摘 要

微膨胀混凝土是指在普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到防治混凝土裂缝，提高混凝土性能的目的。混凝土收缩开裂问题是当代的一个重大问题，过去钙矾石膨胀剂虽然能提高混凝土的许多性能，但在混凝土收缩开裂问题上人存在局限。本文采用氧化镁膨胀剂，利用氧化镁的膨胀特性补偿混凝土收缩问题。

本课题主要研究氧化镁微膨胀混凝土的体积稳定性及其抗压强度，通过采用不同掺量的膨胀剂研究氧化镁微膨胀混凝土的体积稳定性及抗压强度。氧化镁膨胀剂的掺量分别是0%、5%、8%、10%。通过新标准比长仪测量氧化镁微膨胀混凝土的长度，计算其膨胀率，通过TYE-2000C型压力试验机研究其抗压强度。

根据研究发现掺加5%和8%膨胀剂的混凝土抗压强度有所提高，而10%掺量的混凝土强度与不掺膨胀剂的相比差距不大甚至偏小，说明较大掺量的膨胀剂可能降低抗压强度，关于氧化镁微膨胀混凝土的体积稳定性方面，10%掺量的混凝土膨胀率较5%和8%明显提高，但远超于不掺膨胀剂的混凝土的收缩，所以在解决实际问题时要注意控制膨胀剂掺量。

关键词：氧化镁；膨胀率；抗压强度 ；体积稳定性

Study on Volume Stability of Magnesium Oxide Micro-expansive Concrete

ABSTRACT

Micro-expansive concrete refers to adding a certain amount of expansive agent to ordinary concrete, so that concrete can expand to a certain extent depending on the effect of expansive agent during hydration, thus making up for the shrinkage of concrete, preventing concrete cracks and improving the performance of concrete. Shrinkage and cracking of concrete is a major problem in the contemporary era. Although ettringite expansive agent can improve many properties of concrete in the past, there are limitations in shrinkage and cracking of concrete. In this paper, magnesium oxide expansive agent is used to compensate the shrinkage of concrete by its expansion characteristics.

This topic mainly studies the volume stability and compressive strength of magnesium oxide micro-expansive concrete, and studies the volume stability and compressive strength of magnesium oxide micro-expansive concrete by using different amounts of expansive agents. The content of magnesium oxide expansive agent is 0%, 5%, 8% and 10% respectively. The new standard comparator is used to measure the length of magnesium oxide micro-expansive concrete, calculate its expansion rate and study its compressive strength through TYE-2000C compression testing machine.

According to the study found that adding 5% and 8% to the improvement of compressive strength of concrete expansive agent and 10% before and after concrete strength of the expansive agent is even smaller than the gap, that large dosage of expansion agent can reduce the compressive strength, about micro expansive concrete volume stability of magnesium content of concrete expansive rate is 10% to 5% and 8% increased significantly, but far beyond don't mix the shrinkage of concrete expansion agent and so on to solve practical problems need to pay attention to control the dosage of expansive agent.

Key words: magnesium oxide; Expansion rate; Compressive strength; Volume stability

目 录

1 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2国内外研究状况 2

1.2.1 氧化镁的研究起源 2

1.2.2氧化镁膨胀剂的膨胀机理 2

1.2.3氧化镁膨胀剂的制备 2

1.2.4氧化镁膨胀剂的性能 2

1.2.5氧化镁膨胀剂对混凝土性能的影响 3

1.3 目前研究存在的问题 4

1.3.1关于氧化镁膨胀剂使用的调控设计规范不足 4

1.3.2关于氧化镁膨胀剂对混凝土体积安定性研究的不足 4

1.3.3关于膨胀剂的生产问题 5

1.4 本课题研究内容 5

1.5 技术路线图 5

2 氧化镁微膨胀混凝土原材料及配合比设计 7

2.1 原材料 7

2.1.1 石子 7

2.1.2 水 7

2.1.3 砂子 7

2.1.4 水泥 7

2.1.5 膨胀剂 8

2.1.6 减水剂 9

2.2 实验设备 10

2.2.1 筛分机 10

2.2.2 模具 11

2.2.3 电子天平 11

2.2.4 搅拌机 12

2.2.5 振实台 12

2.2.6 新标准比长仪 13

2.2.7 抗压强度试验机 14

2.2.8 实验室及养护室 16

2.3 配合比设计 16

2.4 抗压实验的实验方法 16

2.5 体积稳定性实验的实验方法 18

2.6 试验过程 19

2.6.1 材料的称取 19

2.6.2 搅拌 21

2.6.3 试件成型 21

2.6.4 脱模 23

2.6.5 混凝土试件的养护 24

2.7 本章小结 25

3 实验结果与分析 26

3.1 抗压强度试验 26

3.1.1实验方案 26

3.1.2实验数据 26

3.1.2 实验结果对比分析 27

3.2 体积稳定性实验 27

3.2.1 实验方案 27

3.2.2 实验数据 27

3.2.3 实验结果对比分析 34

3.2.4本章小结 34

4 结论与展望 36

4.1 结论 36

4.2 展望 36

致 谢 38

参考文献 39

1 绪论

1.1研究背景和意义

在当代社会，各种工程上混凝土的应用广泛，混凝土是工程中必不可少的材料，但人们慢慢认识到普通混凝土在使用后存在收缩等问题，导致混凝土开裂。混凝土开裂问题也开始引起了人们的关注，国内许多地方比如北京、苏州、浙江等地频频出现混凝土工程裂缝问题。裂缝问题无疑是阻碍了混凝土结构的进一步发展，它不仅影响混凝土的美观，用于建筑时给人视觉上不爽，还降低抗腐蚀性、耐久性等，甚至会影响结构的抗压能力和正常使用，从而造成结构漏水，环境中有害介质会侵蚀结构，加速钢筋锈蚀等问题。 面对此问题，人们思考是否有这样一种水泥，在成型硬化时会产生一定的膨胀，从而达到补偿混凝土的收缩的效果。

从上个世纪开始，钙矾石膨胀剂的应用技术逐渐成熟，但这种膨胀剂在解决混凝土收缩开裂问题上，仍存在较大的局限性。

关于钙矾石膨胀剂的缺陷，在此列出以下几点：（1）水化速度较快，膨胀时几乎不可控，因此，在实际工程中不能根据混凝土的收缩特点来调控膨胀性能；（2）钙矾石在70摄氏度左右就会分解，在干燥环境下，钙矾石不稳定，易脱水，而且钙矾石在水化后产物的物理和化学性质是不稳定的。（3）钙矾石在形成时需要大量的水，所以在养护时，对湿度要求很高，而对于现代混凝土养护程度来说，钙矾石的养护湿度难以做到；（4）钙矾石在受压力水作用下，是不稳定的，会导致膨胀应力不足，存在一定的风险^[1]。因此，钙矾石膨胀剂的本质属性决定了它的膨胀性能在许多工程的应用上存在诸多不适应性，如果要人为弥补钙矾石膨胀剂的缺陷肯定是勉为其难。然而混凝土施工技术不能因此而停止步伐，于是人们自然的开始寻找新的膨胀剂。

1980年，有一位专家提出了一个想法：由于氧化镁的膨胀特性，可将氧化镁用作膨胀添加剂，掺入大体积混凝土，利用其水化膨胀产生的化学应力补偿大体积混凝土的温降收缩应力，但此研究只停留在实验室。后来根据研究发现，氧化镁膨胀剂相比钙矾石膨胀剂具有水化需水量少、水化产物物理化学性质稳定，膨胀过程可调控的优点，能够解决不同类型混凝土收缩开裂问题，具有重要的研究意义和工程应用价值^[2]。