低热与中热水泥混凝土抗裂性能研究.docx

低热与中热水泥混凝土抗裂性能研究李祖民徐跃之摘要为了研究低热水泥和中热水泥混凝土的抗裂性能,采用湖北荆门水泥厂生产的425号低热水泥和525号中热水泥作为胶凝材料,按常用配合比拌制了两种混凝土,在室内对这两种混凝土进行了一系列有关抗裂性能的试验。并针对三峡工程泄洪坝段的坝体结构和施工过程,进行了有关抗裂的仿真计算。试验和计算结果表明:425号低热水泥混凝土的抗裂性能明显比525号中热水泥混凝土的好;如果拌制三峡工程泄洪坝段的混凝土用525号中热水泥取代425号低热水泥,其允许浇筑温度应约低4℃～7℃。主题词砼试验砼性能抗裂性水化热砼温度控制三峡水利枢纽三峡大坝混凝土方量巨大,选择哪一种水泥,无疑须从所拌制的混凝土的品质、施工性能、温控要求和经济性等进行全面比较。其抗裂性是决定因素之一。它直接影响大坝的分缝分块、温控指标和措施的选择。本文以低热(L型)和中热(M型)两种水泥按常用配合比拌制的混凝土为代表,在完全相同施工与边界条件下,即同为浇筑三峡泄洪坝段,并以中间块为比较对象、对两种水泥混凝土的基础允许温差、最高温度及允许浇筑温度进行对比。这些指标综合地反映了混凝土的抗裂性。月中旬开浇;(2)基础约束区混凝土浇筑层厚为1.5m;脱离基础约束区浇筑层厚为2.0m,间歇期平均为10天;(3)混凝土浇筑温度按设计要求;(4)三仓施工进度按设计拟定的分别于次年9、11月,9月浇完溢流面以下大体积混凝土。表3混凝土力学性能抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)极限拉伸(10-4)类别水泥、混凝土基本性能及坝段施工条件室内试验得出的两种水泥掺一定粉煤灰的水化热如表1。17d28d90d7d28d90d7d28d90d425号低热水泥混凝土0.681.4020.70.83525号中热水泥混凝土1.211.3322.20.85表1水化热J/g粉煤灰掺量(%)1d2d3d4d5d6d7d28d水泥品种259212514916718019121637615118320221722723425832基础允许温差的对比基础允许温差,是表征一种水泥混凝土坝块抵抗基础温度425号低热525号中热2030注:表1中7d前的水化热为试验值;取水化热终止时间为28d,28d之值由回归计算得出。两种水泥混凝土配合比如表2;试验得出的两者的力学性能如表3。表2混凝土配合比裂缝的能力。它既与混凝土力学、热学性能有关,又与浇筑对象的结构与约束条件有关。当用两种水泥配制的混凝土,在相同施工条件下,浇筑同一结构,其基础允许温差的差异,实质上是两种混凝土的力学性能的综合对比。2.1基础允许温差算式及相应参数的确定确定坝块基础允许温差有两种考虑,一为混凝土的强度,一为混凝土的极限拉伸,其表达式分别为式(1)及式(2)。当视混凝土块体内任一点变形ε为应力应变εσ、徐变变形εp与温度变形εT之和,即ε=εσ+εp+εT则有ε-εT=εσ+εp=RεT式中R为基础约束系数。在等式两边乘以混凝土弹模E后,得粉煤灰胶材外加剂集料组合比总量类别水灰比掺量(%)(kg/m3)特大大中小425号低热0.55(L型)混凝土525号中热0.55(M型)混凝土20224ZB-1,0.5%DH9S,0.006%ZB-1,0.5%303020203021830302020DH9S,0.014%用两种水泥混凝土浇筑三峡泄洪坝段的共同施工条件,是按审定的设计分缝分块与浇筑进度确定的,主要内容为:(1)坝段设置两条纵缝,在一定高差下三仓平行浇筑上升。第一仓于1月初开浇;第二仓于4月初开浇;第三仓于4E(εσ+εp)σ(1+EC)=REαΔT=REαΔT=σ0ΔT式中αΔT=εT;C为混凝土徐变度;σ0为单位降温弹性应力,·35·Vol.29No.5人民长江YANGTZERIVERMay1998从而得若从混凝土强度来判断裂缝,根据前面得出的数据,由式(1)得[ΔT]Mσ/ΔT]Lσ=0.94按设计要求,用425号水泥混凝土浇筑泄洪坝段,基础允许温差为16℃,如果改用525号水泥混凝土,则0σ=REαΔTσΔT=1+EC1+EC若按强度准则求基础允许温差,则为[ΔT]σ=[σ]1+EC=[σ]1+EC()()(1)REα若以极限拉伸为控制准则,则有σ0[ΔT]Mσ[ΔT]Mσ==0.94[ΔT]Lσ16℃[ΔT]Mσ=16.0℃×0.94=15.04℃比425号低热水泥混凝土从严0.96℃。若从混凝土极限拉伸来判断裂缝,根据前面得出的数据,由式(2)得[ΔT]Mε/ΔT]Lε=1.09同上得[ΔT]Mε=16.0℃×1.09=17.4℃比低热水泥混凝土放宽1.4℃。另外,已有工程实践表明,在混凝土大坝温控防裂中,混凝土自生体积变形是不可忽略的因素。当自生体积变形为膨胀,可以补偿基础温差使之放宽;为收缩则需从严。计入