外掺氧化镁微膨胀混凝土变形的尺寸效应研究

Micro-expansion concrete mixed with magnesium oxide (MgO) be used in water conservancy and hydroelectric engineering which predigesting construction, abbreviating construction period, economizing investment and improving remarkably crack-resisting ability etc have been achieved. At the same time, the basis of ensuring limit MgO content in hydraulic concrete at present, namely "Technical temporary provisions for MgO micro-expansion concrete used in dam (tryout)", that bondages the increasing of MgO content in concrete. So, the expand amount of the concrete cannot arrive at plan request. By way of this problem be figure out, autoclave-treated test, autogenic volume change observation, energy spectrum analysis, Hg intrusion test etc will be used in this investigation. By the testes, the effect of sample size on autoclave-treated expansibility, autogenic volume change, pore structure parameter etc of cement paste, cement mortar, different grading concrete, will be study respectively. The objective law and mechanism will be brought forth. At the same time, this investigation combined cheek by jowl with the fruit of national natural science fund have obtained by CHEN Chang-li in 2009 and a better new method of making sure the limit MgO content in hydraulic concrete will be provided. This will provide more systemic, more all-sided, more powerful basal data and scientific evidence for instituting "method for making sure the limit MgO content in hydraulic concrete" or amending "Technical temporary provisions for MgO micro-expansion concrete used in dam (tryout)" in future. Fruit of this investigation will bring into play superiority and advance application of concrete mixed with magnesium oxide. It is propitious to exploit resource of water conservancy and water power better, faster and more frugally.

外掺MgO微膨胀混凝土在水利水电工程的应用，达到了简化施工、缩短工期、节约投资、显著提高混凝土抗裂能力的目的。但是，目前确定水工混凝土中MgO极限掺量的依据《MgO微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定（试行）》，束缚了MgO掺量的提高，使实际工程MgO混凝土的膨胀量未能达到设计要求。为了解决这一应用基础性问题，本项目拟采取压蒸试验、自生体积变形观测、能谱分析、压汞检测等手段，通过系统研究试件尺寸对外掺MgO水泥浆、砂浆、不同级配混凝土的压蒸膨胀变形、自生体积变形、孔隙结构参数等的影响，揭示其客观规律及机理，同时紧密结合现有国家自然科学基金项目的研究成果，提出更好的水工混凝土中MgO极限掺量确定方法，为将来制定《水工混凝土MgO极限掺量确定方法》或修改《暂行规定》提供更系统、更全面、更有力的基础资料和科学依据，以促进外掺MgO混凝土的优越性发挥和推广应用，有利于又好、又快、又省地开发水利水电资源。

外掺MgO微膨胀混凝土在水利水电工程的应用，达到了简化施工、缩短工期、节约投资、显著提高混凝土抗裂能力的目的。但是，以往确定水工混凝土中MgO极限掺量的方法，束缚了MgO掺量的提高。申报本项目，旨在揭示试件尺寸对外掺MgO水泥基材料变形的影响机理及规律，提出确定水工混凝土中MgO极限掺量的新方法，科学合理地提高混凝土的MgO掺量，为制定《水工混凝土MgO极限掺量确定方法》或修改《MgO微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定（试行）》提供更多的基础资料和科学依据。.四年来，项目组按照申报书和合同约定，成型了四种尺寸、五种外掺MgO的水泥基材料的压蒸试件，以及三种尺寸、四种粉煤灰掺量、两种养护温度的混凝土自生体积变形试件，采用压蒸实验、自生体积变形观测、电镜扫描、Χ射线能谱分析、压汞检测、力学实验等手段，研究了试件尺寸对外掺MgO水泥基材料压蒸膨胀变形和孔隙结构的影响、试件尺寸对外掺MgO混凝土自生体积变形和孔隙结构的影响、超长龄期外掺MgO混凝土试件的自生体积变形和孔隙结构等内容，主要取得了以下创新性成果。.（1）相同MgO掺量下，不同水泥基材料的压蒸膨胀变形不同。水泥净浆、水泥砂浆、一级配混凝土、模拟石粉、模拟砂浆五种压蒸试件的压蒸膨胀率依次降低，由此确定的MgO极限掺量依次增大。在此基础上，提出并研究了确定水工混凝土中MgO掺量的“砂子模拟法”。该法获批发明专利，它不仅可科学合理地适当提高水工混凝土的MgO掺量，而且更反映MgO混凝土的实际情况和便于操作，有利于进一步发挥外掺MgO混凝土的优越性和促进外掺MgO混凝土筑坝技术的推广应用。.（2）就同一种水泥基材料而言，MgO极限掺量的判定标准不同，判定值不同。若以压蒸膨胀率随MgO掺量变化曲线的拐点对应的MgO掺量作为混凝土的MgO极限掺量，则基于本项目使用的原材料、混凝土配合比和标准的试件尺寸，在粉煤灰掺量为40%时，采用“模拟砂浆”压蒸试件确定的MgO极限掺量可达到12%。.（3）试件尺寸对不同外掺MgO水泥基材料的压蒸膨胀变形的影响情况不同，对外掺MgO混凝土的自生体积变形也存在明显影响。标准尺寸试件的自生体积变形测值＞中试件＞大试件。.（4）在混凝土中掺入适量MgO后，混凝土的微观孔结构随着龄期的增长持续改善；在混凝土中同时掺入适量的MgO和粉煤灰，长龄期混凝土的微观孔结构进一步改善。