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混凝土用氧化鎂膨脹劑標準|氧化鎂膨脹劑檢測報告
2020年7月27日
混凝土用氧化鎂膨脹劑標準，混凝土用氧化鎂膨脹劑
檢測報告，我國水利電力規劃設計總院于1995年制定了《MgO微膨脹混凝土筑壩技術暫行規程及編制說明》，這對MgO膨脹劑在大壩混凝土的應用有指導意義。迄今MgO膨脹劑已經在全國三十幾座水利工程中得到成功應用，應用部位主要有重力壩基礎約束區、碾壓混凝土壩墊層、大壩基礎、導流洞、導流底孔和中型拱壩全壩段等，外摻MgO混凝土用量約100多萬m3
, MgO摻量為2.0%～5.5% 。專家們認為，今后應在如下幾個方面開展工作：
（1）目前我國MgO膨脹劑生產工藝比較落后，無法滿足大規模連續生產的要求，產品質量波動較大。因此，函待解決MgO選用何種窯型，何種生產工藝的問題。
（2）進一步深入關于MgO膨脹劑膨脹機理與膨脹調控機制的研究，完善MgO膨脹劑膨脹性能調控與設計原理。
（3）提出科學評估摻MgO膨脹劑混凝土安定性的方法和標準。
（4）加快制定MgO膨脹劑產品標準。
然而，對于一般工民建結構，設計等級為C30～C40，厚度為1m～3m大體積混凝土。水泥用量較高，混凝土澆筑后2d～3d，內部溫度達50℃～80℃，一般經7d～14d，溫度降至常溫。如果用MgO膨脹劑補償冷縮，就可能出問題。為什么？如上述試驗結果表明，混凝土澆筑14d后，其溫度降至常溫，MgO在20℃下水化十分緩慢，1年后仍產生膨脹，此間混凝土彈性模量不斷增高，后期積累的膨脹量，就會產生很大的膨脹應力，可能導致混凝土結構開裂，這樣的失敗事例曾發生過。所以，國內外水泥標準中，大都規定MgO≤5%。由于工民建結構大體積混凝土在體量上、水化熱溫降速率與大壩混凝土有很大區別，筆者認為，MgO膨脹劑不適用于工民建結構大體積混凝土的裂縫控制，只適用于混凝土的筑壩工程。鑒于MgO膨脹劑的特殊性，因此，在《混凝土膨脹劑》國家標準中，沒有把MgO膨脹劑列入其中。
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延遲型雙膨脹劑的研究1975年，中國工程院吳中偉院士在他的《補償收縮混凝土》專著中提出了冷縮和干縮聯合補償模型。他認為“采用水化熱低又有一定膨脹性能的補償收縮混凝土，同時加以適當的溫度控制，有可能經濟合理且有效地解決大體積混凝土的冷縮和干縮問題！睘榇，1989年，中國建材院在UEA膨脹劑研究的基礎上，與長江科學院聯合研制，開發低熱抗裂劑(LHEA)。其目標是研制一種生產工藝簡單，成本較低，具有低熱微膨脹的混凝土外加劑。它是由可延遲膨脹的明礬石、高嶺土和石膏等原料配制而成。但是，由于研究經費等問題，該課題中途停止。我國著名大壩建筑專家吳來峰、儲傳英、張錫祥在1987年發表了《建壩新途徑》專著，介紹了利用補償收縮混凝土筑壩新技術。他們認為，在水工方面，根據大壩混凝土溫降收縮的規律，應重點研究膨脹期后延的雙膨脹混凝土，在7d～15d具有150×10-6左右的微應變和在30d～90d之間具有150×10-6微應變。這樣，早期膨脹可以防止混凝土受溫度沖擊形成的表面裂縫、后期膨脹，可以防止大壩混凝土緩慢溫降產生的溫差裂縫。根據專家們的意見，1995年，我院與中國水利電力科學研究院簽定也聯合研制延遲型雙膨脹型混凝土膨脹劑(DEA)，并向水電部申報科研基金。DEA膨脹劑由游寶坤、王棟民等負責研究，我們采用明礬石、石膏和輕燒氧化鎂等原料配制，在實驗室進行系統試驗，基本達到了預期目標，天然明礬石和石膏形成鈣礬石作為早期膨脹源，Mg
(OH)2作為后期膨脹源，達到雙膨脹的效果(見圖3)。明礬石主要礦物是硫鋁酸鉀(鈉)K2SO4· A12(SO4)3·
4A1(OH)3，其溶解速度較慢，在Ca(OH)2和CaSO4激發下，水化形成鈣礬石。其反應式：經研究表明，在常溫下，明礬石與石膏形成鈣礬石的速率較慢，膨脹期穩定期達(5～6)月，但在30℃～50℃溫度環境中，其水化速度加快，7d～28d是主要膨脹期，成為大壩混凝土的早期膨脹源。而輕燒MgO水化形成的Mg(OH)2，其水化速度延慢，在7d前基本不膨脹，在30℃～50℃水化環境中，膨脹逐漸增加，持續到3月至1年，補償大壩混凝土的溫降收縮。試驗證明，以明礬石、石膏和MgO組成的雙膨脹劑的混凝土的補償收縮效果比單膨脹的MgO膨脹劑更好，由于DEA中MgO含量為20%～30%，以10%DEA摻入混凝土中，MgO含量為2%～3%，不存在MgO水化后期的安定性問題，而明礬石和石膏為天然原料，生產工藝簡單，生產比MgO的低。遺憾的是，延遲型雙膨脹混凝土膨脹劑(DEA)研發課題沒有被水電部科技部批準，由于缺乏資金，終止了研究。但是，我們認為：DEA作為改進型的MgO膨脹劑，值得進一步研究和開發。
4 結語
現代混凝土壩設計理論與施工方法，它以“柱狀法”為特點，分層分倉澆筑，降溫措施復雜，施工周期長。1970年，在美國召開的大壩施工會議上，提出了采用具有膨脹性的混凝土解決大壩溫度控制的新設想，但至今尚未見到國外研究成果或實例。1980年后，我國科研院校與水電工程界合作，先后研制成功低熱微膨脹水泥，雙膨脹水泥和MgO膨脹劑，開創了補償收縮混凝土筑壩新技術，在國內推廣應用。尤其MgO膨脹應用方興未艾。本文的評述不一定全面，筆者提出MgO膨脹劑不適用于工民建結構大體積的理由，希望引起注意，同時，提出了延遲型雙膨脹劑(DEA)的初步研究成果，值得進一步研究和開發。
關鍵字：混凝土用氧化鎂膨脹劑
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