双膨胀水泥混凝土的膨胀性能(1)程力学毕业论

摘要：双膨胀水泥是在中热和低热矿渣硅酸盐水泥基础上，同时利用了钙矾石与氧化镁二者的膨胀。本文对此种水泥拌制的混凝土的自生体积变形、在钢筋约束下的膨胀应力以及约束试件的强度进行了试验。结果表明，双膨胀水泥混凝土具有较好的微膨胀性，在早期与后期均能产生一定的膨胀，在钢筋约束条件下能够产生比较稳定的预压应力，约束试件的强度比没有约束时有所提高，适用于具有一定约束条件的水工混凝土。

关键词：双膨胀 混凝土 自生体积变形 预压应力

　　双膨胀水泥，包括双膨胀中热硅酸盐水泥与双膨胀低热矿渣硅酸盐水泥，其主要特点是，在中热或低热矿渣硅酸盐水泥的基础上，同时利用了水泥中钙矾石与水镁石两者膨胀，钙矾石膨胀主要发生在早期，水镁石膨胀主要发生在后期，两者取长补短，以获得适宜的膨胀量与膨胀分布^[1]。因此，双膨胀水泥不仅保留了中热或低热矿渣硅酸盐水泥低水化热等的全部优点，同时又具备较好的微膨胀性能，适合于在水利水电工程中基础约束区、导流洞及导流底孔回填等具有一定约束条件的部位中应用。

　　在浙江大学实验室研究的基础上，湖南特种水泥厂生产了一批双膨胀水泥，并由长江科学院进行全面的混凝土性能方面的试验，本文主要介绍双膨胀水泥混凝土的自生体积变形、约束条件下的膨胀应力及其强度的试验情况。

1 试验过程

1.1 配制混凝土的原材料 (1)525^＃双膨胀中热水泥和425^＃双膨胀低热矿渣水泥，由湖南特种水泥厂1997年4月生产，这两种水泥都符合中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的国家标准gb200-1989，同时熟料中的mgo含量和水泥中石膏(so₃)掺量较高，其中熟料中的mgo接近5.0%，水泥中石膏(so₃)的掺量接近3.5%.该水泥强度、水化热与净浆自由膨胀率见表1.(2)粗骨料采用三峡工程使用的花岗岩人工骨料，密度为2.72g/cm³，骨料级配为三级配，大∶中∶小＝50∶20∶30.(3)细骨料以砂为主，再掺11%的石粉，密度为2.63g/cm³，细度模数为2.71.(4)外加剂，采用三峡工程使用的减水剂zb-1和引气剂dh₉s.

1.2 混凝土配合比 分别用双膨胀中热水泥和双膨胀低热矿渣水泥配制90d龄期标号为250^＃和200^＃的混凝土，配合比见表2，减水剂掺量为0.7%，引气剂掺量为0.5/万。

1.3 试验方法 自生体积变形试验按《水工混凝土试验规程》sd105-82进行，试件尺寸为20cm×50cm的圆柱体。常规测试的养护温度为20±1℃。另外考虑到氧化镁水化反应与温度关系密切，为了了解较高温度下的膨胀性能，又作了一组前后两种温度的养护的试验，龄期40d前为20±1℃，之后为38±1℃。

表1 双膨胀水泥强度与膨胀率

表2 双膨胀混凝土配合比

　　钢筋约束膨胀应力的试件为φ15cm×45cm的圆柱体，中部对称布置两根钢筋，钢筋两端与限制膨胀的钢板相连，在两根钢筋之间放置一电阻应变计。养护温度为20±1℃。当混凝土膨胀时，试件全端面受到两端压板的约束，试件中钢筋、混凝土与应变计三者基本一致，这样应变计测得的应变可以代表钢筋的应变，由此可推算钢筋的拉应力与混凝土的预压应力。

　　所有试件都进行了密封处理，试验过程中保持绝湿状态。所用电阻应变计的型号为di-25，以1d龄期的测试值为基准值。

　　对两种混凝土在约束条件下养护与无约束条件下养护的抗压和劈拉强度进行对比试验，养护龄期有28d和90d，试件尺寸为10cm×10cm×10cm立方体，约束方式为特制大钢度试模，约束试件成型后带模养护至测试龄期拆模。

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