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混凝土添加剂

氧化镁膨胀剂

相对于两者,氧化镁膨胀剂水化产物稳定,膨胀性能可调,能较好地补偿混凝土后期收缩等优点,已日益引起国内外学者和工程技术人员的重视。氧化镁膨胀剂是由水合形成的,由水合形成的氢氧化镁:所以,掺加氧化镁膨胀剂的混凝土在产生膨胀后不容易发生倒缩[12],体积稳定性更好。

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由于胶凝材料的水化、温度变化、失水、干燥等原因,在混凝土的冷凝硬化和使用过程中经常发生体积收缩。实际上,这种体积收缩常受外部约束的限制,并且会产生收缩应力。

当抗拉强度较低时,这种收缩应力会超过其抗拉强度,从而引起混凝土结构开裂。在施工中,控制混凝土裂缝的产生与蔓延,一直是结构施工,特别是大体积混凝土结构施工质量控制的重要环节[1–2]。对混凝土进行配制时,掺加膨胀剂是常用的裂缝控制方法。膨胀剂与水及其他水泥成分反应的产物,可使混凝土在其凝结、硬化时产生一定的体积膨胀,补偿混凝土收缩,甚至在外界约束下形成一定的预应力,避免裂缝的产生[3-6]。

常规的硫酸铝酸钙型和氧化钙型膨胀剂在实际应用中存在着一些不足[7]。钙硫铝酸盐膨胀剂长期存在膨胀可调性差和体积稳定性差[8-9]。氧化钙型膨胀剂还存在膨胀过快、膨胀速度不能调节等缺点,且膨胀产物氢氧化钙不利于混凝土的强度发展。相对于两者,氧化镁膨胀剂水化产物稳定,膨胀性能可调,能较好地补偿混凝土后期收缩等优点,已日益引起国内外学者和工程技术人员的重视。

氧化镁膨胀剂是由水合形成的,由水合形成的氢氧化镁:

MgO+H2O→Mg(OH)2(1)

氧化镁在水溶解时,Mg2+进入孔隙溶液中,然后经过一定距离的扩散,在氧化镁周围孔壁表面结晶形成氢氧化镁晶体。氢氧化镁晶体彼此挤压,推开孔隙,形成宏观膨胀[10-11]。结果表明,水泥浆分解温度高达350℃,与水泥浆中其他成分基本没有反应。所以,掺加氧化镁膨胀剂的混凝土在产生膨胀后不容易发生倒缩[12],体积稳定性更好。

20世纪70年代初,中国专家学者对MgO混凝土筑坝技术进行研究[13]。在1975年,中国吉林省的白山水坝建设中,氧化镁作为混凝土膨胀剂在个工程中获得成功应用,其高镁量为5%,试验结果表明,该方法能有效地补偿坝体收缩,不产生裂缝,不产生后期体积缩水和超胀量。此后,我国的很多水工建筑物都使用高镁水来补偿坝基混凝土的温降收缩,简化控温措施,减少控温费用,加快施工进度[14]。对以氧化镁为抗裂剂的水工建筑物外掺轻烧MgO和加MgO水泥混凝土进行了试验研究,并结合大量使用氧化镁作为抗裂剂的水工建筑工程实际情况,指出MgO混凝土的长期力学性能稳定,长期体积稳定性较好。

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