MgO微膨胀混凝土自生体积变形的计算与原型观测的对比分析(1)

1、MgO微膨胀混凝土自生体积变形的计算与原型观测的对比分析(1)摘要：本文应用mgo微膨胀混凝土的双曲线模型以及在变温条件下的当量龄期法，计算了自生体积变形。结果表明，计算值与原型资料是相吻合的，当量龄期法在数值计算上是优于常规方法的。 关键词：mgo 混凝土 自生体积变形 原型观测 实测对比 1.前言 mgo微膨胀具有延迟膨胀特点，可用于抵消砼水化热由于温降而产生的砼收缩1，达到改善温度应力、控制温度裂缝的重要目的，国内首座利用外掺mgo砼不分横缝快速建成的广东省长沙拱坝2已投入使用。本文应用mgo微膨胀混凝土的双曲线模型以及在变温条件下的当量龄期法，实现用恒温的试验结果来模拟变温条件下的膨胀

2、特性的方法，计算了自生体积变形，并与原型观测资料作了对比。结果表明，计算值与原型资料是相吻合的，也表明了变温条件下的当量龄期法是合理可行的。2. mgo微膨胀砼自生体积变形分析的计算原理根据现有的试验成果，mgo微膨胀砼长期在恒温条件下以及在变温条件下的变形特性为：(1)在同一mgo掺量下，不同恒温温度下的膨胀量是不同的；(2)在变温场条件下，从低温到高温，当膨胀未完成时，仍会继续有较大的膨胀变形，而从高温到低温时，膨胀量不会减少，但增加量很小；(3)变形的单调递增及其不可逆性；(4)长期膨胀变形是稳定的。计算模型和方法以此为基础。2.1 双曲线模型34的选用根据mgo微膨胀混凝土在恒温条件下

3、的变形特性，选用双曲线模型：(1)其中：任意温度、龄期下混凝土的自生体积变形；：不同的龄期，(天)；：不同的温度，；、为常系数。2.2 当量龄期法引入5 在同一掺量mgo砼恒温条件下，若忽略温度偏量的影响后，由于温度、龄期变化所产生的膨胀增量为：(2) ：温度；：龄期。：mgo砼自生体积变形。为了充分反映mgo砼在变温条件下的变形特点，当量龄期法在常规增量计算式(1)的前提下段的膨胀量为图1所示：图1温升过程当量龄期法示意中点法龄期时刻的方向导数为，采用膨胀量相同的变温后曲线上相应时刻为的切向导数来代替，其中：定义为当量龄期。当量龄期由膨胀量相同条件求得： (3)则膨胀增量为：(4)对双曲线模

4、型的自生体积变形进行tylor展开，保留一阶项，得到mgo砼自生体积变形的表达式： (5) (6)式中，；分别为时刻的温度； 为中点时刻；为当量龄期所对应的时刻。3. 自生体积的计算与原型观测对比分析3.1 引入当量龄期法的双曲线模型以某工程在4.5%掺量下不同恒温条件下室内试验的mgo砼自生体积变形结果为例1 ，根据室内试验资料和经验，确定不同恒温条件下相应的极限膨胀量为：，图2 某掺量mgo砼自生体积变形拟合数据拟合后的双曲线模型的方程表示为： (7)因此： (8)(9)3.2 自生体积的监测及成果整理现场测定混凝土在恒温绝湿的条件下，仅仅由于胶凝材料的水化作用引起的体积变形为自生体积变形

5、（它不包括混凝土受外荷载，温度、湿度和碱-活性骨料影响所引起的体积变形）。 (10)：混凝土自生体积变形；：应变计应变灵敏度；：测量的电阻比；：电阻比基准值；：应变计温度补偿系数；：混凝土温度线膨胀系数； ：实测温度；：温度基准值。3.3 监测资料的对比应用以上所建立的双曲线模型，采用两种方法对该工程现场原型实测的结果进行计算预测，并与现场原型实测结果进行比较。n13、n14为某高程各相距50cm的实测自生体积变形值的两支仪器，在该处还实测了砼温度的变化过程。根据实测的时间温度历程，分别用常规法方程式(8)和当量龄期法方程式(9)对其进行计算预测。图3 监测点n13自生体积变形过程线n13、n

6、14计算与实测的体变过程的比较如图2和图3所示，1年后和3.5年的计算值与实测值的结果比较如表1所示。图4 监测点n14自生体积变形过程线表1为实测变形值与计算值的对比，可以得出：(1) 常规法与当量法都能反映了mgo砼自生体积变形的微膨胀延迟性及其基本变形特性，其变形是单调递增及不可逆的；(2) 常规法与当量法的计算值在前期很接近，在后期有一定的差异，主要是受后期坝体准温度场的影响。常规法在低温情况下的变形速率远大于实测的变形速率，当量法龄期法的引入，明显改善了这一情况；(3) 两支仪器的温度历程线比较接近，膨胀量在量值上差异不大，是能够作为计算对比资料的；(4) 两种方法比较，当量法在数值计算上明显优于常规法，从实测的数值对比来言，是比较接近的；3.5年的膨胀量的差异不大，其中n13约为14.9%，n14约为0.46%；(5) 坝体膨胀量的计算是非线性的，必须要同时考虑恒温和变温条件下的变形特性，仅考虑恒温特性是不充足的，当量龄期法比较好的符合了