藏木水電站石灰石粉混凝土抗裂性能試驗(yàn)研究

鄧長軍,楊忠義

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

藏木水電站石灰石粉混凝土抗裂性能試驗(yàn)研究

鄧長軍,楊忠義

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

石灰石粉具有一定的反應(yīng)活性，改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土性能，但同時(shí)也會(huì)帶來干縮率大、抗凍等級降低等一些不利因素。因此，為了推廣石灰石粉在藏木水電站大壩混凝土中的應(yīng)用，降低石灰石粉混凝土干縮和自生體積變形，減少混凝土收縮裂縫，提高混凝土耐久性能，擬在石灰石粉混凝土中復(fù)摻纖維，以達(dá)到提高硬化混凝土性能，在高原水電工程常態(tài)混凝土中推廣、應(yīng)用石灰石粉。

石灰石粉;藏木水電站;試驗(yàn);混凝土

0 前 言

據(jù)研究結(jié)果表明，同水膠比條件下,石灰石粉混凝土干縮率和自生體積變形(收縮)均大于粉煤灰混凝土，在混凝土中摻石灰石粉會(huì)增大混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了減少混凝土的收縮變形，提高混凝土性能，在混凝土中復(fù)摻纖維越來越被工程界認(rèn)識(shí)和采納。這是由于纖維分散于混凝土基體中起著阻礙裂縫的衍生和擴(kuò)展、提高混凝土在靜載和動(dòng)載下的韌性作用。其中有機(jī)纖維對于混凝土的開裂具有明顯的抑制作用，近年來在多項(xiàng)水電工程中開始使用，取得了一定的效果。PVA就是一種聚乙烯醇有機(jī)纖維，其抗拉強(qiáng)度與鋼纖維大致相當(dāng)，彈性模量與混凝土相近，并能在混凝土中均勻分散、提高混凝土抗裂性能，在混凝土中得到廣泛應(yīng)用。因此，為提高藏木水電站石灰石粉混凝土抗裂性能，在混凝土中復(fù)摻纖維，以達(dá)到提高硬化混凝土性能，推廣石灰石粉摻合料應(yīng)用。

1 混凝土原材料

試驗(yàn)采用西藏山南華新P·MH42.5水泥、西固Ⅱ級粉煤灰及山南石灰石粉，其檢測結(jié)果分別列于表1～3。

表1 水泥和摻合料化學(xué)成分

表2 華新P·MH42.5水泥物理力學(xué)性能

表3 摻合料物理性能

2 石灰石粉混凝土抗裂性能試驗(yàn)研究

2.1 混凝土拌和物性能

由表4試驗(yàn)結(jié)果可見，在保持拌合物性能大致相當(dāng)條件下，同水膠比、同摻合料摻量條件下，摻0.9 kg/m3纖維混凝土單位用水量比不摻纖維混凝土多6 kg左右，且摻纖維混凝土拌合物和易性好于不摻纖維混凝土。

表4 混凝土拌和物性能

2.2 混凝土強(qiáng)度性能

硬化混凝土強(qiáng)度往往是評價(jià)混凝土質(zhì)量的重要依據(jù)，它與混凝土的耐久性、體積穩(wěn)定性等有密切的關(guān)系，石灰石粉替代粉煤灰對大壩混凝土強(qiáng)度性能的影響試驗(yàn)結(jié)果見圖1、2。由試驗(yàn)結(jié)果可見，同條件下復(fù)摻纖維能提高混凝土抗壓、劈拉和軸拉強(qiáng)度，且纖維2效果又要優(yōu)于纖維1。

圖1 混凝土抗壓強(qiáng)度 圖2 混凝土軸拉強(qiáng)度

2.3 混凝土變形性能

由表5試驗(yàn)結(jié)果可見，同條件下復(fù)摻纖維后混凝土彈性模量、極限拉伸值也有所提高；且纖維2混凝土高于纖維1混凝土。

2.4 混凝土體積穩(wěn)定性

②產(chǎn)品展示形象生動(dòng)。以GIS地圖作為展示應(yīng)用平臺(tái)，各類氣象信息產(chǎn)品由圖片轉(zhuǎn)變?yōu)镚IS圖層展現(xiàn)應(yīng)用，在Web瀏覽器中實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品圖像的透明化處理及放大、漫游、定位、測距、地理信息查詢等空間查詢應(yīng)用功能，并實(shí)現(xiàn)了展現(xiàn)內(nèi)容隨圖像放大逐步細(xì)化顯示的功能。

混凝土干縮對混凝土的結(jié)構(gòu)性能影響較大，在一般使用條件下，由于混凝土干縮變形而引起的應(yīng)力足以使結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生變形以至裂縫，從而降低其強(qiáng)度和剛度，破壞混凝土微觀結(jié)構(gòu)，降低混凝土耐久性。由圖3可見：同條件下復(fù)摻纖維混凝土干縮率低于不摻纖維混凝土；且纖維2混凝土干縮率稍低于纖維1混凝土。

混凝土大板干縮試驗(yàn)參照《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中附錄D纖維混凝土和砂漿收縮裂縫試驗(yàn)方法進(jìn)行，用于評定纖維對降低混凝土早期收縮裂縫的有效性，其試驗(yàn)結(jié)果列于表6。由表6試驗(yàn)結(jié)果可見，復(fù)摻纖維后混凝土限裂等級為一級，裂縫較少。

表5 混凝土部分變形性能

圖3 混凝土干縮率

由圖4試驗(yàn)結(jié)果可見，在相同條件下混凝土均呈現(xiàn)微膨脹狀態(tài)；且纖維混凝土中、后期自生體積變形值大于不摻纖維混凝土，表明復(fù)摻纖維可減小混凝土體積變化，增加混凝土的抗裂性能。

表6 混凝土大板干縮性能

2.5 混凝土耐久性能

由表7試驗(yàn)結(jié)果可見，同條件下復(fù)摻纖維混凝土抗凍能力有所提高，滲透系數(shù)有所降低，其耐久性能優(yōu)于不摻纖維混凝土。

圖4 水膠比為0.55時(shí)混凝土自生體積變形(摻30%石灰石粉)

級配水膠比石灰石粉摻量/%纖維摻量/kg·m-390d抗?jié)B滲透系數(shù)/cm·s-1滲透等級90d凍融100次動(dòng)彈模損失/%質(zhì)量損失/%三0.55300.503000.41×10-8≥W651.14.20.9(纖維1)0.25×10-8≥W845.73.70.9(纖維2)0.21×10-8≥W842.23.100.36×10-8≥W648.83.60.9(纖維1)0.20×10-8≥W841.43.20.9(纖維2)0.15×10-8≥W838.32.7

2.6 混凝土抗裂性能綜合評價(jià)

利用溫度應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)，同時(shí)考慮混凝土抗拉強(qiáng)度、彈性模量、內(nèi)部溫升、自生變形、溫度變形、徐變松弛、約束程度等多個(gè)關(guān)鍵因素的影響，測試出混凝土早齡期的累積拉應(yīng)力和開裂溫度，可以直觀地評價(jià)混凝土的開裂敏感性。試驗(yàn)將三級配混凝土拌和物濕篩以剔除粒徑大于40 mm的粗骨料，然后在試驗(yàn)機(jī)內(nèi)部澆注，采用振搗棒進(jìn)行振實(shí)，抹平后開始進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)開始后，試驗(yàn)機(jī)的同步電機(jī)啟動(dòng)以保證試件處于100%約束狀態(tài)，試驗(yàn)機(jī)同時(shí)跟蹤試件內(nèi)部中心溫度，使得試件在半絕熱/絕熱情況下升溫；當(dāng)試件溫度達(dá)到峰值后(即內(nèi)部中心溫度穩(wěn)定)，對試件進(jìn)行降溫，降溫速率為1 ℃/(3～5)min，直至試件開裂。利用上述方法，對比研究不同工況下?lián)讲煌N類纖維混凝土的早齡期抗裂性。從表8試驗(yàn)結(jié)果可見，以開裂溫度來評價(jià)混凝土早齡期的抗裂性，纖維2混凝土的抗裂性好于纖維1混凝土。

表8 混凝土溫度應(yīng)力試驗(yàn)

3 結(jié) 語

作為水工混凝土的摻和料，摻粉煤灰混凝土的性能要優(yōu)于摻石灰石粉混凝土，但西藏地區(qū)粉煤灰資源匱乏，用石灰石粉部分替代粉煤灰作為大壩混凝土的摻和料是不得以而為之。為了推廣石灰石粉的應(yīng)用，減少其不利影響，可在石灰石粉混凝土中復(fù)摻纖維(當(dāng)有選擇)，可降低混凝土收縮變形及開裂

溫度，提高混凝土強(qiáng)度性能、極限拉伸值、限裂等級

及抗裂性能等。

[1] 陳改新,孔祥芝.石灰石粉——一種新的碾壓混凝土摻和料[J].中國水利，2007(4).

[2] 劉數(shù)華，閻培渝.石粉作為碾壓混凝土摻和料的利用和研究綜述[J].水力發(fā)電，2007(1).

[3] 鄧長軍,李光偉.石灰石粉替代粉煤灰對藏木水電站大壩混凝土性能影響的試驗(yàn)研究[J].水電站設(shè)計(jì)，2013(1).

2016-08-23

鄧長軍(1977-)，男，四川廣安人，高級工程師，從事水工混凝土試驗(yàn)研究工作。

TV544

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