水工材料论文
0 引言
在水工大体积混凝土中适当外掺特制的轻烧氧化镁（ MgO） ,可以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土自身的抗裂能力，从而达到简化大体积混凝土温控措施、加快施工进度和节省工程投资的目的[1].目前，确定水工大体积混凝土中 MgO 极限掺量可参照的国家标准为GBT 750-1992《水泥压蒸安定性试验方法》。该方法采用水泥净浆作为压蒸试件，以压蒸膨胀率 0.5%时对应的MgO 掺量作为混凝土中 MgO 的极限掺量。由于水泥净浆不含原级配混凝土中的粗细骨料，当 MgO 掺率相同时，相同体积水泥净浆中 MgO 的绝对含量要比原级配混凝土的多得多，测出的压蒸膨胀率自然多得多，所以大多专家认为用此方法确定的 MgO 极限掺量偏少，或者说过于保守[2].为了提高混凝土中 MgO 的极限掺量，目前除《水泥砂浆安定性试验方法（ 试行） 》[3]规定采用水泥砂浆作为压蒸试件来确定混凝土中 MgO 的极限掺量外，还有广东省地方标准 DB44T 703-2010《外掺氧化镁混凝土不分横缝拱坝技术导则》、贵州省地方标准 DB52T 720-2010《全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术规程》规定采用水泥砂浆或一级配混凝土作为压蒸试件来确定混凝土中 MgO 的极限掺量。但是，水泥砂浆和一级配混凝土这两种试件，哪种用来做压蒸试验更科学合理呢？ 李承木、李万军、金红伟[4 -6]等专家的研究结果表明，利用水泥砂浆和一级配混凝土作为压蒸试件确定的 MgO 极限掺量存在差异。李承木推荐以一级配混凝土作为压蒸试件[5]
.笔者认为，此问题的回答需要进一步研究。为此，试验研究了水泥砂浆试件和一级配混凝土试件在不同 MgO 掺量及不同粉煤灰掺量情况下的压蒸膨胀率，试图找出更适合做压蒸试验的水泥基材料，以期为 MgO 混凝土的研究及应用提供参考资料。
1 原材料与试验方法
1.1 原材料
（ 1） 水泥： 贵州水城拉法基 P·O 42.5 级水泥，密度2.99 gcm3,比表面积 268 m2kg,标准稠度用水量 24.7%,安定性合格，其主要化学成分见表 1.
（ 2） MgO: 辽宁省海城市东方滑镁公司生产的轻烧MgO,纯度 90.2%,密度 3.23 gcm3,化学成分见表 1.
（ 3） 粉煤灰： 贵州野马寨发电厂加工的 II 级粉煤灰，密度 2.45 gcm3,细度（ 0.045 mm 筛筛余） 为 13.55%,需水量比 90.8%,化学成分见表 1.
（ 4） 粗细骨料： 试验所用骨料为贵州某水电站工地的灰岩人工砂石料。人工砂的细度模数为 3.35,颗粒级配良好，属于 I 区粗砂，石粉含量为14.20%.粗骨料由工地加工成直径 5~20 mm 的小石，级配良好，满足水工混凝土用粗骨料的质量要求[7].
（ 5） 外加剂： 试验所用外加剂为萘系高效减水剂，其品质符合现行标准[8].
1.2 试验配合比和试验方法
1.2.1 试验配合比
水泥净浆、水泥砂浆、一级配混凝土的配合比见表 2.
1.2.2 试验方法
水泥净浆的拌制、成型、压蒸和试验数据的处理按照GBT 750-1992《水泥压蒸安定性试验方法》执行； 水泥砂浆的拌制、成型、压蒸和试验数据的处理参照《水泥砂浆安定性试验方法（ 试行） 》[3]执行，用水泥砂浆试件代替水泥净浆试件进行压蒸试验。制作一级配混凝土试件时，是扣除三级配混凝土实际配合比中的中石和大石后再称量其他各种原材料，然后进行拌制和成型。一级配混凝土试件的压蒸、试验数据处理参照贵州省地方标准 DB52T 720-2010《全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术规程》执行。水泥净浆和水泥砂浆试件的尺寸均为25 mm ×25 mm ×280 mm,一级配混凝土试件的尺寸为60 mm ×60 mm ×250 mm,水泥砂浆和一级配混凝土的水灰比均采用三级配混凝土的实际水灰比。
2 试验结果及分析
2.1 试验结果
外掺 MgO 水泥净浆、水泥砂浆、一级配混凝土的压蒸膨胀率结果见表 2,其压蒸膨胀率随着 MgO 掺量变化的过程线见图 1~6.
2.2 试验结果分析
（ 1） 从图 1~6 看到，以压蒸膨胀率不大于 0.5%确定的MgO极限掺量均大于以压蒸膨胀率随 MgO 掺量变化曲线的拐点确定的MgO极限掺量。但是，对应于这两种判定标准，采用水泥砂浆试件和一级配混凝土试件确定的 MgO极限掺量均比采用水泥净浆试件确定的 MgO 极限掺量高。例如，以压蒸膨胀率不大于 0.5%作为混凝土中 MgO极限掺量的判定标准，图 2 显示的未掺粉煤灰的水泥砂浆试件和一级配混凝土试件确定的 MgO 极限掺量分别为 5.2%、6.2%,均比图 1 显示的水泥净浆试件测得的 MgO 极限掺量 2.2%高； 以压蒸膨胀率随 MgO 掺量变化曲线的拐点作为混凝土中 MgO 极限掺量的判定标准，图 2 显示的未掺粉煤灰的水泥砂浆试件和一级配混凝土试件确定的MgO 极限掺量分别为 4.0%、5.0%,均比图 1 显示的水泥净浆试件测得的 MgO 极限掺量 2.0%高。这是因为，试件的压蒸膨胀率除了与 MgO 的掺量有关外，还与单位体积内 MgO 的绝对含量有关[9].显然，相同的 MgO 掺量，由于水泥砂浆试件和一级配混凝土试件中含有骨料，单位体积中 MgO 的绝对含量比水泥净浆试件的少，压蒸膨胀率减小，导致利用水泥砂浆试件和一级配混凝土试件确定的 MgO 极限掺量增大。这再次说明，按照GBT 750-1992《水泥压蒸安定性试验方法》，以水泥净浆作为压蒸试件来确定混凝土中 MgO 的极限掺量显得保守。相比之下，以水泥砂浆或一级配混凝土作为压蒸试件来确定外掺 MgO 混凝土中 MgO 的极限掺量更接近工程实际。