陳昌禮,申獻平,陳學茂

(1.貴州師范大學材料與建筑工程學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州省水利水電勘測設計研究院,貴州 貴陽 550002; 3.貴州新中水工程有限公司,貴州 貴陽 550025)

全壩外摻MgO混凝土筑壩技術在貴州省拱壩工程中的應用

陳昌禮1,申獻平2,陳學茂3

(1.貴州師范大學材料與建筑工程學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州省水利水電勘測設計研究院,貴州 貴陽 550002; 3.貴州新中水工程有限公司,貴州 貴陽 550025)

為促進外摻MgO混凝土的推廣應用和深入研究,對貴州省采用全壩外摻MgO混凝土筑壩技術建成1 a以上的8座拱壩的混凝土變形、誘導縫設置與施工等情況進行了總結和分析。分析結果表明：拱壩結構的超靜定特性為外摻MgO混凝土在膨脹變化過程中形成預壓應力提供了良好的約束環(huán)境;按照現(xiàn)行的水泥砂漿壓蒸法或一級配混凝土壓蒸法確定的MgO摻量制備外摻MgO混凝土,壩體混凝土的實測膨脹量多為50×10-6～150×10-6,未完全達到補償溫降收縮所需的設計期望值;設置誘導縫是充分利用外摻MgO混凝土筑壩技術優(yōu)越性的有效措施;在碾壓混凝土中外摻MgO材料,有利于同時發(fā)揮碾壓混凝土和外摻MgO混凝土快速、經(jīng)濟筑壩的優(yōu)越性。

外摻MgO混凝土;拱壩;筑壩技術;誘導縫;自生體積變形;貴州省

在混凝土中外摻氧化鎂(MgO)材料有3種方式:一是在生產(chǎn)混凝土時,使用共磨外摻MgO水泥(適量的MgO熟料(即輕燒鎂砂半成品)與水泥熟料共同粉磨而成的水泥);二是在生產(chǎn)混凝土時,使用共混外摻MgO水泥或廠摻MgO水泥(即水泥成品與適量的粉狀MgO膨脹劑在水泥廠均勻混合而成的水泥);三是在混凝土拌和現(xiàn)場,將適量的粉狀MgO膨脹劑成品直接加入拌和機中,與水泥、砂子、石子、水等原材料一起拌制混凝土(簡稱機口外摻MgO混凝土)。在設計、建造混凝土擋水壩時,在混凝土中外摻MgO材料,同時采用與之配套的結構設計、壩體施工、質(zhì)量檢測、原型觀測等手段,利用MgO混凝土的延遲微膨脹來補償大壩混凝土在溫降過程中產(chǎn)生的體積收縮,提高混凝土自身的抗裂能力,這一技術稱為外摻MgO混凝土筑壩技術。

大量的試驗研究和工程應用成果[1-9]表明,外摻MgO混凝土的自生體積變形呈現(xiàn)良好的延遲微膨脹特性,其主要的膨脹量發(fā)生在混凝土澆筑后7～180 d之間,延遲膨脹變形過程與大體積混凝土漫長的溫降收縮過程基本同步,后期的膨脹變形逐漸趨于穩(wěn)定,混凝土的膨脹量可以部分甚至全部補償溫降收縮量;采用外摻MgO混凝土筑壩技術,能夠使壩體混凝土產(chǎn)生一定的預壓應力,從而削減甚至抵消壩體混凝土在溫降過程中產(chǎn)生的拉應力,達到簡化壩體混凝土溫控措施、縮短建設工期、節(jié)省工程投資的目的。此外,有學者還對MgO自身及其在水泥漿體、水泥-粉煤灰漿體中的反應規(guī)律和機理進行了研究,為MgO在混凝土中的應用提供了理論支撐[10-12]。

截至2016年底,外摻MgO混凝土筑壩技術已在我國17個省的50多個水利水電工程中得到應用[7],外摻MgO混凝土已用于重力壩基礎約束區(qū)、碾壓混凝土壩基礎墊層、大壩基礎填塘、導流洞和導流底孔封堵、混凝土防滲面板、基礎與裂隙灌漿、大壩縱縫與拱壩橫縫灌漿、高壓管道外圍回填、中型拱壩全壩段,既有常態(tài)混凝土,也有碾壓混凝土[1-2]。貴州省采用該技術建成的工程最多,達到16個。盡管如此,由于全壩外摻MgO混凝土筑壩技術存在不少需要深入研究和在應用中不斷積累經(jīng)驗的問題,因此工程技術人員對全壩外摻MgO混凝土存在種種擔憂,造成采用全壩外摻MgO混凝土筑壩技術的工程仍然是極少數(shù)。本文對貴州省利用外摻MgO混凝土建設全拱壩的情況進行總結分析,以期對外摻MgO混凝土的推廣應用和深入研究提供借鑒。

1 應用簡況

貴州省采用全壩外摻MgO混凝土筑壩技術建成的第一個工程是位于貴陽市北郊的沙老河水庫。該工程的主要任務是城市供水,它是貴陽市北郊水廠的主要水源[9,13]。沙老河水庫樞紐由大壩、溢洪道、取水口、底孔等組成,總庫容為1 577萬m3,正常蓄水位為1 236 m,死水位為1 197 m,大壩為不對稱三圓心雙曲混凝土拱壩,最大壩高61.7 m。沙老河拱壩采用全壩外摻MgO常態(tài)混凝土澆筑而成,未設橫縫,混凝土強度等級為四級配C9020,抗?jié)B等級為W6,MgO摻量為4.0%～5.5%。該工程于2000年12月開工建設,2002年5月竣工,其中壩體混凝土于2001年3月3日開始澆筑,同年10月19日澆筑完畢,共澆筑壩體混凝土5.7萬m3。

在施工過程中,曾多次對沙老河拱壩壩面進行檢查,未發(fā)現(xiàn)裂縫。但在壩體上部混凝土澆筑完畢約20 d、壩面保溫板開始鋪貼時,先后在壩體左拱端及右拱端發(fā)現(xiàn)了4條貫穿性裂縫[9,14]。2002年3月,對這4條裂縫進行了接縫灌漿。后因水庫庫區(qū)古樹移栽糾紛等問題,導致大壩空庫過冬。在經(jīng)歷2002年冬季的多次寒潮襲擊后,不僅壩上原已灌漿處理的裂縫再次張開,而且在右拱端距離4號縫約20 m處,又新增了第5條裂縫,裂縫縫距為11～25 m,但河床中部約110 m長的壩段未出現(xiàn)類似裂縫,基本保持了完整的壩塊,如圖1所示[14]。

圖1 沙老河拱壩裂縫分布

分析認為,產(chǎn)生裂縫的外因主要有兩個:一是在高溫季節(jié)不分縫、連續(xù)澆筑壩體混凝土;二是在大壩空庫過冬時,壩面鋪貼的泡沫板的保溫效果不理想。內(nèi)因是MgO混凝土的膨脹量遠低于設計期望值,不能滿足補償溫降收縮的要求。利用仿真手段進行的反演分析結果[15-16]表明,岸坡壩段受壩基巖體約束強烈,兩岸靠近拱端部位的最大拉應力超過2.5 MPa,拱冠接近2.0 MPa,都超過混凝土的抗拉強度,即壩體出現(xiàn)過大拉應力是裂縫產(chǎn)生的主要原因。后來對裂縫進行灌漿處理后,大壩安全運行至今,未再出現(xiàn)裂縫。

根據(jù)沙老河工程的實踐經(jīng)驗和研究結果,在設計貴州省第二座全壩外摻MgO混凝土拱壩——三江拱壩時,結合施工計劃、擬用材料的特征參數(shù)、可能影響壩體溫度場的因素等,對大壩進行了仿真分析。結果表明,壩體上部混凝土由于澆筑時溫度高,岸坡坡向約束大,需要200×10-6的膨脹量才可以完全補償溫降收縮引起的拉應力。也就是說,如果僅靠MgO的膨脹來補償拉應力,壩體上部需要8%～10%的MgO摻量,這個摻量遠超過5%的摻量限制[17]。為此,設計單位針對性地在兩岸岸坡各設置了1條誘導縫,兩縫之間的距離為107.5 m。三江拱壩壩體混凝土于2002年12月開始澆筑,2003年6月澆筑完,全過程未采取溫控措施(含壩面保溫),共澆筑壩體四級配C9020混凝土3.8萬m3,MgO摻量為4.5%～5.0%。三江拱壩在壩體內(nèi)部埋設各類儀器142支(套),其中應變計50支、無應力計28套、溫度計39支、裂縫計14套、測縫計6支、滲壓計5支。趙其興[18]給出了三江拱壩前8年(自壩體混凝土開始澆筑時算起)的混凝土自生體積變形實測過程線,以及前4年的壩體實測溫度過程線和理論分析過程線,并結合該壩運行11 a拱冠梁的正倒垂位移監(jiān)測成果分析后指出,三江拱壩混凝土外摻MgO后獲得了延遲性微膨脹,在宏觀上產(chǎn)生了類似于溫升效果的變形。三江拱壩的原型監(jiān)測結果還表明,三江拱壩在2003年末經(jīng)歷第一次空庫過冬后,壩體溫度降至準穩(wěn)定場,誘導縫按預計準確張開,左、右壩肩誘導縫的最大張開度分別為4.7 mm和5.6 mm。2004年3月,對誘導縫進行了灌漿，然后水庫開始蓄水,在當年汛期達到正常蓄水位。自蓄水運行以來,未發(fā)現(xiàn)裂縫,說明三江拱壩綜合采用外摻MgO混凝土和設置誘導縫的設計思路是成功的。此后,貴州省建設的外滲MgO混凝土拱壩均參考三江拱壩的成功經(jīng)驗,在壩體設置了誘導縫。表1匯總了貴州省采用全壩外摻MgO混凝土筑壩技術建成1 a以上的工程及其特征數(shù)據(jù)。

表1 貴州省采用全壩外摻MgO混凝土筑壩技術建成1 a以上的工程及其特征數(shù)據(jù)

2 應用分析

2.1 拱壩結構對外摻MgO混凝土變形的影響

表1所列工程除黃花寨工程為大型水庫、壩體為高壩外,其余工程均為中等及以下工程,且擋水建筑物皆為混凝土拱壩。拱壩與重力壩的不同之處在于:①拱壩屬于超靜定結構,不僅壩基受到基巖約束,兩側壩肩同樣受到基巖約束,外摻MgO混凝土的延遲微膨脹對整個壩體都會產(chǎn)生應力效應;②拱壩的中面在空間是曲面,外摻MgO混凝土的延遲微膨脹能產(chǎn)生與溫升作用相似的效果,在一定程度上減小了溫降產(chǎn)生的拉應力,并使大壩向上游變形,三江拱壩、沙老河拱壩等工程超過10 a的正倒垂觀測結果也支持該觀點[18];③與按分倉方式柱狀澆筑的常規(guī)混凝土拱壩相比,對于連續(xù)施工的外摻MgO混凝土拱壩,外摻MgO混凝土在施工期所受約束強烈,變形的自由度相對要小得多。因此,拱壩結構的超靜定特性,為外摻MgO混凝土在膨脹變化過程中形成預壓應力提供了良好的約束環(huán)境。

2.2 拱壩壩體外摻MgO混凝土的膨脹量

在8座拱壩中,除黃花寨和老江底兩個工程采用共磨外摻方式將MgO摻入混凝土中外,其余工程都是采用機口外摻方式。表1中的8座拱壩MgO摻量為4.0%～6.0%,它們是參考GB/T 750—1992《水泥壓蒸安定性試驗方法》,以水泥砂漿作為壓蒸試件(老江底工程除外,該工程以一級配混凝土作為壓蒸試件),通過壓蒸法確定的。黃花寨拱壩混凝土MgO摻量最低,是由于水泥生產(chǎn)廠不愿意生產(chǎn)MgO含量大于6.5%的成品水泥(實測MgO含量為6%～6.3%),造成混凝土的MgO摻量降低所致。

截至2016年底,壩體原型監(jiān)測時間最短的是魚糧拱壩,約為2.5 a;最長的是沙老河拱壩,約為15 a。超長齡期的原型觀測結果表明,混凝土澆筑后1.5 a或2 a為微膨脹變形的增長期,3～4 a基本趨于收斂,微膨脹現(xiàn)象在5～6 a后基本消失,不存在無限膨脹;MgO摻量占膠凝材料總量的5%～6%時,在貴州的氣候條件下,外摻MgO混凝土的最終膨脹量一般小于200×10-6,大致在50×10-6～150×10-6之間,未完全達到補償溫降收縮所需的設計期望值。朱伯芳院士[19]指出,若要達到通倉、全年澆筑混凝土,外摻MgO混凝土的延遲微膨脹量需要提高到200×10-6～300×10-6。因此,按照現(xiàn)行方法確定的MgO摻量來制備外摻MgO混凝土,其膨脹量很難滿足全壩不分橫縫時補償壩體混凝土溫降收縮的需要。或者說,如何科學合理地提高水工混凝土的MgO安定摻量,需要深入研究。

2.3 拱壩壩體誘導縫的設置與施工

外摻MgO混凝土拱壩采用全斷面連續(xù)澆筑施工工藝,混凝土硬化后即形成拱,這與采取柱狀澆筑、后期必須經(jīng)過接縫灌漿才能形成拱的常態(tài)混凝土拱壩的施工工藝不一樣,造成壩體的溫度場和應力分布也不一樣。因此,在設計外摻MgO混凝土拱壩時,吸取沙老河拱壩建設經(jīng)驗,事前都進行了仿真分析。結果表明,單純按照現(xiàn)行方法制備的外摻MgO混凝土的微膨脹量,很難解決壩體混凝土的溫降收縮問題。因此,從三江拱壩開始,在壩體上部最可能產(chǎn)生裂縫的橫截面預先設置了2～4條誘導縫,以釋放外摻MgO混凝土的延遲微膨脹不足以補償拱壩溫度應力時的超標拉應力和引導縫開裂并控制縫的擴展方向。每個工程的誘導縫間距不同,河床壩段的縫距較大,一般為50～130 m;岸坡壩段縫距較小,一般為10～40 m。其中,落腳河拱壩在河床部位的無縫壩段長達128.9 m。工程實踐證明,設置誘導縫后,用于生產(chǎn)混凝土的骨料可不事先預冷,壩體混凝土可不埋設冷卻水管,能夠?qū)崿F(xiàn)通倉連續(xù)(或短間歇)澆筑和全天候施工(表現(xiàn)為連續(xù)成拱),還可取消或簡化封拱灌漿,從而簡化施工工藝,加快施工進度。

圖2 典型的誘導縫設計(單位:mm)

誘導縫施工時,為滿足外摻MgO混凝土拱壩通倉澆筑、連續(xù)上升的需要,誘導縫的縫面結構應簡單,施工應方便,分縫形式應滿足拱壩在未達到穩(wěn)定溫度或準穩(wěn)定溫度時提前蓄水的要求。誘導縫采取先預制混凝土板、再到倉面拼裝成縫的施工方法。在拼裝混凝土板時,同時在縫內(nèi)埋設灌漿系統(tǒng),如圖2所示。誘導縫的成縫工藝,宜根據(jù)混凝土的入倉方式確定。對于外摻MgO常態(tài)混凝土的誘導縫,若縫設置在壩體腰身以上,離壩頂較近,且混凝土采用塔機和溜筒入倉方式,施工時宜將每個倉面的混凝土板在混凝土澆筑前按設計要求一次安裝完畢;對于外摻MgO碾壓混凝土的誘導縫,宜優(yōu)先使用先預埋后碾壓的方式,保持預制塊與碾壓混凝土同步上升。在碾壓前,應在預制塊的頂面覆蓋3～5 cm厚的碾壓混凝土,以防止平倉、碾壓時壓壞預制塊。誘導縫灌漿應在充分分析觀測資料后進行,灌漿工作宜在縫面充分張開且壩體混凝土溫度穩(wěn)定后實施。每次灌漿結束后均需用無壓水清洗灌漿盒至回水清亮,并保持進漿管和回漿管暢通,以確保在大壩運行過程中出現(xiàn)縫面二次張開時可重復灌漿。

貴州省在經(jīng)過沙老河和三江拱壩的實踐后,設計理念從最初的單純依靠外摻MgO混凝土的延遲微膨脹來解決拱壩溫度裂縫,轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r利用外摻MgO混凝土的延遲微膨脹和設置誘導縫兩項措施來綜合解決混凝土拱壩的溫度裂縫問題,形成了一系列獨特的、行之有效的貴州省外摻MgO混凝土拱壩的設計與施工方法。實踐證明,當一座混凝土拱壩不能在一個低溫季節(jié)澆筑完成,并需要在夏季或其他氣溫較高時段澆筑時,由于年溫差變化大,單純依靠外摻MgO混凝土的延遲微膨脹已不能完全解決壩體混凝土的溫降收縮問題,此時在采用外摻MgO混凝土的延遲微膨脹補償溫降收縮的基礎上,設置少量誘導縫來釋放局部(主要是岸坡壩段)過大的拉應力,既能實現(xiàn)混凝土的快速澆筑,又能簡化壩體的溫控措施。此外,在設置少量誘導縫后,為充分發(fā)揮全壩外摻MgO混凝土快速筑壩的優(yōu)越性,對于中等規(guī)模以下的拱壩,不宜再分區(qū)設計壩體混凝土的MgO摻量。

2.4 外摻MgO材料在碾壓混凝土中的應用

碾壓混凝土筑壩技術是現(xiàn)代筑壩新技術之一,它施工速度較快,但需要專門的碾壓機械設備。對于薄拱壩或倒懸度大的拱壩來說,對碾壓混凝土筑壩技術的適應性稍差。然而,從黃花寨碾壓混凝土拱壩的施工實踐看,在碾壓混凝土中外摻MgO材料,不僅可以放寬允許澆筑溫度,而且可以通過增大誘導縫間距來改善施工條件,進一步加快施工速度,同時提高混凝土質(zhì)量,降低工程投資。即在碾壓混凝土中外摻MgO材料,有利于同時發(fā)揮碾壓混凝土和外摻MgO混凝土筑壩的優(yōu)越性。與碾壓混凝土筑壩技術相比,對于壩體體積小于20萬m3的中小型拱壩,宜采用全壩外摻MgO混凝土筑壩技術。

3 結 論

a. 拱壩結構的超靜定特性,為外摻MgO混凝土在膨脹變化過程中形成預壓應力提供了良好的約束環(huán)境。

b. 按照現(xiàn)行的水泥砂漿壓蒸法或一級配混凝土壓蒸法確定的MgO摻量制備外摻MgO混凝土,將其應用于貴州省的拱壩工程后,壩體混凝土的實測膨脹量多為50×10-6～150×10-6,未達到設計期望值。如何科學合理地提高水工混凝土的MgO安定摻量,需要深入研究。

c. 工程實踐證明,在外摻MgO混凝土的延遲微膨脹量不能滿足設計要求的情況下,設置誘導縫是充分利用外摻MgO混凝土筑壩技術優(yōu)越性的有效措施,它能極大地簡化甚至取消過去修筑混凝土拱壩時采用的溫控措施,達到簡化施工工藝、提高施工速度的目的。

d. 在碾壓混凝土中外摻MgO材料,有利于同時發(fā)揮碾壓混凝土和外摻MgO混凝土快速、經(jīng)濟筑壩的優(yōu)越性。

[ 1 ] 李承木,袁明道.外摻MgO微膨脹混凝土筑壩技術應用綜述[J].水利水電科技進展,2003,23(6):57-63.(LI Chengmu,YUAN Mingdao.Review of damming technology of MgO micro-expanding concrete[J].Journal of Advances in Science and Technology of Water Resources,2003,23(6):57-63.(in Chinese))

[ 2 ] 陳昌禮.氧化鎂混凝土筑壩技術的應用情況分析[J].貴州水力發(fā)電,2005,17(2):51-53.(CHEN Changli.Analysis on application of technology about building dam using oxidize magnesium concrete[J].Guizhou Water Power,2005,17(2):51-53.(in Chinese))

[ 3 ] 陳昌禮,唐成書.氧化鎂混凝土在東風拱壩基礎中的應用及長期觀測成果分析[J].水力發(fā)電學報,2006,25(4):102-107.(CHEN Changli,TANG Chengshu.The application of MgO concrete in Dongfeng Arch Dam foundation and the analysis of long term prototype observation results[J].Journal of Hydroelectric Engineering,2006,25(4):102-107.(in Chinese))

[ 4 ] 徐瓊.外摻氧化鎂混凝土筑壩技術探討[J].人民長江,2008,39(8):52-53.(XU Qiong.Discussion on damming technology of MgO concrete[J].Journal of Yangtze River,2008,39(8):52-53.(in Chinese))

[ 5 ] 李承木,李萬軍.外摻MgO混凝土快速筑拱壩技術及其應用[J].水利水電科技進展,2011,31(6):41-45.(LI Chengmu,LI Wanjun.Application of fast damming technology admixed with MgO expansive concrete in arch dams[J].Advances in Science and Technology of Water Resources,2011,31(6):41-45.(in Chinese))

[ 6 ] 陳昌禮,李承木.氧化鎂混凝土的研究與應用[J].混凝土,2006(5):45-47.(CHEN Changli,LI Chengmu.Study and application of MgO concrete[J].Concrete,2006(5):45-47.(in Chinese))

[ 7 ] 李承木.外摻氧化鎂混凝土快速筑壩技術綜述[J].水利水電科技進展,2013,33(5):82-88.(LI Chengmu.Review of quick damming technology of MgO concrete[J].Journal of Advances in Science and Technology of Water Resources,2013,33(5):82-88.(in Chinese))

[ 8 ] 陳霞,楊華全,李家正.外摻氧化鎂混凝土的變形特性研究[J].人民長江,2011,42(4):88-90,94.(CHEN Xia,YANG Huaquan,LI Jiazheng.Study on deformation characteristics of concrete mixed with MgO[J].Journal of Yangtze River,2014,42(4):88-90,94.(in Chinese))

[ 9 ] 趙其興.貴州氧化鎂混凝土拱壩設計十年回顧[J].水利水電技術,2014,45(2):53-56.(ZHAO Qixing.Ten years review of admixed MgO concrete arch dams in Guizhou Province[J].Water Resources and Hydropower Engineering,2014,45(2):53-56.(in Chinese))

[10] 高培偉,吳勝興,林萍華,等.氧化鎂在不同養(yǎng)護條件下水化產(chǎn)物的形貌分析[J].無機化學學報,2007,23(6):1036-1068.(GAO Peiwei,WU Shengxing,LIN Pinghua,et al.Morphology of MgO hydration products under different curing conditions[J].Chinese Journal of Inorganic Chemistry,2007,23(6):1036-1068.(in Chinese))[11] 盧小琳,蘭文改,張洪波,等.氧化鎂水化產(chǎn)物的微觀結構特點表征[J].河海大學學報(自然科學版),2010,38(5):555-558.(LU Xiaolin,LAN Wengai,ZHANG Hongbo,et al.Microstructural characteristics of MgO hydration products[J].Journal of Hehai University(Natural Sciences),2010,38(5):555-558.(in Chinese))[12] 陳胡星,馬先偉.粉煤灰對氧化鎂微膨脹水泥膨脹性能的影響及其機制[J].材料科學與工程學報,2010,28(2):181-185.(CHEN Huxing,MA Xianwei.Effects of fly ash on expansion of MgO expansive cement and its mechanism[J].Journal of Materials Science & Engineering,2010,28 (2):181-185.(in Chinese))

[13] 申獻平,趙其興.貴陽市沙老河水庫拱壩設計優(yōu)化[J].貴州水力發(fā)電,2004,18(2):57-60.(SHEN Xianping,ZHAO Qixing.The design optimization of Shalaohe arch dam in Guiyang City[J].Guizhou Water Power,2004,18(2):57-60.(in Chinese))

[14] 劉其文,代富紅.沙老河拱壩裂縫成因探討及其處理措施[J].人民長江,2011,42(5):59-61,97.(LIU Qiwen,DAI Fuhong.Discussion on crack formation of Shalaohe Arch Dam and its treatment[J].Journal of Yangtze River,2011,42(5):59-61,97.(in Chinese))

[15] 申獻平,楊波,張國新,等.沙老河拱壩整體應力仿真與摻MgO效果分析[J].水利水電技術,2004,35(2):38-40.(SHEN Xianping,YANG Bo,ZHANG Guoxin,et al.The analysis of integral stress simulation and admixed MgO effect about Shalaohe arch dam[J].Water Resources and Hydropower Engineering,2004,35(2):38-40.(in Chinese))

[16] 張國新,楊波,申獻平,等.MgO 微膨脹混凝土拱壩裂縫的非線性模擬[J].水力發(fā)電學報,2004,23(3):51-55.(ZHANG Guoxin,YANG Bo,SHEN Xianping,et al.Nonlinear analysis of cracks in gentle volume expansive concrete arch dam[J].Journal of Hydroelectric Engineering,2004,23(3):51-55.(in Chinese))

[17] 張國新,楊衛(wèi)中,羅恒,等.MgO微膨脹混凝土的溫降補償在三江拱壩的研究和應用[J].水利水電技術,2006,37(8):20-23.(ZHANG Guoxin,YANG Weizhong,LUO Heng,et al.Application and study of MgO micro-expanding concrete for construction of Sanjiang Arch Dam[J].Water Resources and Hydropower Engineering,2006,37(8):20-23.(in Chinese))

[18] 趙其興.氧化鎂混凝土拱壩的宏觀變形[J].水利水電科技進展,2015,35(6):73-107.(ZHAO Qixing.Macroscopic deformation of MgO concrete arch dams[J].Advances in Science and Technology of Water Resources,2015,35(6):73-107.(in Chinese))

[19] 朱伯芳.論微膨脹混凝土筑壩技術[J].水力發(fā)電學報,2000,70(3):1-13.(ZHU Bofang.On construction of dams by concrete with gentle volume expansion[J].Journal of Hydroelectric Engineering,2000,70(3):1-13.(in Chinese))

ApplicationofdammingtechnologywithMgOadmixedconcreteusedinthewholedaminGuizhou’sarchdamprojects

CHEN Changli1, SHEN Xianping2, CHEN Xuemao3

(1.SchoolofMaterialsandArchitectureEngineering,GuizhouNormalUniversity,Guiyang550025,China; 2.GuizhouSurveyandDesignResearchInstituteforWaterRecoursesandHydropower,Guiyang550002,China; 3.GuizhouXinzhongshuiEngineeringCo.,Ltd.,Guiyang550025,China)

In order to promote the application and deep research of MgO-admixed concrete, the conditions of concrete deformation, configuration and construction of induced joints for 8 arch dams in Guizhou Province were analyzed. These arch dams were constructed with MgO-admixed concrete in the whole dam body and have been in operation for more than a year. Results show that the statically indeterminate property of the arch dam structure provides a good constrained environment for MgO-admixed concrete to form compressive pre-stresses during the concrete expansion process. The amount of MgO in the concrete can be determined by cement mortar autoclave method or one-grade concrete autoclave method. The measured expansion capacity of dam concrete with such amount of MgO is about 50×10-6～150×10-6, which does not reach the expected value to fully compensate the shrinkage crack induced by temperature drop. Configuration of induced joints is an efficient measure to take full advantage of the MgO-admixed concrete damming technology. Once the MgO materials is mixed into the roller compacted concrete (RCC), the fast and economical superiority of RCC and MgO-admixed concrete in dam construction can take great effect.

MgO-admixed concrete;arch dam;damming technology;induced joints;autogenic volume deformation;Guizhou Province

貴州省工業(yè)攻關項目(黔科合GZ字〔2015〕3025);國家自然科學基金(50969002)

陳昌禮(1966—),男,教授,碩士,主要從事水工材料研究。E-mail:clchen2026@163.com

10.3880/j.issn.1006-7647.2017.05.015

TV431;TV642.4

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：1006-7647(2017)05-0084-05

2016-12-20 編輯：熊水斌)