CN106830731A - 一种确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法。该方法是将使用不同MgO掺量M制成的水泥砂浆试件对应的压蒸膨胀率E和抗压强度C分别绘制成E～M曲线、C～M曲线。若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的左侧，则以C～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；反之，以E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若两条曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量相同，则二者都可作为碾压混凝土的MgO安定掺量。在相同条件下，本发明确定的碾压混凝土的MgO安定掺量比传统方法提高3‑6个百分点，且碾压混凝土的抗压强度不会因为MgO掺量的增加而明显下降。
Description
技术领域
本发明涉及一种确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，属于水利水电工程混凝土技术领域。
背景技术
在碾压混凝土中掺入一定的特制氧化镁(MgO)拌制而成的外掺MgO碾压混凝土，具有良好的延迟微膨胀特性。利用这种特性，可以达到提高碾压混凝土的抗裂能力、降低运行期维护费用的目的。目前使用较多的确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法(以下简称“传统方法”)，是按照《水泥压蒸安定性试验方法(GB/T 750-1992)》(以下简称“GB/T750-1992”)拌和、成型、养护水泥净浆压蒸试件和进行压蒸实验，以及计算试件的压蒸膨胀率，并以压蒸膨胀率为0.5％时对应的MgO掺量作为安定掺量。按此方法确定的MgO掺量偏少，其MgO掺量按占胶凝材料(水泥+粉煤灰)总量的百分比计算一般为2％-4％，掺入碾压混凝土后，产生的膨胀量与设计要求存在较大差距。
为了适当提高混凝土的MgO安定掺量，在中国专利文献上曾公开过名称为“一种确定水工混凝土中MgO安定掺量的方法”(专利号为ZL 2012 1 0328969.2)和“采用砂子模拟方式来确定水工混凝土中MgO安定掺量的方法”(专利号为ZL 2014 1 0556935.8)的两项发明专利的技术方案。但是，由于碾压混凝土相对于和易性好、胶凝材料用量较多的常态水工混凝土而言，它属于干硬性、胶凝材料用量少的混凝土，施工时需要使用重型振动碾才能压实，这与采用振捣器振捣就能振实的常态水工混凝土在施工工艺上存在显著差异，且碾压混凝土的粉煤灰掺量比常态水工混凝土显著增多，导致利用前述的两项发明专利确定的MgO安定掺量生产的碾压混凝土的抗压强度明显下降。换言之，前述的两项发明专利不宜用于确定碾压混凝土的MgO安定掺量，需要研究一种既能适当提高碾压混凝土的MgO安定掺量、又不明显降低碾压混凝土抗压强度的新方法。
发明内容
本发明的目的是：提供一种适合于碾压混凝土使用的、既能够适当提高MgO掺量、又不会造成抗压强度明显下降的确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，以克服现有技术的不足。
本发明的一种确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法的技术方案为：在确定由水泥、粉煤灰、砂石骨料和水拌制而成的碾压混凝土的MgO安定掺量时，采用实际工程拟使用的碾压混凝土的水胶比、灰砂比和粉煤灰掺率计算配制水泥砂浆压蒸试件所需的水泥、粉煤灰、砂和水，再根据国家标准GB/T750-1992制作压蒸试件，并按照常规方法在砂浆拌和物中掺入MgO。压蒸试件成型后，将试件连同试模一同放置于温度为20±2℃、相对湿度大于95％的标准养护箱中养护48h。之后，拆除试模，并将拆模后的压蒸试件放入20±2℃的恒温室内静置1h-2h后，量测试件的初始长度Ls；接着将压蒸试件放入沸煮箱中沸煮3h，待水温降至室温后，取出压蒸试件，将其放入20±2℃的恒温室内静置12±3h。然后，将压蒸试件放入压蒸釜中压蒸，其压蒸条件为压力2.0±0.05MPa、温度215.7±1.3℃、恒压压蒸时间3h。在压蒸完毕且压蒸釜内压力降至0.1MPa以下后排放压蒸釜内蒸汽，待釜内温度降至室温20±2℃后，取出试件，再次将其放入20±2℃的恒温室内静置12±3h，接着量测其长度Lf，用Lf与Ls之差除以试件的有效长度250mm，即得到该试件的压蒸膨胀率E。然后，将做完压蒸实验的试件放置于压力机上，缓慢开动压力机，测试试件的抗压强度C。之后，将对应不同MgO掺量M制作的水泥砂浆压蒸试件的压蒸膨胀率E和抗压强度C分别绘制成压蒸膨胀率E随MgO掺量M变化的E～M曲线、抗压强度C随MgO掺量M变化的C～M曲线。若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的左侧，则以C～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的右侧，则以E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若C～M曲线和E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量相同，则两条曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量都可作为碾压混凝土的MgO安定掺量。
上述方法中，所用的砂子为相应工程使用的砂子，砂子的细度模数宜为2.2-2.8。
上述方法中，所用的MgO为水工混凝土专用MgO，该MgO的烧成温度为1050℃-1150℃，MgO掺量按占胶凝材料总量的百分比计算。
上述方法中，所述的胶凝材料为水泥与粉煤灰的混合物。
上述方法中，成型后的试件尺寸为25mm×25mm×280mm。
本发明的优点在于：采用上述技术方案后，在相同条件下，本发明确定的碾压混凝土的MgO安定掺量比传统方法提高3-6个百分点，并且碾压混凝土的抗压强度不会因为MgO掺量的增加而明显下降。同时，该方法操作简便、判断直观。
附图说明
图1为采用本发明的方法与采用传统方法确定碾压混凝土的MgO安定掺量时，试件的压蒸膨胀率E、抗压强度C随MgO掺量M变化的曲线比较图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表述得更加清楚，下面结合附图和实例对本发明作进一步的说明。
本发明的实例：在使用本发明来确定碾压混凝土中MgO的安定掺量时，所用MgO为水工混凝土专用MgO，其烧成温度为1050℃-1150℃，MgO掺量按占胶凝材料(水泥+粉煤灰)总量的百分比计算，碾压混凝土所采用的原材料、配合比、生产流程、碾压设备与工艺均与现有技术一样。在具体确定由水泥、粉煤灰、砂石骨料、水等原材料拌制而成的碾压混凝土的MgO安定掺量时，需要首先根据国家标准GB/T750-1992成型水泥砂浆压蒸试件，而不是传统方法使用的水泥净浆压蒸试件。配制水泥砂浆压蒸试件所用的水泥、粉煤灰、砂和水的数量，是由实际工程拟使用的碾压混凝土配合比的水胶比、灰砂比和粉煤灰掺率换算而来。在原材料用量计算好后，即可根据国家标准GB/T 750-1992称量、搅拌、成型水泥砂浆压蒸试件，并同时按照常规方法在砂浆拌和物中掺入MgO。试件成型后，将试件连同试模一同放置于温度为20±2℃、相对湿度大于95％的标准养护箱中养护48h，然后拆除试模，并将拆模后的试件放入20±2℃的恒温室内静置1h-2h后，量测试件的初始长度Ls；接着将试件放入沸煮箱中沸煮3h，待水温降至室温后，取出试件，将其放入20±2℃的恒温室内静置12±3h。然后，将试件放入压蒸釜中压蒸，其压蒸条件为压力2.0±0.05MPa、温度215.7±1.3℃、恒压压蒸时间3h。在压蒸完毕且压蒸釜内压力降至0.1MPa以下后排放压蒸釜内蒸汽，待釜内温度降至室温20±2℃后，取出试件，再次将其放入20±2℃的恒温室内静置12±3h，接着量测其长度Lf，用Lf与Ls之差除以试件的有效长度250mm，即得到该试件的压蒸膨胀率E。然后，将做完压蒸实验的试件放置于压力机上，缓慢开动压力机，测试试件的抗压强度C。之后，将对应不同MgO掺量M制作的水泥砂浆压蒸试件的压蒸膨胀率E和抗压强度C分别绘制成E随M变化的E～M曲线、C随M变化的C～M曲线。若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的左侧，则以C～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的右侧，则以E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若C～M曲线和E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量相同，则两条曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量都可作为碾压混凝土的MgO安定掺量。
下面是对采用本发明方法与采用传统方法确定碾压混凝土中MgO安定掺量进行比较的实例：某工程坝体碾压混凝土90d龄期的设计强度为C20，拟采用的配合比为P.O 42.5水泥用量为80kg/m3、国标Ⅱ级粉煤灰用量为120kg/m3、砂子用量为809kg/m3、小石用量为660kg/m3、中石用量为660kg/m3、用水量为100kg/m3。若采用传统方法确定碾压混凝土的MgO安定掺量，仅需要按照GB/T750-1992的规定制作水泥净浆压蒸试件和进行压蒸试验，并以压蒸膨胀率为0.5％时对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量，此时为3.15％(见附图1中“水泥净浆E-M曲线”)。采用本发明确定碾压混凝土的MgO安定掺量时，需要首先成型水泥砂浆压蒸试件。成型该试件所需的水泥、粉煤灰、砂和水的用量，系由实体工程坝体碾压混凝土拟用配合比的水胶比0.5[＝100/(80+120)]、灰砂比0.25[＝(80+120)/809]和粉煤灰掺率0.6[＝120/(80+120)]换算而来。同时，按照常规方法称量和掺入假定用量的MgO，再参照GB/T750-1992的规定将水泥、粉煤灰、砂、水和MgO等混合在一起进行搅拌，制成水泥砂浆压蒸试件，接着对试件进行养护、压蒸，并计算试件的压蒸膨胀率E。然后，将做完压蒸实验的试件放置于压力机上，缓慢开动压力机，测试试件的抗压强度C。之后，将对应不同假定MgO掺量M制成的水泥砂浆压蒸试件的压蒸膨胀率E和抗压强度C分别绘制成E随M变化的E～M曲线、C随M变化的C～M曲线，见图1。从图1看出，基于本实验所用的原材料，水泥砂浆C～M曲线上曲率最大的拐点(对应的MgO掺量为8％)位于水泥砂浆E～M曲线上曲率最大的拐点(对应的MgO掺量为12％)的左侧，此时以水泥砂浆C～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量，即为8％，该值比采用传统方法提高4.85个百分点。
因此，采用本发明，不仅能够科学合理地适当提高碾压混凝土的MgO安定掺量，而且不会造成因MgO掺量的增加而使碾压混凝土的抗压强度明显下降，从而更好地满足工程设计对碾压混凝土膨胀量和抗压强度的要求。
Claims (5)
1.一种确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，其特征在于：在确定由水泥、粉煤灰、砂石骨料和水拌制而成的碾压混凝土的MgO安定掺量时，采用实际工程拟使用的碾压混凝土的水胶比、灰砂比和粉煤灰掺率计算配制水泥砂浆压蒸试件所需的水泥、粉煤灰、砂和水，再根据国家标准GB/T750-1992制作压蒸试件，并按照常规方法在砂浆拌和物中掺入MgO；压蒸试件成型后，将压蒸试件连同试模一同放置于温度为20±2℃、相对湿度大于95％的标准养护箱中养护48h；之后，拆除试模，并将拆模后的压蒸试件放入20±2℃的恒温室内静置1h-2h后，量测试件的初始长度Ls；接着将压蒸试件放入沸煮箱中沸煮3h，待水温降至室温后，取出压蒸试件，将其放入20±2℃的恒温室内静置12±3h；然后将压蒸试件放入压蒸釜中压蒸，其压蒸条件为压力2.0±0.05MPa、温度215.7±1.3℃、恒压压蒸时间3h；在压蒸完毕且压蒸釜内压力降至0.1MPa以下后排放压蒸釜内蒸汽，待釜内温度降至室温20±2℃后，取出试件，再次将其放入20±2℃的恒温室内静置12±3h，接着量测其长度Lf，用Lf与Ls之差除以试件的有效长度250mm，即得到该试件的压蒸膨胀率(E)；再将做完压蒸实验的试件放置于压力机上，缓慢开动压力机，测试试件的抗压强度(C)；之后，将对应不同MgO掺量(M)制作的水泥砂浆压蒸试件的压蒸膨胀率(E)和抗压强度(C)分别绘制成压蒸膨胀率(E)随MgO掺量(M)变化的E～M曲线、抗压强度(C)随MgO掺量M变化的C～M曲线；若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的左侧，则以C～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若C～M曲线上曲率最大的拐点位于E～M曲线上曲率最大的拐点的右侧，则以E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量作为碾压混凝土的MgO安定掺量；若C～M曲线和E～M曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量相同，则两条曲线上曲率最大的拐点对应的MgO掺量都可作为碾压混凝土的MgO安定掺量。
2.根据权利要求1所述的确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，其特征在于：所用的砂子为相应工程使用的砂子，砂子的细度模数宜为2.2-2.8。
3.根据权利要求1所述的确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，其特征在于：所用的MgO为水工混凝土专用MgO，该MgO的烧成温度为1050℃-1150℃，MgO掺量按占胶凝材料总量的百分比计算。
4.根据权利要求1所述的确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，其特征在于：所述的胶凝材料为水泥与粉煤灰的混合物。
5.根据权利要求1所述的确定碾压混凝土中MgO安定掺量的方法，其特征在于：成型后的试件尺寸为25mm×25mm×280mm。
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