大坝混凝土早期热膨胀系数试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3期水利水运工程学报NO．32010年9月HYDR0．SCIENCEANDENGINEERINGSeo．2OlO大坝混凝土早期热膨胀系数试验研究钱文勋，张燕迟，(1．南京水利科学研究院，汀苏南京210029；2．水利部水工新材料工程技术研究中心，江苏南京210029)摘要：热膨胀系数是大坝混凝土热学、体积稳定性能的重要表征参数，但在混凝土硬化初期常被忽视，目前测定混凝土早期热膨胀系数的方法尚无统一规定．采用非接触位移传感器结合循环式恒温水浴装置，通过小幅温升的方式实现了原位连续测试

2、混凝土早期热膨胀系数；试验测试了不同配比的大坝混凝土早期热膨胀系数．结果显示，大坝混凝土在硬化后72h内热膨胀系数变化显著，随后至7d相对稳定，7d的测值与标准方法测得混凝土90d龄期的热膨胀系数基本一致．关键词：大坝混凝土；早期；热膨胀系数；非接触位移传感器中图分类号：TV431：TU528．01文献标志码：A文章编号：11309—640X(2010)03—0071—04热膨胀系数(thermalexpansioncoefficient，简称TEC)是混凝土的主要热物理特性参数之一，也是其体积稳定性的重要表征参数．由

3、胶凝材料水化热引起的温差变形是大坝等大体积混凝土开裂的主要原因．除采取降低胶凝材料水化热外，控制大坝混凝土的热膨胀系数也是目前温控设计的重点．大坝混凝土热膨胀系数一般采用线膨胀系数表征，《水工混凝土试验规程》要求被测试件至少养护7d～，同时允许采用测试完混凝土自身体积变形的试件进行试验，所以往往测得的是混凝土中后期的热膨胀系数，而混凝土在硬化初期的热膨胀系数却被忽视了．现有研究表明混凝土热膨胀系数随龄期而变化，早期变化较大，尤其是在混凝土硬图1混凝土早期热膨胀系数化初期，而后期相对较为稳定，图1为D．Cusson等的实

4、Fig．1VariationofTECofconcreteatearlyage测结果．目前，水泥基材料早期热膨胀性能测定方法多且尚无统一规定，主要包括静水力学称重法(体积法)、接触式位移测长法和温度应力试验机法，这些方法各有利弊．常规测试混凝土热膨胀系数需对试件通过外加热方法大幅升温(如《水工混凝土试验规范》要求升温幅度为40~C左右)，这将明显影响混凝土早期水化，使得测试结果与水化龄期有偏差；且1组试件往往只能测试某一龄期的热膨胀系数，难以实现连续测试同组试件不同龄期的热膨胀系数．考虑到大坝混凝土一般采用较大尺寸的骨

5、料，需要大尺寸的试件，使得静水力学称重法受到一定限制；同时由于早期大坝混凝土强度较低，采用常规接触式测长法难以保证结果的准确性；温度应力试验机目前应用于大坝混凝土早期热膨胀系数测定的研究也较少：所以急需一种适用于大坝混凝土的测试方法．高精度激光位移传感器技术的发展，使得原位非接触测试位移成为可能，同时，试验无需大幅升温即可采集到精确的位移变化．本文采用激光位移传感器设计非接触原位位移测试装置，开展大坝混凝土硬化初期的热膨胀系数收稿日期：2009—10—15基金项目：国家自然科学基金委员会、二滩水电开发有限责任公司雅砻江

6、水电开发联合研究基金资助项目(50539040)；水利部公益性行业科研专项经费资助项目(200701014)作者简介：钱文勋(1977一)，男，江苏无锡人，工程师，硕士，主要从事水工新材料研究与应用．E-mail：wxqian@nhri．cn学兔兔www.xuetutu.com72水利水运工程学报2010年9月的试验研究，并将试验结果与采用标准试验方法的结果进行比较1试验装置及大坝混凝土配合比1．1试验装置试验采用Omron非接触式激光位移传感器和循环式恒温水浴组合成的非接触式原位位移测试系统(图2)，传感器采用钢支架

7、独立固定于地面，恒温水浴直接固定于混凝土基座；温度控制精度0．2~C，位移传感器精度1m．混凝土经搅拌后直接装入底部垫聚四氟乙烯板的高300mm，150mm圆柱体马口铁桶，混凝土顶部置人金属测试端头，然后立即放人恒温水浴中养护．由于位移传感器较高的精度，即使小幅温升仍可采集到试件的位移变化，最大图2非接触原位位移测试系统程度减少了温升对试件正常水化的影响．Fig．2In—situnon—contactdisplacementmeasuringsystem1．2大坝混凝土配合比选择典型的拱坝全级配常态混凝土和面板堆石坝二

8、级配常态混凝土2种混凝土配合比．拱坝常态混凝土所用粗、细骨料为砂岩，面板堆石坝常态混凝土所用粗、细骨料为花岗岩，配合比见表1．拱坝全级配混凝土经湿筛后装入马口铁桶．表1大坝混凝土组成Tab．1Mixtureproportionsofdamconcretekg／m1．3测试方法试验时测试大坝混凝土的终凝时间，并以此作为早期热膨胀系数