外摻氧化鎂混凝土筑壩技術(shù)探討
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摘要：外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)是利用MgO混凝土產(chǎn)生的延遲性體積微膨脹補(bǔ)償混凝土在溫降過程中產(chǎn)生的收縮變形，以防止或減少混凝土由于溫降產(chǎn)生的裂縫，可以取代或部份取代傳統(tǒng)的溫控措施，簡化施工，加快工程進(jìn)度，還闡述了外摻MgO混凝土自生體積變形的影響因素，通過對(duì)貴州省修建的4座外摻MgO混凝土壩的論述，對(duì)設(shè)置誘導(dǎo)縫，MgO的合理摻量等問題進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞：外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)；微膨脹;溫控措施；誘導(dǎo)縫；防裂；探討
1 概述
MgO混凝土的膨脹源有兩種:高鎂水泥中所含的MgO（內(nèi)含MgO）及在水泥或混凝土中摻入的MgO（外摻），高鎂水泥由于受料源條件限制，只有少數(shù)水泥廠能夠生產(chǎn)，因此現(xiàn)更多的工程是采用外摻MgO，故本文只討論外摻MgO混凝土筑壩的有關(guān)技術(shù)問題。
2 外摻MgO混凝土自生體積變形影響因素
當(dāng)混凝土摻入MgO后，方鎂石（MgO）晶體水化生成氫氧化鎂時(shí)體積膨脹（即自生體積變形），這是化學(xué)反應(yīng)過程MgO+H2 O→Mg（OH）2 常溫下。方鎂石水化緩慢，溫度對(duì)方鎂石水化速率影響較大。相同配比的MgO混凝土:溫度每升高10℃，混凝土自生體積變形增加35～48με。外摻MgO混凝土的膨脹量隨MgO含量增加而增加（在溫度相同的條件下），MgO摻量越大，混凝土膨脹量也越大，MgO摻量越小，混凝土膨脹量也越小。粉煤灰對(duì)混凝土自生體積變形有抑制作用，粉煤灰的摻量增加，MgO混凝土的膨脹量將會(huì)降低。氧化鎂的品質(zhì)也影響混凝土自生體積變形，1100℃煅燒的MgO比1050℃煅燒的MgO混凝土自生體積變形大得多。其它如環(huán)境溫度（特別與早期溫度關(guān)系密切）、水泥品種等與混凝土自生體積膨脹都有影響。外摻MgO混凝土具有良好的微膨脹特性，主要膨脹發(fā)生在7d齡期以后，膨脹速率早期大，后期小，180d齡期以后膨脹增長緩慢，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，齡期560d膨脹還在緩慢增長，只是膨脹值很小而已。
在這些影響因素中，溫度的影響是最重要的，由于MgO混凝土自生體積變形依賴于溫度，因此在施工期間混凝土表面保溫就顯得很重要，特別低溫季節(jié)更應(yīng)注意早期混凝土的表面保溫。
3 外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)在貴州省的應(yīng)用
我國最早應(yīng)用MgO混凝土筑壩為吉林省樺甸市境內(nèi)的白山重力拱壩（壩高149.5m，混凝土總量163萬m3 ），當(dāng)?shù)貧夂驀?yán)寒，溫度條件惡劣，大壩于1975年開始澆筑，采用撫順?biāo)?/a>（內(nèi)含MgO4.28%），1982年建成。在蓄水前檢查，該壩沒有產(chǎn)生基礎(chǔ)貫穿裂縫，表面裂縫也很少。從原型觀測資料中發(fā)現(xiàn)，白山拱壩混凝土具有微膨脹性能，所用撫順?biāo)嗟奈⑴蛎涀冃纹鹆搜a(bǔ)償作用，對(duì)大壩防裂起了重要作用。
貴州省于2001年開始采用外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)，現(xiàn)已完工4座大壩。最早修建的沙老河拱壩位于貴陽市郊區(qū)，大壩為三心圓雙曲拱壩（最大壩高62.4m，壩頂弧長184.8m，壩體混凝土5.3萬m3 ），采用外摻MgO混凝土代替一切溫控措施，MgO摻量占4.0%～5.5%，取消橫縫，通倉澆筑，每層澆筑厚度（2.5～3.0m），2001年3月開始澆筑，9月大壩澆筑完工，11月份由于氣溫有所下降，先后出現(xiàn)4條貫穿性裂縫，縫長11.2～23.8m，最大裂縫寬度達(dá)8mm，次年4月對(duì)4條裂縫進(jìn)行灌漿處理，同年12月份由于氣溫下降，已處理的4條裂縫又重新被拉開，并出現(xiàn)了第5條貫穿裂縫，縫寬3～4mm，次年3～4月進(jìn)行了裂縫灌漿處理，同年6月通過蓄水安全鑒定并開始下閘蓄水，由于水庫淹沒處理等問題，水庫一直低水位運(yùn)行至今，雖上部未擋水壩體處于夏季高溫日曬，冬季風(fēng)雪襲擊的惡劣環(huán)境，但壩體未出現(xiàn)新的裂縫。
繼沙老河拱壩后，在貴陽市北郊又修建了三江河拱壩，該壩為單心圓雙曲拱壩，壩高71.5m，壩頂弧長115.5m，壩體混凝土4萬m3 ，全壩摻4.5%MgO，大壩在低溫季節(jié)澆筑，從2002年12月開始澆筑至次年5月完成，施工期進(jìn)行噴霧，灑水養(yǎng)護(hù)。在壩高25m以下堆渣保溫，25m以上低溫季節(jié)泡沫板保溫，最重要的是設(shè)置了2條誘導(dǎo)縫?，F(xiàn)大壩已竣工4a，只發(fā)現(xiàn)1條長1.5m的極細(xì)表面裂縫。
2006年10月建成的落腳河水電站大壩為貴州省修建的第3座外摻MgO混凝土土壩，工程位于大方縣雙山鎮(zhèn)境內(nèi)，壩型為橢圓線性變厚雙曲拱壩，壩高81m，壩頂弧長250m，壩體混凝土約11萬m3 ，全壩體外摻MgO5.5%，設(shè)4條誘導(dǎo)縫，大壩每層澆筑厚度3m。2005年12月開始澆筑墊層，2006年10月全部完成，同年8月通過分期蓄水安全鑒定，9月底開始發(fā)電，迄今未出現(xiàn)任何裂縫。
馬槽河水電站位于銅仁市大興鎮(zhèn)境內(nèi)，壩型為混凝土雙曲拱壩，最大壩高69.5m，壩頂弧長142.1m，混凝土工程量4.64萬m3 ，設(shè)置4條誘導(dǎo)縫，采用外摻MgO混凝土澆筑，MgO摻量6.0%，于2007年3月27日開始澆筑，10月大壩澆筑完成?，F(xiàn)大壩尚未發(fā)現(xiàn)裂縫。
近幾年來，外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)在貴州省發(fā)展較快，取得了可喜的成績，很多經(jīng)驗(yàn)值得我們認(rèn)真地總結(jié)分析，以使MgO混凝土筑壩技術(shù)得到進(jìn)一步的提高和完善。
4 外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)的幾個(gè)問題
（1）設(shè)誘導(dǎo)縫是外摻MgO混凝土壩防裂的有效措施。外摻MgO混凝土在一定程度上補(bǔ)償壩體由于溫降所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，但由于MgO的延遲性膨脹明顯滯后于混凝土最大溫降應(yīng)力到達(dá)的時(shí)間，其效果不明顯，在施工期摻MgO基本上沒有起到降低拉應(yīng)力的作用，在運(yùn)行期MgO的延遲膨脹特性會(huì)降低壩體由于溫降產(chǎn)生的拉應(yīng)力，但作用并不明顯。如果完全依賴外摻MgO，完全取消橫縫和各種溫控措施估計(jì)難以達(dá)到預(yù)期的目的。根據(jù)貴州省三江河拱壩、落腳河拱壩、馬槽河拱壩的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置少量帶止水和重復(fù)灌漿的誘導(dǎo)縫是成功的。誘導(dǎo)縫可以釋放施工期的拉應(yīng)力，減小運(yùn)行期的拉應(yīng)力，設(shè)置少量的誘導(dǎo)縫，施工方便，不影響施工速度，但起到了巨大的防裂作用。
在南方氣溫較高的地區(qū)，采用外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)在中小型工程中，完全代替溫控措施不分縫通倉澆筑可能成功，如廣東省長沙壩。但全國多數(shù)地區(qū)的氣溫不如華南高，問題可能較多，如貴州省沙老河拱壩，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?5.3℃，氣溫雖不及華南地區(qū)高，但應(yīng)該還是較溫暖的，采用外摻MgO混凝土，取消一切溫控措施，在盛夏季節(jié)通倉澆筑，結(jié)果產(chǎn)生貫穿性裂縫。和沙老河拱壩相距很近的三江河拱壩，設(shè)置了2條誘導(dǎo)縫，就避免了裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)貴州省幾個(gè)工程的實(shí)踐證明，在易出現(xiàn)裂縫的部位，設(shè)置少量誘導(dǎo)縫是外摻MgO混凝土筑壩防裂的重要經(jīng)驗(yàn)。 [Page]
（2）MgO的合理摻量。國標(biāo)規(guī)定水泥的MgO含量是以水泥熟料中的MgO含量為準(zhǔn)，我國目前在水工混凝土中外摻氧化鎂是以膠凝材料（一般為水泥+粉煤灰）為控制標(biāo)準(zhǔn)，如果根據(jù)國家水泥標(biāo)準(zhǔn)，把MgO摻量控制在5%以內(nèi)，現(xiàn)在看來是不對(duì)的。事實(shí)上，貴州省有的工程，外摻MgO已達(dá)5.5%～6.0%，外摻MgO肯定能突破5%的限制。
由于粉煤灰對(duì)混凝土自生體積膨脹有抑制作用，現(xiàn)混凝土中都摻用大量的粉煤灰，尤其是碾壓混凝土中粉煤灰摻量有的高達(dá)60%以上，如摻入常規(guī)數(shù)量的MgO，混凝土自生體積膨脹量便達(dá)不到我們的期望值，因此便要提高M(jìn)gO的摻量。以某工程室內(nèi)壓蒸試驗(yàn)為例，不摻粉煤灰時(shí)，MgO的極限摻量為5.67%;粉煤灰摻量為30%時(shí)，MgO極限摻量為7.68%;粉煤灰摻量為40%時(shí)，MgO極限摻量8.58%。如乘以0.85的安全系數(shù)，MgO的摻量分別為4.82%（不摻粉煤灰）、6.5%（摻30%粉煤灰）和7.3%（摻40%）粉煤灰。因此MgO的合理摻量應(yīng)通過壓蒸試驗(yàn)來確定。
水泥熟料中的MgO水化十分緩慢，有的水化需10a以上，而外摻輕燒MgO，3個(gè)月便可基本水化，因此水泥熟料中的MgO與外摻輕燒MgO有本質(zhì)的不同，即使它們的含量相同，其效果也決不相同，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)以外摻為主。
?。?）關(guān)于原型觀測值低于室內(nèi)試驗(yàn)值的問題。從大壩原型觀測資料來看，壩體MgO混凝土自生體積膨脹值低于室內(nèi)試驗(yàn)值，以沙老河為例，在MgO摻量為4.5%時(shí)，在20℃和30℃養(yǎng)護(hù)條件下，180d膨脹值分別為90με和130με，而施工期的膨脹值約為60με和110με，室內(nèi)混凝土自生體積變形是在20℃和30℃甚至40℃條件下進(jìn)行的，而工程現(xiàn)場環(huán)境溫度很多時(shí)間達(dá)不到試驗(yàn)設(shè)定的溫度，尤其是在夜間和清晨。如避開高溫季節(jié)，在低溫季節(jié)澆筑，達(dá)不到試驗(yàn)設(shè)定的溫度時(shí)間會(huì)更長，這可能是原型觀測的膨脹值低于室內(nèi)試驗(yàn)值的原因之一。落腳河拱壩也同樣，大壩實(shí)測的自生體積膨脹量均低于室內(nèi)試驗(yàn)值和設(shè)計(jì)期望值。
室內(nèi)自生體積膨脹試驗(yàn)，制作試件時(shí)，進(jìn)行濕篩，將大于40mm的粗骨料剔除，沙老河、三江河、落腳河、馬槽河幾個(gè)工程均采用四級(jí)配混凝土，大于40mm的粗骨料，約占混凝土總量的40%。就MgO混凝土自生體積膨脹而言，外摻MgO使水泥石產(chǎn)生體積膨脹，而骨料本身不產(chǎn)生膨脹，將大粒徑骨料剔除，實(shí)際上增大了水泥石的體積，無疑室內(nèi)試驗(yàn)測得的自生體積膨脹值將大于大壩的實(shí)際膨脹值。在大壩現(xiàn)場埋設(shè)觀測儀器時(shí)，無應(yīng)力計(jì)周圍的混凝土也經(jīng)過濕篩，因此現(xiàn)場測得的體積變化也偏大，埋設(shè)觀測儀器周邊的混凝土，如不進(jìn)行溫篩，測得的膨脹量應(yīng)更符合實(shí)際。
?。?）MgO摻量在不同部位產(chǎn)生的效果也不相同，因此拱壩壩體MgO不應(yīng)是同一摻量，總的說來對(duì)上部混凝土拉應(yīng)力的抑制作用強(qiáng)于下部，拱壩上部MgO的摻量應(yīng)大于下部。
?。?）大壩建成后最好不要空庫越冬，蓄水與否對(duì)壩體最高溫度沒有太大影響，但對(duì)上部混凝土降溫速度有一定影響，壩體建成后滿庫蓄水可改善壩體應(yīng)力狀態(tài)。沙老河拱壩澆筑完成后，遇氣溫下降，便產(chǎn)生貫穿性裂縫，次年3、4月份對(duì)裂縫進(jìn)行了灌漿處理，但一直未蓄水，以致冬季處理的裂縫又重新拉開，并出現(xiàn)新的裂縫，現(xiàn)大壩雖長期低水位運(yùn)行，但壩體未出現(xiàn)新的裂縫。如果2002年對(duì)壩體裂縫進(jìn)行灌漿處理后，當(dāng)年就下閘蓄水，灌漿處理后的裂縫就不一定會(huì)被重新拉開。
?。?）外摻MgO混凝土的膨脹必須均勻，如果膨脹不均勻就可能破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響混凝土質(zhì)量。在施工現(xiàn)場摻MgO必須稱量準(zhǔn)確，切不可采用體積比，根據(jù)青溪、水口水電站1000多次的試驗(yàn)及貴州省幾個(gè)工程的實(shí)踐證明，適當(dāng)延長拌和時(shí)間（大于240s），外摻MgO混凝土的均勻性就不成問題。由于外摻MgO混凝土自生體積膨脹與溫度密切相關(guān)，要獲得期望的膨脹量，施工期間，表面保溫顯得十分重要。以上僅是筆者的認(rèn)識(shí)，謬誤之處，望專家予以指正。
5 結(jié)語
通過以上分析，我們可以認(rèn)識(shí)到:
?。?）外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)與傳統(tǒng)的施工工藝相比，可以大大簡化混凝土溫控措施，大大加快施工進(jìn)度，使工程提前投入運(yùn)行，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此應(yīng)進(jìn)行更深入的試驗(yàn)研究，使這項(xiàng)技術(shù)更加完善。
（2）實(shí)踐證明，設(shè)置少量的誘導(dǎo)縫是外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)。
?。?）MgO的摻量不應(yīng)被5%的禁區(qū)限制，應(yīng)通過壓蒸試驗(yàn)來確定，特別是粉煤灰摻量較高的混凝土。
?。?）外摻MgO混凝土壩建成后，如果能夠當(dāng)年蓄水，可改善壩體應(yīng)力狀態(tài)，避免和減小壩體產(chǎn)生裂縫的可能性。
?。?）由于溫度是影響MgO混凝土自生體積膨脹的重要因素，施工期應(yīng)注意混凝土的表面保溫，以獲得期望的膨脹量及減小混凝土開裂的可能性。 原作者： 徐瓊
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關(guān)鍵詞：外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)；微膨脹;溫控措施；誘導(dǎo)縫；防裂；探討
1 概述
MgO混凝土的膨脹源有兩種:高鎂水泥中所含的MgO（內(nèi)含MgO）及在水泥或混凝土中摻入的MgO（外摻），高鎂水泥由于受料源條件限制，只有少數(shù)水泥廠能夠生產(chǎn)，因此現(xiàn)更多的工程是采用外摻MgO，故本文只討論外摻MgO混凝土筑壩的有關(guān)技術(shù)問題。
2 外摻MgO混凝土自生體積變形影響因素
當(dāng)混凝土摻入MgO后，方鎂石（MgO）晶體水化生成氫氧化鎂時(shí)體積膨脹（即自生體積變形），這是化學(xué)反應(yīng)過程MgO+H2 O→Mg（OH）2 常溫下。方鎂石水化緩慢，溫度對(duì)方鎂石水化速率影響較大。相同配比的MgO混凝土:溫度每升高10℃，混凝土自生體積變形增加35～48με。外摻MgO混凝土的膨脹量隨MgO含量增加而增加（在溫度相同的條件下），MgO摻量越大，混凝土膨脹量也越大，MgO摻量越小，混凝土膨脹量也越小。粉煤灰對(duì)混凝土自生體積變形有抑制作用，粉煤灰的摻量增加，MgO混凝土的膨脹量將會(huì)降低。氧化鎂的品質(zhì)也影響混凝土自生體積變形，1100℃煅燒的MgO比1050℃煅燒的MgO混凝土自生體積變形大得多。其它如環(huán)境溫度（特別與早期溫度關(guān)系密切）、水泥品種等與混凝土自生體積膨脹都有影響。外摻MgO混凝土具有良好的微膨脹特性，主要膨脹發(fā)生在7d齡期以后，膨脹速率早期大，后期小，180d齡期以后膨脹增長緩慢，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，齡期560d膨脹還在緩慢增長，只是膨脹值很小而已。
在這些影響因素中，溫度的影響是最重要的，由于MgO混凝土自生體積變形依賴于溫度，因此在施工期間混凝土表面保溫就顯得很重要，特別低溫季節(jié)更應(yīng)注意早期混凝土的表面保溫。
3 外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)在貴州省的應(yīng)用
我國最早應(yīng)用MgO混凝土筑壩為吉林省樺甸市境內(nèi)的白山重力拱壩（壩高149.5m，混凝土總量163萬m3 ），當(dāng)?shù)貧夂驀?yán)寒，溫度條件惡劣，大壩于1975年開始澆筑，采用撫順?biāo)?/a>（內(nèi)含MgO4.28%），1982年建成。在蓄水前檢查，該壩沒有產(chǎn)生基礎(chǔ)貫穿裂縫，表面裂縫也很少。從原型觀測資料中發(fā)現(xiàn)，白山拱壩混凝土具有微膨脹性能，所用撫順?biāo)嗟奈⑴蛎涀冃纹鹆搜a(bǔ)償作用，對(duì)大壩防裂起了重要作用。
貴州省于2001年開始采用外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)，現(xiàn)已完工4座大壩。最早修建的沙老河拱壩位于貴陽市郊區(qū)，大壩為三心圓雙曲拱壩（最大壩高62.4m，壩頂弧長184.8m，壩體混凝土5.3萬m3 ），采用外摻MgO混凝土代替一切溫控措施，MgO摻量占4.0%～5.5%，取消橫縫，通倉澆筑，每層澆筑厚度（2.5～3.0m），2001年3月開始澆筑，9月大壩澆筑完工，11月份由于氣溫有所下降，先后出現(xiàn)4條貫穿性裂縫，縫長11.2～23.8m，最大裂縫寬度達(dá)8mm，次年4月對(duì)4條裂縫進(jìn)行灌漿處理，同年12月份由于氣溫下降，已處理的4條裂縫又重新被拉開，并出現(xiàn)了第5條貫穿裂縫，縫寬3～4mm，次年3～4月進(jìn)行了裂縫灌漿處理，同年6月通過蓄水安全鑒定并開始下閘蓄水，由于水庫淹沒處理等問題，水庫一直低水位運(yùn)行至今，雖上部未擋水壩體處于夏季高溫日曬，冬季風(fēng)雪襲擊的惡劣環(huán)境，但壩體未出現(xiàn)新的裂縫。
繼沙老河拱壩后，在貴陽市北郊又修建了三江河拱壩，該壩為單心圓雙曲拱壩，壩高71.5m，壩頂弧長115.5m，壩體混凝土4萬m3 ，全壩摻4.5%MgO，大壩在低溫季節(jié)澆筑，從2002年12月開始澆筑至次年5月完成，施工期進(jìn)行噴霧，灑水養(yǎng)護(hù)。在壩高25m以下堆渣保溫，25m以上低溫季節(jié)泡沫板保溫，最重要的是設(shè)置了2條誘導(dǎo)縫?，F(xiàn)大壩已竣工4a，只發(fā)現(xiàn)1條長1.5m的極細(xì)表面裂縫。
2006年10月建成的落腳河水電站大壩為貴州省修建的第3座外摻MgO混凝土土壩，工程位于大方縣雙山鎮(zhèn)境內(nèi)，壩型為橢圓線性變厚雙曲拱壩，壩高81m，壩頂弧長250m，壩體混凝土約11萬m3 ，全壩體外摻MgO5.5%，設(shè)4條誘導(dǎo)縫，大壩每層澆筑厚度3m。2005年12月開始澆筑墊層，2006年10月全部完成，同年8月通過分期蓄水安全鑒定，9月底開始發(fā)電，迄今未出現(xiàn)任何裂縫。
馬槽河水電站位于銅仁市大興鎮(zhèn)境內(nèi)，壩型為混凝土雙曲拱壩，最大壩高69.5m，壩頂弧長142.1m，混凝土工程量4.64萬m3 ，設(shè)置4條誘導(dǎo)縫，采用外摻MgO混凝土澆筑，MgO摻量6.0%，于2007年3月27日開始澆筑，10月大壩澆筑完成?，F(xiàn)大壩尚未發(fā)現(xiàn)裂縫。
近幾年來，外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)在貴州省發(fā)展較快，取得了可喜的成績，很多經(jīng)驗(yàn)值得我們認(rèn)真地總結(jié)分析，以使MgO混凝土筑壩技術(shù)得到進(jìn)一步的提高和完善。
4 外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)的幾個(gè)問題
（1）設(shè)誘導(dǎo)縫是外摻MgO混凝土壩防裂的有效措施。外摻MgO混凝土在一定程度上補(bǔ)償壩體由于溫降所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，但由于MgO的延遲性膨脹明顯滯后于混凝土最大溫降應(yīng)力到達(dá)的時(shí)間，其效果不明顯，在施工期摻MgO基本上沒有起到降低拉應(yīng)力的作用，在運(yùn)行期MgO的延遲膨脹特性會(huì)降低壩體由于溫降產(chǎn)生的拉應(yīng)力，但作用并不明顯。如果完全依賴外摻MgO，完全取消橫縫和各種溫控措施估計(jì)難以達(dá)到預(yù)期的目的。根據(jù)貴州省三江河拱壩、落腳河拱壩、馬槽河拱壩的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置少量帶止水和重復(fù)灌漿的誘導(dǎo)縫是成功的。誘導(dǎo)縫可以釋放施工期的拉應(yīng)力，減小運(yùn)行期的拉應(yīng)力，設(shè)置少量的誘導(dǎo)縫，施工方便，不影響施工速度，但起到了巨大的防裂作用。
在南方氣溫較高的地區(qū)，采用外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)在中小型工程中，完全代替溫控措施不分縫通倉澆筑可能成功，如廣東省長沙壩。但全國多數(shù)地區(qū)的氣溫不如華南高，問題可能較多，如貴州省沙老河拱壩，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?5.3℃，氣溫雖不及華南地區(qū)高，但應(yīng)該還是較溫暖的，采用外摻MgO混凝土，取消一切溫控措施，在盛夏季節(jié)通倉澆筑，結(jié)果產(chǎn)生貫穿性裂縫。和沙老河拱壩相距很近的三江河拱壩，設(shè)置了2條誘導(dǎo)縫，就避免了裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)貴州省幾個(gè)工程的實(shí)踐證明，在易出現(xiàn)裂縫的部位，設(shè)置少量誘導(dǎo)縫是外摻MgO混凝土筑壩防裂的重要經(jīng)驗(yàn)。 [Page]
（2）MgO的合理摻量。國標(biāo)規(guī)定水泥的MgO含量是以水泥熟料中的MgO含量為準(zhǔn)，我國目前在水工混凝土中外摻氧化鎂是以膠凝材料（一般為水泥+粉煤灰）為控制標(biāo)準(zhǔn)，如果根據(jù)國家水泥標(biāo)準(zhǔn)，把MgO摻量控制在5%以內(nèi)，現(xiàn)在看來是不對(duì)的。事實(shí)上，貴州省有的工程，外摻MgO已達(dá)5.5%～6.0%，外摻MgO肯定能突破5%的限制。
由于粉煤灰對(duì)混凝土自生體積膨脹有抑制作用，現(xiàn)混凝土中都摻用大量的粉煤灰，尤其是碾壓混凝土中粉煤灰摻量有的高達(dá)60%以上，如摻入常規(guī)數(shù)量的MgO，混凝土自生體積膨脹量便達(dá)不到我們的期望值，因此便要提高M(jìn)gO的摻量。以某工程室內(nèi)壓蒸試驗(yàn)為例，不摻粉煤灰時(shí)，MgO的極限摻量為5.67%;粉煤灰摻量為30%時(shí)，MgO極限摻量為7.68%;粉煤灰摻量為40%時(shí)，MgO極限摻量8.58%。如乘以0.85的安全系數(shù)，MgO的摻量分別為4.82%（不摻粉煤灰）、6.5%（摻30%粉煤灰）和7.3%（摻40%）粉煤灰。因此MgO的合理摻量應(yīng)通過壓蒸試驗(yàn)來確定。
水泥熟料中的MgO水化十分緩慢，有的水化需10a以上，而外摻輕燒MgO，3個(gè)月便可基本水化，因此水泥熟料中的MgO與外摻輕燒MgO有本質(zhì)的不同，即使它們的含量相同，其效果也決不相同，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)以外摻為主。
?。?）關(guān)于原型觀測值低于室內(nèi)試驗(yàn)值的問題。從大壩原型觀測資料來看，壩體MgO混凝土自生體積膨脹值低于室內(nèi)試驗(yàn)值，以沙老河為例，在MgO摻量為4.5%時(shí)，在20℃和30℃養(yǎng)護(hù)條件下，180d膨脹值分別為90με和130με，而施工期的膨脹值約為60με和110με，室內(nèi)混凝土自生體積變形是在20℃和30℃甚至40℃條件下進(jìn)行的，而工程現(xiàn)場環(huán)境溫度很多時(shí)間達(dá)不到試驗(yàn)設(shè)定的溫度，尤其是在夜間和清晨。如避開高溫季節(jié)，在低溫季節(jié)澆筑，達(dá)不到試驗(yàn)設(shè)定的溫度時(shí)間會(huì)更長，這可能是原型觀測的膨脹值低于室內(nèi)試驗(yàn)值的原因之一。落腳河拱壩也同樣，大壩實(shí)測的自生體積膨脹量均低于室內(nèi)試驗(yàn)值和設(shè)計(jì)期望值。
室內(nèi)自生體積膨脹試驗(yàn)，制作試件時(shí)，進(jìn)行濕篩，將大于40mm的粗骨料剔除，沙老河、三江河、落腳河、馬槽河幾個(gè)工程均采用四級(jí)配混凝土，大于40mm的粗骨料，約占混凝土總量的40%。就MgO混凝土自生體積膨脹而言，外摻MgO使水泥石產(chǎn)生體積膨脹，而骨料本身不產(chǎn)生膨脹，將大粒徑骨料剔除，實(shí)際上增大了水泥石的體積，無疑室內(nèi)試驗(yàn)測得的自生體積膨脹值將大于大壩的實(shí)際膨脹值。在大壩現(xiàn)場埋設(shè)觀測儀器時(shí)，無應(yīng)力計(jì)周圍的混凝土也經(jīng)過濕篩，因此現(xiàn)場測得的體積變化也偏大，埋設(shè)觀測儀器周邊的混凝土，如不進(jìn)行溫篩，測得的膨脹量應(yīng)更符合實(shí)際。
?。?）MgO摻量在不同部位產(chǎn)生的效果也不相同，因此拱壩壩體MgO不應(yīng)是同一摻量，總的說來對(duì)上部混凝土拉應(yīng)力的抑制作用強(qiáng)于下部，拱壩上部MgO的摻量應(yīng)大于下部。
?。?）大壩建成后最好不要空庫越冬，蓄水與否對(duì)壩體最高溫度沒有太大影響，但對(duì)上部混凝土降溫速度有一定影響，壩體建成后滿庫蓄水可改善壩體應(yīng)力狀態(tài)。沙老河拱壩澆筑完成后，遇氣溫下降，便產(chǎn)生貫穿性裂縫，次年3、4月份對(duì)裂縫進(jìn)行了灌漿處理，但一直未蓄水，以致冬季處理的裂縫又重新拉開，并出現(xiàn)新的裂縫，現(xiàn)大壩雖長期低水位運(yùn)行，但壩體未出現(xiàn)新的裂縫。如果2002年對(duì)壩體裂縫進(jìn)行灌漿處理后，當(dāng)年就下閘蓄水，灌漿處理后的裂縫就不一定會(huì)被重新拉開。
?。?）外摻MgO混凝土的膨脹必須均勻，如果膨脹不均勻就可能破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響混凝土質(zhì)量。在施工現(xiàn)場摻MgO必須稱量準(zhǔn)確，切不可采用體積比，根據(jù)青溪、水口水電站1000多次的試驗(yàn)及貴州省幾個(gè)工程的實(shí)踐證明，適當(dāng)延長拌和時(shí)間（大于240s），外摻MgO混凝土的均勻性就不成問題。由于外摻MgO混凝土自生體積膨脹與溫度密切相關(guān)，要獲得期望的膨脹量，施工期間，表面保溫顯得十分重要。以上僅是筆者的認(rèn)識(shí)，謬誤之處，望專家予以指正。
5 結(jié)語
通過以上分析，我們可以認(rèn)識(shí)到:
?。?）外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)與傳統(tǒng)的施工工藝相比，可以大大簡化混凝土溫控措施，大大加快施工進(jìn)度，使工程提前投入運(yùn)行，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此應(yīng)進(jìn)行更深入的試驗(yàn)研究，使這項(xiàng)技術(shù)更加完善。
（2）實(shí)踐證明，設(shè)置少量的誘導(dǎo)縫是外摻MgO混凝土筑壩技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)。
?。?）MgO的摻量不應(yīng)被5%的禁區(qū)限制，應(yīng)通過壓蒸試驗(yàn)來確定，特別是粉煤灰摻量較高的混凝土。
?。?）外摻MgO混凝土壩建成后，如果能夠當(dāng)年蓄水，可改善壩體應(yīng)力狀態(tài)，避免和減小壩體產(chǎn)生裂縫的可能性。
?。?）由于溫度是影響MgO混凝土自生體積膨脹的重要因素，施工期應(yīng)注意混凝土的表面保溫，以獲得期望的膨脹量及減小混凝土開裂的可能性。
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