在混凝土的凝結(jié)硬化和使用過程中，由于膠凝材料的水化、溫度變化以及失水干燥等原因，常常會產(chǎn)生體積收縮。在實際結(jié)構(gòu)中，這種體積收縮往往受到外界約束的限制，并產(chǎn)生收縮應(yīng)力。
由于混凝土的抗拉強度很低，這種收縮應(yīng)力可能超過其抗拉強度，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。控制混凝土中裂縫的產(chǎn)生和擴展一直是結(jié)構(gòu)施工，尤其是大體積混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量控制的重要組成部分。在混凝土制備時摻加混凝土膨脹劑是一種常見的控制裂縫產(chǎn)生的手段。膨脹劑與水和其它水泥組分反應(yīng)的產(chǎn)物，可以在混凝土凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生一定的體積膨脹，補償混凝土的收縮，甚至在外界約束條件下形成一定的預(yù)應(yīng)力，避免裂縫的產(chǎn)生。
傳統(tǒng)的硫鋁酸鈣型及氧化鈣型膨脹劑在實際應(yīng)用中存在一些不足。硫鋁酸鈣型膨脹劑存在膨脹可調(diào)性差、長期體積穩(wěn)定性不良的問題。氧化鈣型膨脹劑也存在膨脹過快，膨脹速度無法調(diào)節(jié)的缺點，而且其膨脹產(chǎn)物氫氧化鈣對混凝土的強度發(fā)展不利。與這兩種膨脹劑相比，氧化鎂型膨脹劑具有水化產(chǎn)物穩(wěn)定、膨脹性能可調(diào)節(jié)、可補償混凝土后期收縮等優(yōu)勢，因而逐漸受到越來越多的研究者和施工技術(shù)人員的關(guān)注。
氧化鎂膨脹劑通過在水泥漿體中水化生成氫氧化鎂產(chǎn)生膨脹：
MgO+H2O→Mg(OH)2
氧化鎂遇水溶解，Mg2+進入孔隙溶液中，隨后在氧化鎂顆粒表面，或擴散一段距離后在氧化鎂周邊孔隙壁表面結(jié)晶生成氫氧化鎂晶體。氫氧化鎂晶體相互擠壓，推開孔隙，并形成宏觀膨脹。氫氧化鎂的分解溫度高達350℃，基本不與水泥漿體中的其它組分發(fā)生反應(yīng)。因此，摻加氧化鎂膨脹劑的混凝土一旦產(chǎn)生膨脹便不易發(fā)生倒縮，體積穩(wěn)定性較好。
從20世紀70年代初，中國專家最早開始了對MgO混凝土筑壩技術(shù)的研究。氧化鎂作為混凝土膨脹劑第1次在工程中被成功應(yīng)用，是在1975年，中國吉林省的白山水壩建設(shè)中使用了氧化鎂含量5%的高鎂水泥，取得了非常好的效果，有效地補償了大壩的收縮，沒有產(chǎn)生裂縫，在后期也沒有產(chǎn)生體積回縮或超膨脹的現(xiàn)象。自此，國內(nèi)的許多水工結(jié)構(gòu)都采用了高鎂水泥來補償大壩基礎(chǔ)混凝土溫降收縮，簡化溫控措施，降低溫控費用，加快施工進程。李承木對使用時間長達10a及20a的外摻輕燒MgO和內(nèi)含MgO水泥混凝土進行了試驗研究，并結(jié)合大量使用氧化鎂作為抗裂劑的水工建筑物的工程實際情況，闡明了MgO混凝土的長期力學性質(zhì)是安定的，長期體積穩(wěn)定性是良好的。
在工程實踐中，常有因為錯誤地選擇了氧化鎂膨脹劑的活性和摻量，不能很好地補償混凝土的收縮、無法有效控制結(jié)構(gòu)裂縫的情況出現(xiàn)，這使得許多人對于氧化鎂膨脹劑的有效性存在懷疑。再伴隨著對于氧化鎂膨脹劑可能造成混凝土后期安定性不良的隱憂，氧化鎂膨脹劑的推廣因而受到阻礙。
目前，氧化鎂膨脹劑的研究還主要集中在一般規(guī)律層面，對于摻加氧化鎂的混凝土變形性能的研究還比較少，可供工程人員參考的結(jié)果不多，這也制約了氧化鎂膨脹劑的合理使用。曹豐澤等研究了氧化鎂膨脹劑的摻量和活性對其在漿體中水化速率影響的一般規(guī)律，結(jié)果表明，在水泥漿體中，氧化鎂含量越低，活性越低，則水化速率越慢。且對于相同摻量的氧化鎂水化活性越高，膨脹總量越低。但文獻中的研究主要側(cè)重于氧化鎂水化的一般規(guī)律，對于含氧化鎂混凝土的膨脹性能并未涉及。本研究通過向混凝土中外摻不同活性、劑量的氧化鎂膨脹劑，測定所制備的補償收縮混凝土在不同養(yǎng)護條件下的限制膨脹率，并結(jié)合混凝土強度發(fā)展和絕熱溫升曲線，膠砂試件的限制及自由膨脹率，研究氧化鎂膨脹劑對于混凝土變形性能，尤其是中長期變形性能的影響。
文章來源：中國混凝土網(wǎng)
