微膨脹型中熱水泥在三峽二階段工程混凝土中的應用

　　摘要：三峽二階段工程控制混凝土用水泥MgO含量3.5％～5.0％，使混凝土具有自生體積微膨脹變形性質(zhì)，提高混凝土自身抗裂能力。施工中抽樣水泥混凝土的自生體積變形試驗和工程原型觀測結(jié)果表明：使用MgO含量3.5％～5.0％的中熱水泥配制的混凝土具有微膨脹變形性質(zhì)，最大膨脹量約5.5×10－5，一般半年至1年變形趨于穩(wěn)定。2000年底大壩混凝土裂縫調(diào)查統(tǒng)計：無貫穿性裂縫(Ⅳ類)，Ⅱ類裂縫為0.171條/萬m3，Ⅲ類裂縫為0.048條/萬m3，滿足三峽工程混凝土控制Ⅲ、Ⅳ類裂縫小于0.5條/萬m3的要求。

　　關鍵詞：中熱水泥；氧化鎂；微膨脹；三峽工程；混凝土；裂縫 

　　引言

　　眾所周知，混凝土硬化過程中，由于溫度應力和干燥失水，會產(chǎn)生收縮，導致裂縫發(fā)生，從而降低了混凝土耐久性。對于大體積的水工混凝土，由于內(nèi)外溫差較大，上述現(xiàn)象尤易發(fā)生。因此，提高混凝土抗裂性能，就成為實現(xiàn)水工混凝土高耐久性的必要條件。

　　三峽二階段工程包括泄洪壩段、左岸電站廠房及壩段、永久船閘工程，混凝土總量1700萬m3，其中大體積混凝土占80％以上。為提高混凝土耐久性，除采用嚴格的混凝土溫控和養(yǎng)護措施外，對混凝土配合比、原材料均進行了優(yōu)化選擇并提出了高質(zhì)量要求，其中采用MgO含量為3.5％～5.0％的中熱水泥，使混凝土具有微膨脹性質(zhì)，以補償混凝土硬化過程收縮產(chǎn)生的應力，是提高三峽工程混凝土自身抗裂防裂能力的有效措施之一。

　　1 微膨脹中熱水泥基本性能

　　三峽二階段工程通過前期混凝土原材料優(yōu)選和試驗研究，確定了葛洲壩股份有限公司水泥廠、華新水泥股份有限公司和湖南壩道特種水泥股份有限公司生產(chǎn)的525中熱水泥為三峽二階段工程水泥供應廠家，為使混凝土具有微膨脹性質(zhì)，三峽工程水泥質(zhì)量標準TGPS03－1998在GB200－89〈中熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥〉基礎上，對中熱水泥中的MgO含量下限做了不低于3.5％的限制，即要求水泥中MgO含量控制在3.5％～5.0％范圍，表1為三峽工程近期使用的3種中熱水泥基本性能。

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　　2 混凝土自生體積變形性能

　　混凝土自生體積變形試驗原材料為三峽工程所用的葛洲壩525中熱水泥，安徽淮南平圩電廠的Ⅰ級粉煤灰，三峽花崗巖人工碎石、人工砂，ZB－1A緩凝高效減水劑，DH9引氣劑?；炷僚浜媳炔捎猛扑]的三峽工程大壩主要部位混凝土施工配合比，依據(jù)SD105－82規(guī)程試驗，試驗結(jié)果見表2，為便于對照表中同時列出MgO含量提高前的葛洲壩525中熱水泥混凝土的試驗結(jié)果。

　　有3個樣表現(xiàn)為收縮型，1個樣(大壩內(nèi)部混凝土)為微膨脹型，最大膨脹量約1.45×10－5；MgO含量提高后，混凝土均表現(xiàn)為微膨脹型，其中大壩內(nèi)部混凝土最大膨脹量約提高7.8×10－6。

　　3 工程應用

　　3.1 水泥MgO含量控制

　　嚴格控制中熱水泥MgO含量，是達到合理利用MgO微膨脹源產(chǎn)生的膨脹性能，補償混凝土硬化時的收縮應力，而又不致產(chǎn)生危害性膨脹導致混凝土開裂的關鍵。為此，三峽二階段工程中，業(yè)主以合同方式委托國家水泥質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心在供應三峽工程的3個水泥廠分別設立了駐廠工作站，負責對水泥生產(chǎn)過程及出廠成品水泥質(zhì)量進行監(jiān)督檢驗，其中MgO含量為主要檢測項目之一。同時對運抵三峽工地的水泥，各使用單位試驗室須抽樣檢測，監(jiān)理和業(yè)主試驗中心則進行監(jiān)督性抽檢，并規(guī)定監(jiān)理抽檢頻率為施工單位的10％，業(yè)主試驗中心抽檢頻率為監(jiān)理的10％，建立了從水泥生產(chǎn)廠到三峽工地的多級質(zhì)量控制體系。1998～2001年試驗中心共抽檢三峽工程用中熱水泥MgO含量試樣396個，其中MgO含量最大值為5.9％，最小值3.1％，平均值4.24％，MgO含量控制在3.5％～5.0％的合格率為98.5％。

　　3.2 混凝土性能抽檢

　　三峽工程施工中對各混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的出機混凝土和運抵倉號的混凝土進行了嚴格的質(zhì)量控制，除對混凝土拌合物性能和硬化混凝土強度進行常規(guī)抽檢外，還根據(jù)大壩不同部位，規(guī)定每5000～50000m3進行1次混凝土全面性能抽樣檢測。1998～2001年抽檢結(jié)果表明，用微膨脹型中熱水泥配制的三峽大壩混凝土各項性能均能滿足三峽工程設計要求，混凝土性能優(yōu)良。表3列出了不同時間抽檢的3種微膨脹型中熱水泥混凝土的全面性能檢驗結(jié)果。

　　3.3 混凝土自生體積變形室內(nèi)試驗監(jiān)測

　　為隨時掌握三峽工程混凝土自生體積變形性能，1998～2001年隨機抽取不同時間供應三峽工程的中熱水泥，采用三峽工程混凝土用原材料和工程主要部位的混凝土施工配合比配制混凝土，進行室內(nèi)混凝土自生體積變形試驗，試驗結(jié)果(剔除部分異常結(jié)果)顯示：用微膨脹型中熱水泥配制的三峽大壩混凝土具有微膨脹變形性質(zhì)，大壩內(nèi)部混凝土最大膨脹量約5.5×10－5，一般在180d齡期后，混凝土自生體積變形趨于穩(wěn)定。

　　3.4混凝土變形原型觀測

　　三峽工程混凝土原型觀測采用埋設的無應力計觀測實現(xiàn)，1998年以來埋入的儀器截止2000年11月觀測資料的統(tǒng)計分析顯示：86.4％的儀器反映出混凝土變形為微膨脹或無收縮，膨脹量一般為3.0×10－5～5.0×10－5，大部分變形1年左右趨于穩(wěn)定。