夏 彪

Cement and concrete production 水泥与混凝土生产

地下工程混凝土结构自防水中氧化镁膨胀剂的应用

夏 彪

（湖南高速铁路职业技术学院 421002）

对于地下工程自防水处理工作来说，借助氧化镁，膨胀剂能够更好的收缩混凝土，同时优化其配比，在监测设备的整体监控下完成施工过程，确保施工质量，起到较好的抗裂防水效果。氧化镁膨胀剂的性能优异，能够避免混凝土出现强烈的收缩，在混凝土稳定之后仍然处于膨胀状态。本文从氧化镁膨胀剂和混凝土结构的特点入手，分析氧化镁膨胀剂的质量控制手段，并且具体阐述了在地下工程混凝土结构自防水中的应用，通过施工过程的描述分析其裂缝控制的效果，希望本文的研究对相关工作有所帮助。

地下工程；混凝土结构；自防水；氧化镁膨胀剂

0 前言

混凝土结构自防水是地下工程的基本防水要求，其他的防水层措施都需要在此基础上发挥效用，因此做好自防水需要满足混凝土本身的需求，同时灌注混凝土在后续出现的裂缝、收缩等，从设计到施工阶段都需要做好各个细节的防水处理。一般来说会选择在混凝土结构中增加后浇带，但是对于地下工程结构来说，仍然增加了安全隐患，极易出现防水破损渗漏问题。通过大量的工程实践可以看出，防水混凝土首先需要避免出现裂缝，这样才能够起到良好的防渗水效果，而普通的防水混凝土并不具有良好的抗裂功能，一旦发生收缩就会出现裂缝，影响防水功能，因此需要选择具有微膨胀功能的防水混凝土。氧化镁膨胀剂在应用过程中能够利用混凝土的限制膨胀来补偿其收缩，解决混凝土裂缝问题。应用氧化镁膨胀剂之后，混凝土的防渗等级明显提升，能够起到较好的抗裂效果。

1 氧化镁膨胀剂及混凝土工程的特点

氧化镁膨胀剂加入到混凝土之后，在多个工程中加以应用，能够起到较好的防渗效果，具有延迟微膨胀的特点，借助这一特点提高了混凝土的抗裂能力，同时也能够提高整体的工程质量，避免花费较高的成本。在最初，氧化镁并不是作为膨胀剂使用，反之，人们认为氧化镁会影响混凝土的质量，一旦添加的氧化镁含量过多，会直接影响到水泥的稳定性，计入影响到混凝土结构。因此，一般来说，硝酸盐水泥中本身就含有氧化镁，但是为了整体的混凝土质量考虑，在混凝土中的氧化镁的含量不能超过5%，尽可能降低氧化镁的含量，更不用说去再次添加氧化镁。不过经过后续的观测研究可以看出，在具体施工过程中，尽管昼夜温差较大，在后续运行之后也并没有发生显著的漏水现象，通过资料调查可以看出，在温度降低阶段，产生了体积变形，这一变形与混凝土体积的收缩相互抵销，进而避免了工程出现裂缝。在后续也通过了一系列的工程实例证明这一现象并非偶然出现的，于是技术人员在此基础之上在混凝土中添加氧化镁膨胀剂，借助其微膨胀性的特点来抵消温度降低时混凝土的收缩，这也改变了原本的控制速度，在原本控制混凝土收缩裂缝出现的主要方式是通过温度的调节，而如今借助氧化镁膨胀剂的天价也可以达到这一效果。大体积混凝土本身的热传导性能并不好，在散热时花费的时间较长，因此膨胀剂的添加需要能够具有一定的延迟效果，储存更多的能力，如果膨胀变形发生时间过早，那么混凝土本身的弹性较低，抵销效果并不明显，对此需要在氧化镁膨胀剂中添加一些掺合料，能够延迟其膨胀变形时间。

2 氧化镁膨胀剂的质量控制

2.1 质量指标

一般氧化镁膨胀剂的质量衡量指标包括纯度、氧化钙含量、细度、氧化硅含量等，根据具体的工程要求，对于氧化镁质量指标要求如表1所示。

表1 氧化镁技术要求

2.2 生产质量控制

在氧化镁膨胀剂生产过程中，原材料的选择以及后续的煅烧过程会影响到其整体的质量，对此需要严格控制这些参数，以便于能够控制氧化镁膨胀剂的生产质量。

（1）原材料

从原材料的角度来看，氧化镁膨胀剂的原材料主要是菱镁矿，一般来说，留美框中氧化镁的含量大概在50%左右，在生产实际中，氧化镁膨胀剂的纯度需要在90%以上，这就要求菱镁矿其氧化镁的含量需要在46%以上。菱镁矿数量并不多，尤其是对于菱镁矿，氧化镁含量有较高的要求，一般符合要求的菱镁矿主要分布在辽宁省，但是由于菱镁矿本身资源有限，对于开采和后续运输也有着较大的限制，因此氧化镁膨胀剂的生产难度较高。在此基础上，需要做好新材料和新工艺的研发，尽可能降低对菱镁矿的要求，在不影响氧化镁膨胀剂质量的基础之上，能够满足工程建设的要求。

（2）煅烧

氧化镁膨胀剂的生产主要是菱镁矿进行煅烧一班，规模化生产需要在反射窑和回转窑中来完成，这种煅烧而产生的氧化镁能够满足工程混凝土的施工要求。最初受到外部条件的影响，一般都在反射游中完成，氧化镁膨胀剂的生产需要在特定厂家来完成，但从理论上来看，回转窑中生产的氧化镁膨胀剂质量更好，但是其成本较高、经过研究可以看出，回转窑中氧化镁膨胀剂的自生体积变形明显，与反射窑相比更大，从工程技术要求的角度来看，最好选择回转窑煅烧。氧化镁的活性离不开煅烧温度参数的影响，从这一角度来看，氧化镁膨胀剂在煅烧时，根据温度的不同可以分为不同的煅烧形态，一般来说，那会儿材料需要煅烧温度高于1600℃，而在一些建材，轻工，化工等领域应用氧化镁则需要煅烧温度低于1100℃。氧化镁膨胀剂本身的质量会直接影响到工程的质量，尽管目前在实际应用中有很多添加氧化镁膨胀剂的成功案例，但是由于氧化镁本身生产质量并不稳定，再加上长期使用会又影响混凝土质量的风险，在一般的关键性工程中仍然不会选择这一技术手段。

3 氧化镁膨胀剂在地下工程及混凝土结构自防水中的应用

借助具体的工程项目具体阐述氧化镁膨胀剂的应用过程，能够更好地总结应用经验，为之后的应用提供一些参考和借鉴。

3.1 工程概况

本次选择的应用工程为住宅区的地下室项目建设地下室总建筑面积22000m3，其中建筑总长宽高分别为300m，70m，4.5m，具体参数如下：

表2 工程项目参数

3.2 自防水设计

结合工程项目的施工要求以及现有的g地下工程防水要求，在添加氧化镁膨胀剂之后进行混凝土的裂缝控制，并且在这一过程实现混凝土结构本身的自防水，外部图层选择了1.22mm厚聚合物防水涂料，并且在一些节点部位通过结晶材料进行加固处理。在整体的自防水设计时，以自防水为主，同时添加一些外部防水涂料，并且在重点部位做好加强处理。尤其是对于本次地下工程建设来说，整个地下室的长度较长，选择无缝施工，可以利用膨胀加强的或者是施工缝来代替原本的后浇带质量，并不需要添加伸缩缝，从其原理来看，借助膨胀剂能够提高混凝土的收缩能力，并且增加浇筑长度。嗯。根据相关资料调查可以看出，选择合适的收缩混凝土补偿方案，在加强带附近两侧的位置添加氧化镁膨胀剂。地下室底板的长度较长，本身属于超长混凝土结构，按照如今的设计要求，一般需要添加9条后浇带，这样才能够避免出现混凝土裂缝，但是经过设计处理添加氧化镁膨胀剂，可以补偿混凝土的收缩裂缝，完成无缝施工。原本需要最少设计的9条后浇带，而如今则可以改变为3条膨胀加强带,。在原本的基础之上，实现了无缝施工，这样也能够明显缩短了施工时间，避免后续需要对后浇带的一系列细节进行处理，也能够消除渗水隐患，明显提高了工程整体的防水质量。

3.3 施工过程

从原材料的选择上来看，选择的主要原材料为水泥、砂、石、活性掺合料、减水剂和氧化镁膨胀剂，具体配比如表3所示

表3 混凝土配合比 单位kg/m3

在后续的施工过程中，为了确保氧化镁膨胀剂能够发挥作用，需要严格控制后续的施工环节。在底板和侧墙浇筑时，底板浇筑需要从两侧向中间膨胀加强带方向依次完成浇筑过程，并且在施工缝位置安治水钢板，避免混凝土结构根部腐蚀，浇筑完成之后进行一次抹面和收光，然后三小时之内完成二次抹面。侧墙在浇筑时需要控制混凝土的浇筑时间，需要在混凝土初凝时间之内充分振捣之后完成浇筑，避免在施工时出现麻面。混凝土内部温度和周边环境温度差值在15℃以内，是可以拆除模板，根据具体的施工地点要求，一般侧墙拆模板的时间在2天左右，后续需要在七天以上的养护时间通过人工洒水的方式来做好混凝土的养护。为了更好地做好温度监测工作，需要在地下工程混凝土结构的底板，侧墙和顶板位置埋设振弦应变计，这样能够测量混凝土的变形以及温度，这样更好的指导后续的模板拆除和养护工作。

3.4 应用效果

施工完成之后，为了更好的分析应用效果，对于施工质量进行观察，在地下工程混凝土结构中添加了氧化镁膨胀剂，其目的是为了抵消混凝土的收缩应力，避免出现裂缝。通过相关参数的观察能够更好的分析应用效果，从混凝土本身的温度变化来看，温度首先身高然后降低，后来接近与外部环境的温度，并且趋于稳定。监管混凝土结构，各个区域由于厚度不一样，在温度变化时也有一定的差别，如果结构厚度较小，那么温度的峰值较低，出现峰值的时间以及降低到外部环境温度的时间也会缩短。混凝土整体仍然处于微膨胀的状态，在钢筋的添加之后，通过适当的微膨胀能够产生预压应力，这样能够抵消混凝土后续温度变化产生的收缩裂缝，避免混凝土出现开裂的情况。地下工程中混凝土外部模板拆除之后，通过后续的观察可以看出，混凝土各个部位均没有出现贯穿性的裂缝，并且通过细节结晶处理之后，三个月之内并没有出现渗水的情况。对此，可以看出添加氧化镁膨胀剂之后，地下工程混凝土裂缝的结构自防水应用效果达到了预期要求。在添加氧化镁膨胀剂之后，能够补充混凝土后续。收缩，同时也能够使得混凝土结构自防水效果良好，起到较好的防渗效果。混凝土结构裂缝防治是一项系统性的工程，需要对其系统把关，以自防水混凝土为主，添加氧化镁膨胀剂，提高了混凝土抗裂性能的基础之上，在外部增加防水涂料，并且在节点做好防水加强处理，这样系统操作能够起到更好的防水效果。

4 结语

综上所述，氧化镁膨胀剂的性能优异，越来越受到人们的认可，氧化镁膨胀剂最初在大体积混凝土中加以应用，并且在一些水利工程中得到了发展，积累了丰富的施工经验，也形成了一系列的施工规范。不仅仅对于氧化镁，膨胀剂本身的质量有所要求，对于一些煅烧参数也有着较为明确的要求，在地下工程中加以应用，通过具体的工程来验证，可以看出这一应用方式切实可行。通过地下工程中氧化镁膨胀剂的添加，可以实现混凝土结构自防水，提高了其防水效果，也能够延长其使用寿命。

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[2]吴鑫,刘登贤,米阳等.新型氧化镁膨胀剂对混凝土耐久性的影响[J].混凝土世界,2020(10):70-74.

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