热水泥拌制混凝土研究

热水泥拌制混凝土研究

何开武

云南省建设投资控股集团有限公司云南麻昭高速D2工区云南昆明650000

摘要：由于混凝土本身存在着抗拉强度低、极限拉伸值小等缺点，所以要想避免其结构产生裂缝并不是件轻而易举的事．如果不肯在预防混凝土裂缝上下功夫，一旦其结构产生了有害裂缝，则为了恢复该结构的耐久性、整体性和外观等而进行的修补工作所耗费用，往往会超过为防止混凝土裂缝产生而需要的费用，因此提高混凝土的抗裂能力相当重要。

关键词：中热水泥；抗裂能力；水工混凝土

在中热或低热矿渣水泥的基础上，同时利用了水泥中钙矾石与氧化镁两者膨胀，钙矾石膨胀主要发生在早期，氧化镁膨胀主要发生在后期，两者取长补短，以获得适宜的膨胀量与膨胀时段分布。因此．双膨胀水泥不仅保留了中热或低热矿渣水泥低水化热的优点，同时又具备较好的微膨胀性。对大体积混凝土在水化硬化过程中的体积收缩具有一定的补偿作用。

1原材料与施工试验方法和结果

1.1原材料与施工试验方法（1）原材料。水泥：525双膨胀中热水泥，云南昆明嘉华水泥建材有限公司，密度3．2g/cm3．该水泥中SO3含量为3.1％，而其熟料中Si02，AI2O3，Fe203，CaO和MgO（5～7．5um）含量分别为20．57％，4．89％，5.63％，61.23％和4.68％．在28，90，180，360d龄期时该水泥净浆膨胀率分别为410，670，900，1270um/m．粉煤灰：Ⅲ级浮选粉煤灰，云南宣威电厂生产．外加剂：昆明仁维建设集团有限公司聚羧酸高效减水剂．细骨料：巧家金塘湾河砂，表观密度2．62g／cm3．粗骨料：由石英砂岩轧制的人工粗骨料，表观密度2.63g/cm3。（2）微膨胀混凝土配合比。根据试验混凝土浇块的设计要求，确定了微膨胀混凝土的配合比（见表1）．现场混凝土拌和、运输、浇捣均按SDJ207--82{水工混凝土施工规范》进行，故其工作性及施工工艺均满足该规范要求。

1.2测缝计观测结果。测缝计观测结果见图2．由图2可见：J4测缝计在21d前处于闭合状态；4支测缝计在28d前后均处于张开状态；在90d龄期时，埋设在微膨胀混凝土之间的测缝计J1和J2的张开度分别为0.75mm和0.86mm，而埋设在微膨胀混凝土与普通混凝土之间的测缝计J3和J4的张开度分别为1.47mm和1.54mm；在180d龄期时，测缝计J1和J2的张开度分别为1．55mm和1．45mm，而测缝计J3和J4的张开度分别为1.92mm和1.98mm．这表明微膨胀混凝土的膨胀效果良好，并在一定程度上影响到了横缝的开合度．由此可推算埋设在普通混凝土之间的测缝计张开度约为2．5mm，比埋设在微膨胀混凝土之间的张开度大了约1.0mm，也即15m长的微膨胀混凝土烧块的普通混凝土烧块的基准上多产生了1mm膨胀量（67um/m）。

2双膨胀水泥混凝土的基本性能

2.1力学性能。混凝土的基本力学和变形性能的试验研究表明（电力部、水利部水利水电规划设计总院．氧化镁混凝土筑坝技术论文集．2000，），低热微膨胀水泥混凝土，早龄期7d的抗压和抗拉强度分别可达到28d龄期的58％和67％，后期180d龄期的抗压和抗拉强度分别为28d龄期的1．23倍和I．3l倍；其弹性模量和极限拉伸值可增长10％以上。低热或复合膨胀水泥混凝土外掺Mg0后，混凝土的基本力学性能均有所改善和提高，如晚龄期180d的抗压和抗拉强度可分别达到28d龄期的1.40倍和1．48倍。资料表明，双膨胀水泥混凝土的基本力学性能优于纯低热微膨胀水泥混凝土的各项性能。

2.2干缩变形.低热微膨胀混凝土早期干缩变化速度较快，即在最初15d内几乎呈直线变化，干缩率可达1年的47％，1个月的干缩值可达1年的65％，其后干缩变化缓慢。双膨胀水泥混凝土1年的干缩率比低热微膨胀水泥的减少22．5％，抗干缩裂缝的能力强，对工程有利。

2.3热学性能.试验表明，低热微膨胀水泥的水化热是比较低的，28d时194．52kJ/kg。外掺Mgo后水泥水化热稍有增加，增大范围一般在5％以内。低热微膨胀水泥混凝土的绝热温升值也较低，28d只有22．4l℃，外掺MgO后，混凝土的绝热温升值比不掺MgO的约大3％。大量试验表明，掺M90对低热膨胀水泥混凝土的导温、导热、比热及热膨胀系数等热学性能没有明显的影响（电力部、水利部水利水电规划设计总院．氧化镁混凝土筑坝技术论文集．2000.）。

3允许浇筑温度的对比

混凝土大坝的温控，通常主要以限制混凝土浇筑温度来实现。两种混凝土允许浇筑温度的对比，是在特定的分缝分块与浇筑条件下，两者力学、热学综合抗裂性的反映。按温控要求，坝块的温度应满足.

因此要求允许浇筑温度应满足

式中[Tp]为允许浇筑温度；T0为水化热温升；Tf为坝段稳定温度。对两种混凝土分别有

两式相减，并由于稳定温度相等，得

若式（6）为正值，表示M型水泥混凝土需从严控制；若为负值，表示可以放宽。

根据前面的分析，有

相应于浇筑层厚度为1.5m和2.0m的两种混凝土水化热温升之差分别为3.08℃和3.84℃。将其代入式（6），当浇筑层厚1.5m时，其值为

当浇筑层厚2.0m时，则为

这说明浇筑三峡泄洪坝段如果应用525号中热水泥掺30%粉煤灰的混凝土，其允许浇筑温度应比应用425号低热水泥掺20%粉煤灰的混凝土从严1.7℃～4.8℃。另外，上述允许浇筑温度的对比中，尚未计入混凝土自生体积变形的影响。如果计入，则M型水泥混凝土的允许浇筑温度更应从严，其从严值为：当浇筑层厚为1.5m，

当浇筑层厚为2.0m时，

4双膨胀水泥在工程中的应用

双膨胀水泥已在鲁布革、普定、东风和铜街子工程的导流洞或导流底孔封堵混凝土中得到成功应用，均达到设计目的和预期效果。由水电七局科研所提供的铜街子电站导流底孔封堵混凝土的无应力计的原型观测资料计算的白生体积变形过程线绘于图1，从图中可以看出：（1）通过无应力计观测的双膨胀水泥混凝土自生体积变形的规律性较好，其膨胀变形量大，变形过程线波动小，而且很稳定。例如无应力计N1504，在3d龄期前的变形增长特别快，膨胀量也大，第3天的变形达192．4×l0-6从3d到90d龄期的自生体积变形是逐渐增大的。其后的自生体积变形基本上长期稳定于235.0×10-6左右。最大值为239.85×10-6相应龄期为381d。无应力计N150l的自生体积变形过程与N1504的基本一致，其3d龄期以后的自生体积变形基本上保持在202.0x10-6左右，最大值为209．6×10-6，相应龄期为第17d。（2）图1中虚线T4、T1为无应力计所测得的封堵混凝土的温度变化过程线。由图可见，曲线光滑、波动比较小，水泥水化热温升和温降过程的变化规律较好，温降速度缓慢，至两年龄期还未到设计稳定温度。通过无应力计实测的水泥水化热最高温升分别为51.0℃、42.6℃，各自净升温度分别是29.O℃、

18.8℃，相应于最高温升的龄期分别是第9d、第2.7d。无应力计到1

年龄期的实测温度分别为21.0℃、14.9℃，到2年龄期时分别为18.O℃、10.5℃。可见，温度对混凝土的白生体积变形过程线和膨胀量有很明显的影响。温控设计要求膨胀量应在160×10-6一240×10.-6之间；无应力计实际观测的膨胀量在200×10-6一240x10-6之间；室内试验所测的膨胀变形量为230x10-6一260×lO-6之间。可见双膨胀水泥混凝土膨胀变形量完全达到了设计目标。因此施工中简化了温控措施，省掉了预埋冷却水管，免去了分缝分块，加快了施工进度，并提前45天完成封堵浇筑任务，基本上达到了预期效果。

结论

热拌技术是节能、减排、环保效果显著的“环保”技术，温拌沥青混合料比同类型热拌沥青混合料高温稳定性能（车辙试验）和低温抗裂性能（破坏应变）有了进一步提高，水稳定性能（劈裂残留稳定度、浸水残留稳定度）差别不大，满足现有的设计和规范要求，减少沥青老化，提高路面耐久性。高速公路施工中应用热拌技术，在5°-0°C低温条件下，采用“紧跟、高频、低幅”压实方法，不及保证了压实效果，而且延长沥青路面施工季节，缩短施工工期，圆满完成高速公路年内通车任务。

参考文献：

[1]郝慧．周中伟．膨胀和自应力水泥及其应用.中国建筑工业出版社，2010.

[2]王宗汉，水泥熟料中氧化镁的水化和膨胀性能，2011.

[3]王希强.浅谈热拌水泥混凝土路面施工技术.北方交通，2013.