地下工程混凝土結構自防水中氧化鎂膨脹劑的應用

夏 彪

Cement and concrete production 水泥與混凝土生產

地下工程混凝土結構自防水中氧化鎂膨脹劑的應用

夏 彪

（湖南高速鐵路職業技術學院 421002）

對于地下工程自防水處理工作來說，借助氧化鎂，膨脹劑能夠更好的收縮混凝土，同時優化其配比，在監測設備的整體監控下完成施工過程，確保施工質量，起到較好的抗裂防水效果。氧化鎂膨脹劑的性能優異，能夠避免混凝土出現強烈的收縮，在混凝土穩定之后仍然處于膨脹狀態。本文從氧化鎂膨脹劑和混凝土結構的特點入手，分析氧化鎂膨脹劑的質量控制手段，并且具體闡述了在地下工程混凝土結構自防水中的應用，通過施工過程的描述分析其裂縫控制的效果，希望本文的研究對相關工作有所幫助。

地下工程；混凝土結構；自防水；氧化鎂膨脹劑

0 前言

混凝土結構自防水是地下工程的基本防水要求，其他的防水層措施都需要在此基礎上發揮效用，因此做好自防水需要滿足混凝土本身的需求，同時灌注混凝土在后續出現的裂縫、收縮等，從設計到施工階段都需要做好各個細節的防水處理。一般來說會選擇在混凝土結構中增加后澆帶，但是對于地下工程結構來說，仍然增加了安全隱患，極易出現防水破損滲漏問題。通過大量的工程實踐可以看出，防水混凝土首先需要避免出現裂縫，這樣才能夠起到良好的防滲水效果，而普通的防水混凝土并不具有良好的抗裂功能，一旦發生收縮就會出現裂縫，影響防水功能，因此需要選擇具有微膨脹功能的防水混凝土。氧化鎂膨脹劑在應用過程中能夠利用混凝土的限制膨脹來補償其收縮，解決混凝土裂縫問題。應用氧化鎂膨脹劑之后，混凝土的防滲等級明顯提升，能夠起到較好的抗裂效果。

1 氧化鎂膨脹劑及混凝土工程的特點

氧化鎂膨脹劑加入到混凝土之后，在多個工程中加以應用，能夠起到較好的防滲效果，具有延遲微膨脹的特點，借助這一特點提高了混凝土的抗裂能力，同時也能夠提高整體的工程質量，避免花費較高的成本。在最初，氧化鎂并不是作為膨脹劑使用，反之，人們認為氧化鎂會影響混凝土的質量，一旦添加的氧化鎂含量過多，會直接影響到水泥的穩定性，計入影響到混凝土結構。因此，一般來說，硝酸鹽水泥中本身就含有氧化鎂，但是為了整體的混凝土質量考慮，在混凝土中的氧化鎂的含量不能超過5%，盡可能降低氧化鎂的含量，更不用說去再次添加氧化鎂。不過經過后續的觀測研究可以看出，在具體施工過程中，盡管晝夜溫差較大，在后續運行之后也并沒有發生顯著的漏水現象，通過資料調查可以看出，在溫度降低階段，產生了體積變形，這一變形與混凝土體積的收縮相互抵銷，進而避免了工程出現裂縫。在后續也通過了一系列的工程實例證明這一現象并非偶然出現的，于是技術人員在此基礎之上在混凝土中添加氧化鎂膨脹劑，借助其微膨脹性的特點來抵消溫度降低時混凝土的收縮，這也改變了原本的控制速度，在原本控制混凝土收縮裂縫出現的主要方式是通過溫度的調節，而如今借助氧化鎂膨脹劑的天價也可以達到這一效果。大體積混凝土本身的熱傳導性能并不好，在散熱時花費的時間較長，因此膨脹劑的添加需要能夠具有一定的延遲效果，儲存更多的能力，如果膨脹變形發生時間過早，那么混凝土本身的彈性較低，抵銷效果并不明顯，對此需要在氧化鎂膨脹劑中添加一些摻合料，能夠延遲其膨脹變形時間。

2 氧化鎂膨脹劑的質量控制

2.1 質量指標

一般氧化鎂膨脹劑的質量衡量指標包括純度、氧化鈣含量、細度、氧化硅含量等，根據具體的工程要求，對于氧化鎂質量指標要求如表1所示。

表1 氧化鎂技術要求

2.2 生產質量控制

在氧化鎂膨脹劑生產過程中，原材料的選擇以及后續的煅燒過程會影響到其整體的質量，對此需要嚴格控制這些參數，以便于能夠控制氧化鎂膨脹劑的生產質量。

（1）原材料

從原材料的角度來看，氧化鎂膨脹劑的原材料主要是菱鎂礦，一般來說，留美框中氧化鎂的含量大概在50%左右，在生產實際中，氧化鎂膨脹劑的純度需要在90%以上，這就要求菱鎂礦其氧化鎂的含量需要在46%以上。菱鎂礦數量并不多，尤其是對于菱鎂礦，氧化鎂含量有較高的要求，一般符合要求的菱鎂礦主要分布在遼寧省，但是由于菱鎂礦本身資源有限，對于開采和后續運輸也有著較大的限制，因此氧化鎂膨脹劑的生產難度較高。在此基礎上，需要做好新材料和新工藝的研發，盡可能降低對菱鎂礦的要求，在不影響氧化鎂膨脹劑質量的基礎之上，能夠滿足工程建設的要求。

（2）煅燒

氧化鎂膨脹劑的生產主要是菱鎂礦進行煅燒一班，規模化生產需要在反射窯和回轉窯中來完成，這種煅燒而產生的氧化鎂能夠滿足工程混凝土的施工要求。最初受到外部條件的影響，一般都在反射游中完成，氧化鎂膨脹劑的生產需要在特定廠家來完成，但從理論上來看，回轉窯中生產的氧化鎂膨脹劑質量更好，但是其成本較高、經過研究可以看出，回轉窯中氧化鎂膨脹劑的自生體積變形明顯，與反射窯相比更大，從工程技術要求的角度來看，最好選擇回轉窯煅燒。氧化鎂的活性離不開煅燒溫度參數的影響，從這一角度來看，氧化鎂膨脹劑在煅燒時，根據溫度的不同可以分為不同的煅燒形態，一般來說，那會兒材料需要煅燒溫度高于1600℃，而在一些建材，輕工，化工等領域應用氧化鎂則需要煅燒溫度低于1100℃。氧化鎂膨脹劑本身的質量會直接影響到工程的質量，盡管目前在實際應用中有很多添加氧化鎂膨脹劑的成功案例，但是由于氧化鎂本身生產質量并不穩定，再加上長期使用會又影響混凝土質量的風險，在一般的關鍵性工程中仍然不會選擇這一技術手段。

3 氧化鎂膨脹劑在地下工程及混凝土結構自防水中的應用

借助具體的工程項目具體闡述氧化鎂膨脹劑的應用過程，能夠更好地總結應用經驗，為之后的應用提供一些參考和借鑒。

3.1 工程概況

本次選擇的應用工程為住宅區的地下室項目建設地下室總建筑面積22000m3，其中建筑總長寬高分別為300m，70m，4.5m，具體參數如下：

表2 工程項目參數

3.2 自防水設計

結合工程項目的施工要求以及現有的g地下工程防水要求，在添加氧化鎂膨脹劑之后進行混凝土的裂縫控制，并且在這一過程實現混凝土結構本身的自防水，外部圖層選擇了1.22mm厚聚合物防水涂料，并且在一些節點部位通過結晶材料進行加固處理。在整體的自防水設計時，以自防水為主，同時添加一些外部防水涂料，并且在重點部位做好加強處理。尤其是對于本次地下工程建設來說，整個地下室的長度較長，選擇無縫施工，可以利用膨脹加強的或者是施工縫來代替原本的后澆帶質量，并不需要添加伸縮縫，從其原理來看，借助膨脹劑能夠提高混凝土的收縮能力，并且增加澆筑長度。嗯。根據相關資料調查可以看出，選擇合適的收縮混凝土補償方案，在加強帶附近兩側的位置添加氧化鎂膨脹劑。地下室底板的長度較長，本身屬于超長混凝土結構，按照如今的設計要求，一般需要添加9條后澆帶，這樣才能夠避免出現混凝土裂縫，但是經過設計處理添加氧化鎂膨脹劑，可以補償混凝土的收縮裂縫，完成無縫施工。原本需要最少設計的9條后澆帶，而如今則可以改變為3條膨脹加強帶,。在原本的基礎之上，實現了無縫施工，這樣也能夠明顯縮短了施工時間，避免后續需要對后澆帶的一系列細節進行處理，也能夠消除滲水隱患，明顯提高了工程整體的防水質量。

3.3 施工過程

從原材料的選擇上來看，選擇的主要原材料為水泥、砂、石、活性摻合料、減水劑和氧化鎂膨脹劑，具體配比如表3所示

表3 混凝土配合比 單位kg/m3

在后續的施工過程中，為了確保氧化鎂膨脹劑能夠發揮作用，需要嚴格控制后續的施工環節。在底板和側墻澆筑時，底板澆筑需要從兩側向中間膨脹加強帶方向依次完成澆筑過程，并且在施工縫位置安治水鋼板，避免混凝土結構根部腐蝕，澆筑完成之后進行一次抹面和收光，然后三小時之內完成二次抹面。側墻在澆筑時需要控制混凝土的澆筑時間，需要在混凝土初凝時間之內充分振搗之后完成澆筑，避免在施工時出現麻面。混凝土內部溫度和周邊環境溫度差值在15℃以內，是可以拆除模板，根據具體的施工地點要求，一般側墻拆模板的時間在2天左右，后續需要在七天以上的養護時間通過人工灑水的方式來做好混凝土的養護。為了更好地做好溫度監測工作，需要在地下工程混凝土結構的底板，側墻和頂板位置埋設振弦應變計，這樣能夠測量混凝土的變形以及溫度，這樣更好的指導后續的模板拆除和養護工作。

3.4 應用效果

施工完成之后，為了更好的分析應用效果，對于施工質量進行觀察，在地下工程混凝土結構中添加了氧化鎂膨脹劑，其目的是為了抵消混凝土的收縮應力，避免出現裂縫。通過相關參數的觀察能夠更好的分析應用效果，從混凝土本身的溫度變化來看，溫度首先身高然后降低，后來接近與外部環境的溫度，并且趨于穩定。監管混凝土結構，各個區域由于厚度不一樣，在溫度變化時也有一定的差別，如果結構厚度較小，那么溫度的峰值較低，出現峰值的時間以及降低到外部環境溫度的時間也會縮短。混凝土整體仍然處于微膨脹的狀態，在鋼筋的添加之后，通過適當的微膨脹能夠產生預壓應力，這樣能夠抵消混凝土后續溫度變化產生的收縮裂縫，避免混凝土出現開裂的情況。地下工程中混凝土外部模板拆除之后，通過后續的觀察可以看出，混凝土各個部位均沒有出現貫穿性的裂縫，并且通過細節結晶處理之后，三個月之內并沒有出現滲水的情況。對此，可以看出添加氧化鎂膨脹劑之后，地下工程混凝土裂縫的結構自防水應用效果達到了預期要求。在添加氧化鎂膨脹劑之后，能夠補充混凝土后續。收縮，同時也能夠使得混凝土結構自防水效果良好，起到較好的防滲效果。混凝土結構裂縫防治是一項系統性的工程，需要對其系統把關，以自防水混凝土為主，添加氧化鎂膨脹劑，提高了混凝土抗裂性能的基礎之上，在外部增加防水涂料，并且在節點做好防水加強處理，這樣系統操作能夠起到更好的防水效果。

4 結語

綜上所述，氧化鎂膨脹劑的性能優異，越來越受到人們的認可，氧化鎂膨脹劑最初在大體積混凝土中加以應用，并且在一些水利工程中得到了發展，積累了豐富的施工經驗，也形成了一系列的施工規范。不僅僅對于氧化鎂，膨脹劑本身的質量有所要求，對于一些煅燒參數也有著較為明確的要求，在地下工程中加以應用，通過具體的工程來驗證，可以看出這一應用方式切實可行。通過地下工程中氧化鎂膨脹劑的添加，可以實現混凝土結構自防水，提高了其防水效果，也能夠延長其使用壽命。

[1]韓子華.氧化鎂膨脹劑在地下綜合管廊混凝土裂縫控制中的應用[J].化工管理,2020(30):145-146.

[2]吳鑫,劉登賢,米陽等.新型氧化鎂膨脹劑對混凝土耐久性的影響[J].混凝土世界,2020(10):70-74.

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