混凝土膨胀的影响，配合比胶材用量较一般四级配混凝土用量偏高，90d抗压强度较富裕，达到30MPa左右；劈裂抗拉强度值3MPa；静弹性模量约为28GPa；极限拉伸值接近90×10-6；28d绝热温升在20℃左右；90d自生体积变形可达到80×10-6。这种混凝土具有较低温升、低弹模、较好的变形性能和温度降低时补强效果以及较高抗裂作用。

（2）在同等条件下，采用怀化金大地水泥配合比膨胀量较高。

5 结语

马槽河水电站拱坝全坝外掺轻烧MgO混凝土原材料和配合比的试验研究成果表明：

（1）水泥、粉煤灰、砂石骨料、外加剂均满足规范要求，应用在本工程上是合适的。

（2）混凝土配合比的试验应进行不同水泥和外加剂掺量等多方案研究，选择低热、低弹模、低线胀系统、高抗裂能力、延迟性膨胀的配合比［1］。

（3）室内试验研究的混凝土配合比用水量适中，胶凝材料总量合适，温升较低和力学变形性能均满足设计要求。

（4）简化或取消温控措施，降低温控费用；取消分缝或增大缝间距，实现通仓或大仓面混凝土浇筑，简化施工，有利于提高施工速度［2］。

（5）由于外掺轻烧MgO混凝土不需要专门施工机械，对体形复杂的薄拱坝以及坝体工程量较小的混凝土坝来说其适应性更好。

（6）外掺轻烧MgO混凝土应用于拱坝，其生命力在于简化温控措施和加快施工速度，有利于工程提前投产，早日发挥效益。应根据工程具体条件研究设计方案，它有着较大的技术经济优势和前景。

参考文献：

［1］李承木.MgO混凝土自生体积变形的长期试验研究成果.水利发电学报，1992，（2）.

［2］谭万善，黄绪通.外掺MgO混凝土在广东水电工程的应用评述.贵州水力发电，2001，（3）.

作者简介: 王国香，女，贵州中水建设项目管理有限公司，工程师。

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