文献综述

1.引言

过去的100年里，我国的基础工程以惊人的速度发展，尤其是近20年来更加盛况空前，基于我国当前宏观发展的态势，在未来20~30年内基础设施建设必然将持续高涨。在我国，由于城市化需要，改善农民生活水平是当前举国上下关注的重大问题，有效措施之一就是将一部分农民迁移到城市，为此必需修建相应的住宅、商业用房、学校、通讯、交通和医疗、运动等基础设施，水泥混凝土用量必将大增。如此，混凝土的耐久性问题就显得尤为重要。其中，混凝土材料的收缩是引起其开裂的主要原因之一，严重影响混凝土的耐久性能，甚至危害建筑工程的安全性。在做好基础混凝土温度控制的同时， 选择适宜品种的膨胀剂，可以很有效地控制混凝土的变形，减少收缩开裂的问题，提高混凝土的结构耐久性能和建筑物的质量。

不同种类的膨胀剂对混凝土的补偿收缩效果有很大不同。氧化钙类和硫铝酸钙类( AFt )可以补偿混凝土的早期收缩，但分别在28d 和60d后就会出现后期收缩问题。水泥品种、养护条件之类的问题对膨胀剂的膨胀效果也有不同的影响。而掺氧化镁类膨胀剂的混凝土没有出现后期收缩现象，比较适合水工大体积混凝土工程。氧化镁膨胀剂具有水化需水少、水化活性与膨胀性能可调控的优点，在防止混凝土收缩开裂领域具有巨大的潜力。多年来，氧化镁膨胀剂主要用于补偿大体积混凝土的后期温降收缩。但是，由于高活性氧化镁在早期水化较快，往往会引起新拌混凝土的工作性能劣化，如坍落度损失增大。为此，本课题拟通过碳化的方式在氧化镁颗粒表面形成碳化产物薄层，从而使氧化镁在与水拌合的早期反应速度变缓，达到改善混凝土早期工作性的目的。

2.氧化镁膨化剂的研究概述

2.1氧化镁膨化剂的发展历史

20 世纪 70 年代初，我国专家开始了对 MgO混凝土筑坝技术的研究，利用高镁水泥中 MgO水化产生的延迟膨胀，补偿大坝基础混凝土温降收缩，简化温控措施，降低温控费用，节约工程投资，加快施工进程。为解决高镁水泥受料源条件的限制及更好控制 MgO 的质量，研究者通过单独煅烧菱镁矿制备成作为外掺使用的 MgO 膨胀剂，并在此基础上发展了外掺 MgO 混凝土筑坝技术。此外，还研究了煅烧白云石、蛇纹石等含镁矿物来制备 MgO 膨胀剂。

2.2 碳化氧化镁膨化剂的发展现状

MgO的膨胀机理：MgO混凝土的自生体积膨胀，实质上是水泥结石产生的体积膨胀，骨料本身并未膨胀。邓敏、崔雪华、唐明述等人通过多年研究后认为，经过高温煅烧的方镁石（MgO晶体）水化作用很缓慢，在水化生成Mg(OH)₂过程中引起的自生体积膨胀出现得较迟；由MgO水化而来的Mg(OH)₂晶体的形成和发展，是水泥石产生延迟性膨胀的源泉；MgO水泥结石的膨胀能来自于Mg(OH)₂晶体的吸水肿胀力和结晶生长压力，在水化早期，由于Mg(OH)₂晶体很细小，晶体的吸水肿胀力是水泥结石膨胀的主要动力，随着Mg(OH)₂晶体的长大，晶体的结晶生长压力转变为膨胀的主要动力，这样MgO就出现了延迟膨胀，跟其他膨胀剂的短暂膨胀相比，MgO膨胀剂的优势就显现出来了。

掺加MgO膨胀剂后，混凝土的力学性能、变形性能、耐久性能和热学性能都有所提高。因此也就提高了混凝土的耐久性，延长了混凝土的使用寿命，降低了维修成本。