以水泥、粉煤灰和石灰石粉为胶凝材料,制备了一种低温升主塔大体积混凝土,研究了石灰石粉掺量(5%、10%、15%)对砂浆流变性能和混凝土绝热温升、干燥收缩性能、力学性能、抗渗性能的影响,采用SEM观察了水化产物的微观形貌,并与水泥-粉煤灰-矿渣粉胶凝体系(对照组)进行了对比。结果表明:与对照组相比,掺入石灰石粉可以降低砂浆的塑性黏度和屈服应力,延缓胶凝材料的水化进程,降低混凝土的绝热温升;石灰石粉的掺量越大,抑制混凝土干燥收缩的作用越显著;随着石灰石粉掺量的增加,混凝土的抗压强度下降,但掺5%石灰石粉混凝土的抗压强度较对照组高;与对照组相比,掺石灰石粉混凝土的抗渗性能较好,且掺量为5%时性能最好。

分别选择天然砂砾石、花岗岩人工骨料开展了C30、C20水工混凝土配合比设计及性能试验,研究了骨料品种对相同强度等级混凝土拌和物性能、力学性能、绝热温升、耐久性能等方面的影响。结果表明:采用天然骨料或人工骨料,以绝对体积法设计、制备的C20W6F300、C30W6F350混凝土的强度、抗渗等级、抗冻等级均能满足设计指标要求;当强度等级相同时,两种骨料制备的混凝土拌和物性能相近,人工骨料混凝土的力学性能、抗裂性、抗冻性均优于天然骨料混凝土,但天然骨料混凝土的渗水高度小于人工骨料混凝土,C20人工骨料混凝土的绝热温升值略高于天然骨料混凝土,但两者的平均温升值相近。

通过温度-应力试验研究了钙质和镁质膨胀剂(Type-CaO, Type-MgO)对混凝土早期抗开裂性能的影响。结果表明,掺10%Type-MgO和Type-CaO膨胀剂混凝土的绝热温升较基准混凝土分别提高了3.6%和14.0%,断裂温度相对基准混凝土分别降低了9.7℃和1.7℃;约束条件下,掺10%Type-MgO膨胀剂混凝土的极限拉伸值和断裂应力相对基准混凝土均提高约27%,而掺10%Type-CaO膨胀剂混凝土的极限拉伸值和断裂应力与基准混凝土无明显区别;数据表明,镁质膨胀剂相比钙质膨胀剂可以明显提高混凝土的早期抗开裂性能,钙质膨胀剂不宜用于大体积混凝土的裂缝控制。

研究了掺加水化热抑制剂和(或)氧化镁的水工自密实混凝土工作性能、抗压强度、绝热温升、自生体积变形等性能发展规律。结果表明,外掺5%氧化镁对水工自密实混凝土抗压强度影响不大,掺有1%水化热抑制剂的水工自密实混凝土早期成熟度低,后期抗压强度与空白样相差无几。氧化镁的掺入使得水工自密实混凝土的最终绝热温升值略有增加,单掺水化热抑制剂混凝土早期绝热温升值较不掺抑制剂的水工自密实混凝土低约(10~20)℃,10d后与空白样相差不大。外掺氧化镁的水工自密实混凝土360d自生体积变形值可达147×10-6且依旧保持继续膨胀趋势,相比于单掺氧化镁混凝土,复掺氧化镁和水化热抑制剂混凝土的自生体积变形值约有15%的下降。

结合西安市某大型污水处理厂生物池的结构特点,介绍了该工程大体积混凝土施工过程中温度裂缝的控制措施,以及所采取的测温方法。

通过室内和现场测试试验,研究了高贝利特水泥(以下简称HBC)和中热水泥分别配制水工大体积混凝土时对混凝土性能的影响。试验结果表明:HBC的早期强度较低、极限拉伸值小于中热水泥,但后期性能改善较明显,90d龄期时混凝土的抗拉强度和极限拉伸值等性能达到或超过中热水泥的水平。同时HBC配制的水工大体积混凝土具有较好的抗裂性和抗冻性,并且其抗硫酸盐侵蚀性能和28d龄期后的抗折强度均优于中热水泥,而其干缩率、绝热温升等都小于中热水泥混凝土。