外掺氧化镁混凝土快速筑坝技术综述

李承木

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院科学研究所,四川成都 610072)

外掺氧化镁混凝土快速筑坝技术综述

李承木

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院科学研究所,四川成都 610072)

全面总结了外掺氧化镁(MgO)混凝土快速筑坝技术的研究成果和工程经验,从基本理论、补偿原理、实现方法和施工技术等方面系统论述了外掺MgO混凝土快速筑坝技术的特点以及与传统柱状浇筑法的主要差异;阐明了MgO膨胀剂的特性及膨胀机理;介绍了外掺MgO混凝土的基本物理力学与变形性能,自生体积变形的特点和规律以及对仿真计算的影响,工程应用情况、应用条件与经济效益等,指出了设计、施工、试验和均匀性快速检测等工作中应当重视的问题。

外掺MgO混凝土;快速筑坝技术;通仓快速浇筑;MgO膨胀剂;自生体积变形

混凝土坝的裂缝及其防治是工程界高度关注的课题。混凝土坝建设周期长、投资大、温控复杂,传统柱状浇筑法各工种之间干扰大,很难做到快速施工。采用外掺氧化镁(MgO)混凝土快速筑坝技术,辅以其他适当的综合性措施,可解决上述问题,真正实现快速施工。外掺MgO混凝土筑坝技术来源于生产工程实践,经过了长期试验研究后提出,利用MgO材料水化所释放的化学能来解决大坝温控问题,突破了人们的传统认识。我国组织多学科共同攻关,经过30多年的基础理论和工程应用研究,全面掌握了外掺MgO混凝土的物理力学性能及长期膨胀变形规律[1-2],在膨胀机理、变形性能、应力补偿理论、施工措施、均匀性控制及安定性试验方法等方面已形成了一套完整的筑坝理论体系[3],并在我国至少17个省50余个工程的不同部位得到应用(其中全坝外掺MgO混凝土拱坝有14座)[4-5]且均获得了成功。这是我国工程技术人员独创的筑坝技术,具有自主知识产权,它是大体积混凝土施工的革命,在我国具有广泛的推广应用前景。本文主要论述外掺MgO混凝土筑坝技术与传统柱状浇筑法之间的基本差异,着重从补偿原理、基本方法、MgO材料特性及膨胀机理、外掺MgO混凝土的力学性能及膨胀变形规律、工程应用情况、设计技术、施工方法、材料试验、坝体保温、均匀性检测等方面进行系统的综述,供工程界同行参考,以期共同推动这项技术不断向前发展。

1 外掺MgO混凝土快速筑坝技术的特点

a.基本理论。利用MgO独特的具有延迟性的微膨胀变形来补偿混凝土坝的收缩和温度变形,以防止产生裂缝。也就是利用MgO水化所释放的化学能转变为机械能,使混凝土产生自生体积膨胀,抵消其温降过程的体积收缩,即利用外掺MgO混凝土的限制膨胀来补偿混凝土的限制收缩,以达到大坝防裂的目的。最理想的膨胀发生时间应在水化热的最高温升之后,在混凝土有显著降温之前产生(延迟性)膨胀。换句话说,就是造成一种预压应力抵消混凝土冷却时产生的拉应力。

b.防裂原理。传统混凝土筑坝方法采取多种温控措施来控制筑坝过程的温差,尽可能降低入仓浇筑温度,使温度产生的拉应力控制在混凝土允许的范围内;而外掺MgO混凝土筑坝技术则是把过去传统的预冷措施改为调节控制大坝混凝土的体积变形,以达到大坝防裂的目的。

c.实现方法。外掺MgO混凝土筑坝技术是通过在生产大坝混凝土时加入适量的、特制的轻烧MgO来实现的。这个掺量必须满足压蒸安定性合格标准,尽可能达到温控设计的膨胀量。通过外掺MgO和优选水泥品种,并加强大坝表面保温,可以得到比较理想的自生体积膨胀变形过程线。

d.施工技术。传统的筑拱坝施工方法需分缝分块、柱状薄层浇筑,需采取封拱灌浆等既不经济又十分复杂的施工工艺,各种工序之间互相干扰大,温控费用昂贵(通常为工程总投资的4％～6％),很难做到快速施工。外掺MgO混凝土筑拱坝施工方法不分横缝(或设少量诱导缝,以释放过大超标拉应力),分层通仓浇筑,以台阶法连续滚动推进,不埋冷却水管,不需封拱灌浆,可全天候施工(夏季也是很好的施工季节),这就极大地加快了施工速度,可实现快速施工。外掺MgO混凝土筑坝方法与常规方法大体相同,主要施工设备基本一致,无需增加专用施工机械设备,一般多采用垂直与水平运输合二为一的施工方案,二者的主要区别[6]在于:①为了确保均匀,拌和时间需延长1～2 min;②通仓连续快速浇筑的强度稍大,需要适当增大拌和能力(即为常规的1.5倍);③要求有一个称量准确、快速投料、拌和均匀、卸混凝土拌和物灵活迅速的混凝土拌和系统;④要有足够的拌和能力、运输能力、吊运能力、浇捣能力和完善及时的材料供应保证体系;⑤进行混凝土施工配合比试验时,应做MgO水泥的压蒸安定性试验,通过压蒸试验来设计MgO掺量,增加自生体积变形试验并考虑温度的影响。

e.使用条件。基本要求是外掺MgO后水泥的标号不降低,压蒸安定性合格。有约束条件的工程部位均可使用该技术。在全国各地全面推广使用还应满足温度应力应变补偿条件[7],当混凝土自生体积膨胀变形量达到150×10-6～200×10-6(华南地区达100×10-6)时,方可省去预冷骨料和冷却水管,即可采用外掺MgO混凝土筑坝技术实行通仓快速浇筑。

2 MgO膨胀剂的基本性能及膨胀机理

a.南京化工学院唐明述等的长期研究结果表明,外掺轻烧MgO的掺量、膨胀量、膨胀速率、膨胀过程、膨胀终止时间都是可调控的[3]。通过调控煅烧温度、保温时间、晶体尺寸、颗粒粒度来控制其水化速率和膨胀量,用活性指标、CaO含量、烧失量来评定MgO的质量。MgO膨胀剂的膨胀能力与MgO的存在形态有关(即固溶体与玻璃体不膨胀,方镁石晶体才产生膨胀),而晶体形态又与煅烧工艺有着极密切的关系。大量试验研究表明:烧成温度越高,方镁石水化速率越慢,但MgO含量会提高。仔细调温可控制晶体尺寸,高温下保温时间长,晶体尺寸大,高温水化速率快,膨胀量大,常温水化速率慢则膨胀量小;反之保温时间短,晶体尺寸小,其活性大,水化速率快,膨胀量大。冷却速率影响结晶形态,急冷形成的方镁石结晶体多,水化膨胀量大;慢冷则形成的结晶体少,对膨胀不利。MgO颗粒越粗,常温水化速率越慢,高温水化速率越快,膨胀量越大;MgO颗粒越细,分布越均匀,其膨胀量就越小且较早趋于稳定。通常MgO掺量高,膨胀量大;环境养护温度高、水化速率快,膨胀量大。CaO含量会影响早期膨胀速率,对压蒸膨胀率也有影响(使其压蒸率偏大)。煅烧温度低于900℃烧成的MgO材料的活性太高,水化膨胀反应速率过快;高于1200℃烧成的MgO材料的水化膨胀反应速率就非常慢;超过1600℃烧成的MgO材料在常温下就几乎没有水化反应。

b.影响膨胀性能的因素较多,除MgO材料的膨胀特性外[8-9],水泥品种质量与储存时间、混合材料种类与掺量、MgO掺入方式与掺量、骨料级配与胶材用量、外加剂品种及掺量、水泥中游离氧化钙(fCaO)含量等因素对膨胀性能均有影响,水泥中游离氧化钙含量对压蒸膨胀率的影响也较大。研究表明,回转窑产品的性能质量、膨胀量及稳定性均优于反射窑产品。使用时要求外掺MgO水泥的标号不降低,MgO分布要均匀,压蒸安定性必须合格,有良好限制条件的工程均可应用。MgO膨胀材料很容易受潮,一定要采取防潮措施,必须做好储存期间的防潮工作。

c.大量试验研究结果[10-11]表明,MgO材料完全水化膨胀必须有足够高的温度(≥200℃)和压力(≥1.5 MPa)条件,否则在短时间内不可能使其完全水化膨胀,更无法确定MgO的极限安全掺量。压蒸膨胀率通常用来评估MgO的极限膨胀能力,压蒸试验是检验外掺MgO混凝土体积安定性的唯一方法[12-13],其他试验方法(包括沸煮法、长度法等)均不适用于MgO膨胀材料的固有特性。

d.大量试验研究和原体观测结果表明,MgO膨胀剂的膨胀速率在水化3～30 d期间最大,其膨胀量的70％发生在7 d龄期之后,一般在1 a之后基本趋于稳定状态。当环境温度突变时其膨胀量不会降低,MgO混凝土抵御寒潮的能力强于普通混凝土[14]。MgO的水化产物稳定性强,它的溶解度极小(氢氧化钙的溶解度要比氢氧化镁的溶解度大205 倍)[3]。试验表明,MgO膨胀剂不溶于水,在水中呈悬浮状态。以纯MgO作胶凝材料所做的胶砂强度试验结果可达9.0MPa,相当于52.5号水泥胶砂强度的1/6,在使用时应注意这种影响。MgO在低温7℃时也能够产生膨胀,但水化速率极慢,其膨胀过程线3周之后才出现正的膨胀值[15],该结果消除了人们对MgO在低温条件下能否膨胀的疑虑。

e.MgO的膨胀机理在于MgO水化时水镁石晶体的生成和生长发育[16]。膨胀量主要取决于生成的水镁石晶体的尺寸、形貌和存在的位置,即细小(块状和短柱状)的聚集在MgO颗粒表面附近的水镁石晶体能产生较大的膨胀;粗大(针状或长柱状)的分散在MgO颗粒周围较大区域内的水镁石晶体引起的膨胀较小;碱能促进膨胀,对膨胀量有影响。膨胀能来自于水镁石晶体的肿胀力和结晶生长压力,即在水化早期,浆体的膨胀主要起因于极细小的水镁石晶体的吸水肿胀力;随着晶体的长大,晶体的结晶生长压力对浆体的膨胀起主导作用。掺混合材料对MgO的水化膨胀具有抑制作用,即浆体孔隙液碱度降低和结构多孔的共同作用使得MgO水化产生的膨胀较小。

3 外掺MgO混凝土的物理力学及变形性能

3.1 基本物理力学性能

经过30多年的全面系统试验研究[2],结果表明外掺MgO混凝土的力学、热学、变形、耐久性等性能都优于普通混凝土。相比普通混凝土,外掺MgO混凝土的徐变和极限拉伸值增大,一般可增大20％以上,干缩率可减小20％左右,其力学强度可提高10％ ～15％。长期耐久性能也优于普通混凝土,抗冻、抗渗、抗冲磨、抗侵蚀、抗碳化等能力都比普通混凝土有较大提高。实践证明,外掺MgO膨胀剂是提高大坝混凝土的抗裂防渗能力、提高密实度、增强耐久性能的最理想的膨胀材料。外掺MgO膨胀剂对混凝土的各项热学性能的影响不大,不同试验养护温度对外掺MgO混凝土的基本力学性能有一定的影响[17]。

3.2 长龄期的力学性能

a.笔者用12 a龄期的内含MgO混凝土徐变试验的对比试件,加工制作成标准试件后,测得的(不同龄期的)抗压强度和弹性模量均无明显降低现象[2];白山大坝安检时,钻孔取芯样后所测20 a龄期的MgO混凝土抗压强度比施工时期的强度提高了16.7％,其芯样动弹性模量的均值为39.1 GPa,而抗压弹性模量的均值为37.0 GPa,两者相近,说明试验结果可信[18];广东长沙拱坝安检时钻孔取芯样的试验结果,5～6 a龄期的抗压强度在40～45 MPa之间,比施工时期的强度提高18.0％以上。上述试验结果表明,MgO混凝土的长期力学性能是安定的,微膨胀对混凝土力学性能的影响不大。

b.有关研究[2]表明,当自生体积变形在150× 10-6～250×10-6时外掺MgO混凝土的强度最高;当自生体积变形在250×10-6～300×10-6时强度开始下降;达到500×10-6时强度才开始急剧下降。由于水工混凝土要求补偿的微应变量一般较小(150×10-6～200×10-6),所以不会有强度降低现象产生。

3.3 自生体积变形的基本特性

a.外掺MgO混凝土自生体积膨胀变形具有延迟性和长期稳定性,即主要膨胀量均发生在水化热最高温升之后混凝土显著的降温收缩期间,其后期的膨胀变形逐渐趋于长期稳定状态,不会发生无限膨胀[19]。

b.外掺MgO混凝土的自生体积膨胀是一种不可逆的变形,因为是MgO水化所释放的化学能所致,所以这种随着龄期和温度增加而增大的膨胀变形是永久性的。

c.外掺MgO混凝土的自生体积变形与环境湿度基本无关,即只要MgO水化膨胀完成就不再受外界环境湿度变化的影响;但它受温度影响较大,即温度越高膨胀量越大,不同温度下的自生体积变形的最终稳定值各异[20]。MgO在低温下也能产生膨胀,但在低温时的水化膨胀反应速率要迟缓得多。

d.外掺MgO混凝土自生体积的长期膨胀变形是很稳定的,因为外掺的是特制的轻烧MgO,所以不会产生二次膨胀,其长期力学及变形性能既是安定的又是稳定的。

e.补偿应力长期稳定,它是利用外掺MgO混凝土的限制膨胀来补偿混凝土的限制收缩,由化学能转变为机械能,所以这种自应力补偿是极为稳定的。

f.外掺MgO混凝土自生体积变形是仿真分析计算中不可缺少的重要资料,它对温度徐变应力的影响较大,如不考虑自生体积变形计算得到的应力最大;考虑自生体积变形但不考虑温度对自生体积变形影响计算得到的应力居中;既考虑自生体积变形又考虑温度的影响计算得到的应力最小,而且真实;所以在仿真分析时,必须考虑自生体积变形与温度变化的影响,否则计算结果会失真。通常外掺MgO混凝土的自生体积变形量11×10-6～12×10-6即可以得到0.1MPa的压应力[14]。

g.外掺MgO混凝土自生体积变形的膨胀量还与MgO掺量、环境温度、混合材料种类与掺量等诸多因素有关。研究[21-22]表明,MgO掺量每增减1％,自生体积变形大致增减20×10-6～25×10-6;自生体积变形的温度效应明显,温度每增减10℃时,自生体积变形可增减30×10-6～35×10-6。当粉煤灰掺量在30％(或35％)以内时对自生体积变形影响不大,随其掺量增加自生体积变形还稍有增大;当掺量超过40％时,自生体积变形才明显减小。从粉煤灰抑制水泥砂浆变形的规律看,在相同试验条件下,当粉煤灰掺量在40％以内变化,MgO掺量为4％和6％时,砂浆试件的膨胀变形量却非常接近,变形曲线的斜率一致,过程线几乎重合,不同MgO掺量的膨胀变形规律完全相同[22];与不掺粉煤灰相比,各组试件的膨胀变形降低率都在36.8％～44.7％之间,总平均降低率为40.2％,这表明掺粉煤灰对MgO膨胀确实有抑制作用,同时还说明,粉煤灰掺量的变化对水泥砂浆试件膨胀变形的影响不明显,其敏感度减弱,掺量越大敏感度越低,所以变形降低率均在40％左右。从压蒸试验结果看规律性更明显[23],当粉煤灰掺量在10％～35％时,砂浆试件压蒸膨胀率在0.52％～0.48％之间;当掺量在40％～65％ 时,压蒸膨胀率则在0.22％～0.21％之间,可见粉煤灰掺量影响变形显著的界限是35％。掺矿渣比掺粉煤灰对外掺MgO混凝土自生体积变形的影响要小。

4 外掺MgO混凝土工程应用情况

外掺MgO混凝土筑坝技术已在我国广泛应用于填塘堵洞、导流洞封堵、大坝基础处理、重力坝体底部强约束区、高压管道外围回填、碾压混凝土坝的垫层垫座及上游防渗体、防渗面板、拱坝全坝外掺MgO等50余个大中型水利水电工程的不同部位,并且均获得了成功[4-5,24]。从地域看,已在我国广东、四川、贵州等17个省的不同气候条件下成功使用;有在冬季、夏季施工的,也有跨季节施工的;工程量从不足1万m3到近30万m3;施工工艺有常态混凝土台阶法和碾压混凝土通仓浇筑法两种;坝型有重力坝、拱坝、面板堆石坝等;MgO掺量从3.5％～6.5％,其膨胀量多在120×10-6～240×10-6之间(目前使用内含MgO水泥的碾压混凝土在50×10-6以上),均取得了显著的技术经济效益和社会效益。

5 外掺MgO混凝土筑坝技术的经济效益

采用外掺MgO混凝土筑坝技术能真正做到快速施工,可实现长块、厚层、通仓连续(或短间歇)浇筑,不分横缝,不埋冷却水管,不需封拱灌浆,可全天候施工,极大地提高了施工速度,从而可缩短工期,降低造价,加快我国水力资源开发和水利水电工程建设步伐,能获得巨大的技术经济效益和社会效益[5]。实践证明,发电站装机容量越大,工程经济效益就越显著,如某高拱坝,电站装机为420万kW,若在坝基36 m强约束区采用MgO混凝土快速施工,至少可提前1a发电,预计可获得综合经济效益近百亿元。

6 设计、试验和施工中应重视的问题

通过不断总结工程实践经验,在设计、施工和试验中除应遵循已有规程规范(WJM:0035—1994《水利水电工程轻烧氧化镁材料品质技术要求》、WJM: 0023—1995《氧化镁微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定》、DB44/T 703—2010《外掺氧化镁混凝土不分横缝拱坝技术导则》、DB52/T720—2010《全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术规范》)相关规定和要求外,还要特别重视以下问题:

6.1 设计方面

常规柱状浇筑法与整体通仓浇筑法在设计上的最大差别是对施工期的混凝土水化热温度荷载的处理:①设计计算方法上,常规柱状浇筑法在封拱前的温度荷载,仅对各自坝块产生变形与应力,不参加拱梁分载法的变位调整;而整体通仓浇筑法的温度荷载要参加拱梁分载法的变位调整;②温度应力控制指标的含义不同,常规柱状浇筑法温度应力的控制按σ≤εpEc/kf确定(εp为混凝土的极限拉伸值; Ec为混凝土的弹性模量;kf为安全系数),整体通仓浇筑法的温度应力控制指标应包括施工期的温度影响。除对温度荷载的处理不同外,两种方法的不同点还体现在外掺MgO混凝土自生体积膨胀变形的影响上,它贯穿施工期、运行期整个过程,设计时必须考虑这种影响。此外,在设计理念上也有创新:从传统的控制设计工况、参数的设计方法,发展到考虑动态因素的仿真分析设计来确定拱坝布置、体形方案和施工浇筑方案等。设计实例可参考DB44/T 703—2010《外掺氧化镁混凝土不分横缝拱坝技术导则》中的计算方法部分。

6.2 试验方面

外掺MgO混凝土材料试验是实施外掺MgO混凝土快速筑坝技术的基础,必须提前进行。应高度重视以下问题:①优选水泥品种及各种原材料;②优选设计混凝土的施工配合比,目的是要配制出抗拉强度高、变形能力较强、绝热温升较低的低弹高强混凝土;③必须进行压蒸试验,可参照规范DB44/T 703—2010或DB52/T 720—2010进行试验;④必须进行混凝土自生体积变形试验(应考虑不同温度的影响);⑤提出满足温控设计要求的自生体积变形膨胀量和相应的MgO膨胀剂的安全掺量。

6.3 施工方面

①外掺MgO混凝土快速筑坝技术实行通仓连续快速浇筑混凝土,因此必须选择高质量的机械设备,要能够承受高强度运行工艺要求;②必须保证外掺MgO的均匀性,以确保混凝土体积安定性和长期运行安全性,实现设计要求的膨胀补偿效应,外掺MgO混凝土均匀性质量标准以机口指标为准;③除满足补偿膨胀量外,在抗裂能力上要求优于常规混凝土,应采取综合措施,优化施工混凝土配合比;④坝体温度场影响膨胀量,所以要强调保温、保湿和养护工作的重要性,以减小内外温差,防止表面裂缝或贯穿性裂缝,预防寒潮袭击时产生过大的温度梯度而导致混凝土降温速度减慢,从而有利于充分发挥膨胀补偿作用;⑤必须严格控制原材料质量和准确的拌和时间(不少于4 min)及稳定的坍落度(3～5 cm),必须先平仓后振捣。施工中必须建立质量保证体系,尤其要特别重视加强适时监控管理,对混凝土拌制、运输、浇捣等全过程进行严格的质量控制管理。要充分认识到施工是关键,这都是确保工程质量的关键所在,要做到精心组织、精密施工。

6.4 MgO的外掺方式及均匀性

膨胀水泥的制备目前主要是通过内含和外掺两种方法来实现的。

6.4.1 内含高镁水泥

在有高镁石灰石或白云石矿源的水泥厂,有条件采用矿渣或钢渣配料并掺扩化剂后,适当调整煅烧温度和配方时,可提高生料中的MgO含量,直接烧制成高含氧化镁的水泥,MgO掺量可在5％以内,经过压蒸试验合格可放宽到6％。采用这种方法可改变水泥的性质,有一定的膨胀量但较小,它解决不了温控问题。由于原材料的均匀性难控制,水泥产品的稳定性可能较差。

6.4.2 外掺MgO水泥

可在工地拌和楼机口外掺MgO,也可在水泥厂外掺MgO。

a.工地拌和楼机口外掺MgO可分为干掺与水掺、内掺与外掺。为了确保均匀性及准确可靠,最好配备配制机具和自动化控制系统,必须加强适时监控管理。

b.在水泥厂外掺MgO可分为共磨法和共混法两种。①共磨法按设计掺量将MgO半成品和水泥熟料一起入磨共同粉磨成高含MgO的水泥。大型工程采用水泥厂外掺优于在工地外掺,优点是掺量准确、可靠、均匀性好,是确保产品质量的有效方法,又可大大减轻施工现场的工作量。②共混法采用粉状合格的MgO产品与水泥产品一起投入混和机共同混合成高镁水泥,可在水泥厂混和,也可在工地混和。该方法能保证MgO材料的粒度不变化,但要确保其均匀性较难。

c.采用外掺法均要求水泥中的MgO含量越低越好(＜1％或＜1.5％),需要强调的是一律不用叠加法(即不计水泥中的MgO),其标准均以自生体积变形量为准。

6.4.3 外掺MgO的均匀性

应建立储存MgO材料的干燥库,在采用机具外掺自动化控制条件下,必须建立和健全质量保证体系,加强适时巡视监控管理。制定具体保证措施,要求称量准确、灵敏,掺入准确,每班必须校核计量系统,严格执行规定拌和时间(一般4～5min),这是确保拌和均匀的关键。

可参照规范DB52/T720—2010中的有关规定进行MgO均匀性的快速检测。外掺MgO混凝土均匀性质量标准以机口指标为准,仓面浇筑层少量的验证均匀性检测还是需要的,可取少量几组作验证性检测(共磨法可省去此项工作)。

6.5 MgO膨胀剂的质量

a.MgO膨胀剂的质量按WJM:0035—1994《水利水电工程轻烧氧化镁材料品质技术要求》的规定控制。具体物化指标为:①MgO的质量分数应大于或等于90％;②活性指标为(240±20)s;③CaO质量分数小于2％;④细度180孔目/in(0.080mm标准筛, 1 in=2.54 cm),筛余量小于或等于3％(即0.06～0.08 mm,对应250～180目);⑤烧失量小于或等于4％;⑥SiO2质量分数小于4％。煅烧温度为(1100± 50)℃,保温时间为0.5 h。

b.关于生产厂家的要求:①应采用部定点生产厂家产品(如辽宁海城析木镇东方滑镁公司),不得用非定点厂家产品;②应采用规模大的厂家产品(如辽宁海城牌楼镇牌楼镁矿公司,规模大,产品多,技术力量强,目前出口的非水工用产品的活性指标为224s,MgO质量分数大于91％,细度300目的占95％以上,具有开发价值);③若将旋窑与立窑产品比较,旋窑入窑矿粒小、煅烧均匀、温度控制准确,产品质量的稳定性和膨胀量均优于立窑产品;④从总结工程应用效果看,需继续深入MgO膨胀材料的研究工作,设法使其膨胀性能完全满足水工混凝土的要求[24]。

7 结 语

本文通过对外掺MgO混凝土快速筑坝技术的基本理论、补偿原理、实现方法及施工技术等方面的对比分析,论述了外掺MgO混凝土快速筑坝技术的特点以及该技术与传统柱状法的主要区别,并指出在设计、施工、试验、坝体保温和均匀性快速检测等工作中应当重视的问题。通过总结大量研究结果,阐明了MgO材料的基本特性、完全水化膨胀的条件和影响因素以及在水泥中的膨胀机理,全面介绍了外掺MgO混凝土的基本物理力学与变形性能、自生体积膨胀变形的特点和规律以及对仿真计算的影响,同时扼要介绍了工程应用情况、应用条件以及技术经济效益。在目前西部大开发、“西电东送”及国家优先开发水电的大好形势下,我国西南丰富的水利资源必将得到充分开发利用,外掺MgO混凝土快速筑坝技术必将在我国水电工程建设中发挥巨大的作用。

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Review of quick damming technology of MgO concrete

//LI Chengmu(Science Research Institute,CHIDI,CHECC,Chengdu610072,China)

This paper summarized the research achievements and engineering experience for the quick damming technology of the MgO concrete.The characteristics of quick damming technique of the MgO concrete and its difference from traditional cylindrical pouring methods were systematically reviewed based on the fundamental theories,compensation principles, realization measures,and construction technologies.Characteristics and expansion mechanism of the MgO-type expansive agent were illustrated.The basic physical and mechanical deformation properties,characteristics and patterns of autogenous volume deformation,and its influence on numerical simulations,engineering applications,and economic benefits as well as its application conditions were introduced respectively.Finally,the paper presents the problems concerning with the designs,constructions,experiments,and rapid detection of uniformity.

MgO concrete;quick damming technique;longitudinal fast pouring;MgO-type expansive agent;autogenous volume deformation

10.3880/j.issn.10067647.2013.05.019

TV42+4

A

10067647(2013)05008207

20121015 编辑:熊水斌)

李承木(1939—),男,四川内江人,教授级高级工程师,主要从事水工建筑材料科学及外掺MgO混凝土筑坝技术研究。E-mail: shby99@163.com