微膨胀型中热水泥在三峡二阶段工程混凝土中的应用

　　摘要：三峡二阶段工程控制混凝土用水泥MgO含量3.5％～5.0％，使混凝土具有自生体积微膨胀变形性质，提高混凝土自身抗裂能力。施工中抽样水泥混凝土的自生体积变形试验和工程原型观测结果表明：使用MgO含量3.5％～5.0％的中热水泥配制的混凝土具有微膨胀变形性质，最大膨胀量约5.5×10－5，一般半年至1年变形趋于稳定。2000年底大坝混凝土裂缝调查统计：无贯穿性裂缝(Ⅳ类)，Ⅱ类裂缝为0.171条/万m3，Ⅲ类裂缝为0.048条/万m3，满足三峡工程混凝土控制Ⅲ、Ⅳ类裂缝小于0.5条/万m3的要求。

　　关键词：中热水泥；氧化镁；微膨胀；三峡工程；混凝土；裂缝 

　　引言

　　众所周知，混凝土硬化过程中，由于温度应力和干燥失水，会产生收缩，导致裂缝发生，从而降低了混凝土耐久性。对于大体积的水工混凝土，由于内外温差较大，上述现象尤易发生。因此，提高混凝土抗裂性能，就成为实现水工混凝土高耐久性的必要条件。

　　三峡二阶段工程包括泄洪坝段、左岸电站厂房及坝段、永久船闸工程，混凝土总量1700万m3，其中大体积混凝土占80％以上。为提高混凝土耐久性，除采用严格的混凝土温控和养护措施外，对混凝土配合比、原材料均进行了优化选择并提出了高质量要求，其中采用MgO含量为3.5％～5.0％的中热水泥，使混凝土具有微膨胀性质，以补偿混凝土硬化过程收缩产生的应力，是提高三峡工程混凝土自身抗裂防裂能力的有效措施之一。

　　1 微膨胀中热水泥基本性能

　　三峡二阶段工程通过前期混凝土原材料优选和试验研究，确定了葛洲坝股份有限公司水泥厂、华新水泥股份有限公司和湖南坝道特种水泥股份有限公司生产的525中热水泥为三峡二阶段工程水泥供应厂家，为使混凝土具有微膨胀性质，三峡工程水泥质量标准TGPS03－1998在GB200－89〈中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥〉基础上，对中热水泥中的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％范围，表1为三峡工程近期使用的3种中热水泥基本性能。

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　　2 混凝土自生体积变形性能

　　混凝土自生体积变形试验原材料为三峡工程所用的葛洲坝525中热水泥，安徽淮南平圩电厂的Ⅰ级粉煤灰，三峡花岗岩人工碎石、人工砂，ZB－1A缓凝高效减水剂，DH9引气剂。混凝土配合比采用推荐的三峡工程大坝主要部位混凝土施工配合比，依据SD105－82规程试验，试验结果见表2，为便于对照表中同时列出MgO含量提高前的葛洲坝525中热水泥混凝土的试验结果。

　　有3个样表现为收缩型，1个样(大坝内部混凝土)为微膨胀型，最大膨胀量约1.45×10－5；MgO含量提高后，混凝土均表现为微膨胀型，其中大坝内部混凝土最大膨胀量约提高7.8×10－6。

　　3 工程应用

　　3.1 水泥MgO含量控制

　　严格控制中热水泥MgO含量，是达到合理利用MgO微膨胀源产生的膨胀性能，补偿混凝土硬化时的收缩应力，而又不致产生危害性膨胀导致混凝土开裂的关键。为此，三峡二阶段工程中，业主以合同方式委托国家水泥质量监督检验中心在供应三峡工程的3个水泥厂分别设立了驻厂工作站，负责对水泥生产过程及出厂成品水泥质量进行监督检验，其中MgO含量为主要检测项目之一。同时对运抵三峡工地的水泥，各使用单位试验室须抽样检测，监理和业主试验中心则进行监督性抽检，并规定监理抽检频率为施工单位的10％，业主试验中心抽检频率为监理的10％，建立了从水泥生产厂到三峡工地的多级质量控制体系。1998～2001年试验中心共抽检三峡工程用中热水泥MgO含量试样396个，其中MgO含量最大值为5.9％，最小值3.1％，平均值4.24％，MgO含量控制在3.5％～5.0％的合格率为98.5％。

　　3.2 混凝土性能抽检

　　三峡工程施工中对各混凝土生产系统的出机混凝土和运抵仓号的混凝土进行了严格的质量控制，除对混凝土拌合物性能和硬化混凝土强度进行常规抽检外，还根据大坝不同部位，规定每5000～50000m3进行1次混凝土全面性能抽样检测。1998～2001年抽检结果表明，用微膨胀型中热水泥配制的三峡大坝混凝土各项性能均能满足三峡工程设计要求，混凝土性能优良。表3列出了不同时间抽检的3种微膨胀型中热水泥混凝土的全面性能检验结果。

　　3.3 混凝土自生体积变形室内试验监测

　　为随时掌握三峡工程混凝土自生体积变形性能，1998～2001年随机抽取不同时间供应三峡工程的中热水泥，采用三峡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，进行室内混凝土自生体积变形试验，试验结果(剔除部分异常结果)显示：用微膨胀型中热水泥配制的三峡大坝混凝土具有微膨胀变形性质，大坝内部混凝土最大膨胀量约5.5×10－5，一般在180d龄期后，混凝土自生体积变形趋于稳定。

　　3.4混凝土变形原型观测

　　三峡工程混凝土原型观测采用埋设的无应力计观测实现，1998年以来埋入的仪器截止2000年11月观测资料的统计分析显示：86.4％的仪器反映出混凝土变形为微膨胀或无收缩，膨胀量一般为3.0×10－5～5.0×10－5，大部分变形1年左右趋于稳定。