李嘉新  郭众英  唐伯宁  （科研所）

[摘要] 本文通过试验对低热微膨胀混凝土的性质进行了论述。

[关键词]  混凝土  微膨胀  试验  自生体积变形

1  概述

    小浪底水利枢纽工程位于黄河中游，是一座以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水和发电的大型水利枢纽工程。工程中三条直径为14.5m的导流洞，在施工后期需要对其端部进行封堵改为孔板泄洪洞。每条导流洞封堵长度为120m，回填混凝土方量为4~5万m³，若用普通混凝土进行回填，大体积混凝土将会引起收缩，甚至产生缝隙，工程质量难以控制。低热微膨胀水泥具有绝热温升低，自身体积变形量小，早期强度高和抗渗、抗冻、抗裂性好的特点。在一定程度上能补偿混凝土收缩过程中产生的拉应力，避免出现裂隙，在保证质量的同时简化施工过程。为此进行了低热微膨胀水泥的水泥水化热试验及混凝土配合比试验，以检验其低热性能和混凝土自生体积变形性能，为设计与施工提供试验数据。

2  低热微膨胀水泥在混凝土中的作用机理

    微膨胀主要起因於是水泥中Mg(OH)₂晶体的生成和生长。水化早期浆体的膨胀主要起因于极细小的Mg(OH)₂晶体的吸水膨胀。随着Mg(OH)₂晶体的长大，晶体的结晶生长压对浆体的膨胀起主导作用。利用微膨胀水泥配制的微膨胀混凝土与普通混凝土相比，膨胀混凝土能产生适度的自生体积膨胀，当其体积膨胀受到约束时，就消耗一部分化学膨胀能，在约束混凝土内部产生一定的化学预压应力，称为自应力，这种自应力改变了混凝土的应力状态，它能部分或全部抵消混凝土冷却时产生的拉应力，从而达到补偿收缩，提高混凝土的抗裂防渗能力的目的。

3  试验内容及方法

3.1 原材料试验

    水泥选用陕西略阳425低热微膨胀水泥，其物理性能，化学成分见表1、2.

               表1               水 泥 物 理 性 能

表2                 水 泥 化 学 成 分

砂采用小浪底连地滩料场大粒径卵石经粉碎，配制而成的人工砂，石子采用小浪底连地滩料场天然卵石.

减水剂采用木钙，掺量为水泥重量的0.25%。引气剂采用松香热聚物PC-2，掺量为水泥重量0.001%。

拌合用水采用郑州自来水。

3.2  水化热试验

    水泥水化热试验采用直接法，分别进行了低热水泥的纯水泥、掺加木钙的水泥，掺加木钙及PC-2的水泥水化热试验。试验结果见表3、4。

表3          水泥水化热试验成果   （一）

表4         水泥水化热试验成果   （二）

3.3  自生体积变形试验

    混凝土在恒温饱湿条件下，仅仅由于胶凝材料的水化作用，引起的体积变形即自生体积变形。结合小浪底工程中进行C20三级配混凝土配合比试验，分别成型掺与不掺外加剂的混凝土对比试件，进行自生体积变形试验，结果见表5.

表5            自生体积变形试验成果表

4  综述

    试验中三组混凝土的自生体积膨胀均比较明显。膨胀量的最大值发生在成型后3~5天，最大值为104~113×10^-6，从试验结果可以看出，末掺外加剂的混凝土在一年后自生体积变形开始出现负值，即混凝土的体积收缩大于体积膨胀量。掺入外加剂的混凝土的体积变形一直大于零，且在180天后基本趋于稳定。因而，作为封堵混凝土在选用低热水泥的同时选择适当的外加剂，以保证混凝土的膨胀量。

    试验结果表明略阳低热微膨胀水泥的水化热明显低于普通硅酸盐水泥，而掺入适量外加剂后其放热峰值更低，峰值出现的时间得到延迟。对于混凝土早期强度的发展以及减少混凝土的温度裂隙是十分有利的，这一特点对封堵工程尤为适用。

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