氧化镁膨胀剂对大体积混凝土裂缝控制与应用

城市副中心综合交通枢纽工程存在底板浇筑方量大、施工气温较高、大体积混凝土浇筑等难点,采用M型氧化镁膨胀剂配制补偿收缩混凝土,通过原材料的选择、优化配合比设计、控制绝热温升及施工养护等措施,形成整体性裂缝控制技术,可较大程度降低混凝土开裂风险,保障工程质量。

氧化镁膨胀剂在超长墙体结构裂缝控制中的应用研究

氧化镁膨胀剂的微膨胀性能可较好地补偿混凝土早期温降收缩,在超长墙体结构中具有良好的裂缝控制效果。实体结构监测数据表明,300~400 mm厚墙体结构在木模板带模养护条件下,内部温度在15~24 h到达温峰值,到达温峰值后前3 d的降温速率在5.0~9.3℃/d,在2~5 d内产生早期温降收缩裂缝;超长墙体结构的连续直墙长度越长,裂缝数量越多;在工程实体结构相比普通混凝土,采用氧化镁膨胀剂配制的补偿收缩混凝土30 d内的温度修正后微应变增长了80με~134με,综合微应变值增长了100με~185με。

基于温控型氧化镁膨胀剂的混凝土抗裂性能研究

研究了温控型氧化镁膨胀剂(TME)对混凝土和易性、凝结时间、抗压强度、胶砂限制膨胀率、水化热降低率和工程结构抗裂性的影响。结果表明,外掺TME提高了混凝土的粘聚性,延长了凝结时间,对抗压强度的影响集中在7 d内,对28 d强度无影响;TME对40℃水养胶砂限制膨胀率的影响集中在28 d内,随TME掺量增加而增大;TME能明显降低水泥水化放热率和水泥胶砂温升;掺6%TME显著降低了混凝土裂缝数量,与空白段相比,结构温升降低了5.0℃,14 d膨胀历程终值133.9με,降低开裂温度14.4℃,提高抗裂安全系数62%,对于施工不连续引起的早期裂缝也有显著效果。

氧化镁膨胀剂与纳米二氧化硅协同作用对UHPC性能的影响

研究了氧化镁膨胀剂(MEA)和纳米二氧化硅(NS)对超高性能混凝土(UHPC)的力学性能和早期自收缩的影响,并采用XRD及SEM等对其早期水化反应过程和水化产物进行微观测试。结果表明,MEA和NS的掺入均会降低UHPC的流动性,二者复掺时流动性会进一步降低;掺入MEA会降低不同龄期UHPC的抗压强度,但掺入适量的NS和MEA可以明显改善UHPC的抗压强度及早期自收缩。XRD及SEM微观测试结果表明,NS可有效降低UHPC体系中氢氧化钙含量,复掺0.5%NS和6.0%MEA的UHPC体系结构更为致密,无明显的宏观孔和片状氢氧化钙,使得该UHPC具有良好的体积稳定性和力学性能。

氧化镁膨胀剂研究

氧化镁膨胀剂(MEA)是一种可以有效补偿混凝土收缩的外加剂。系统总结了MEA的制备方法,并对煅烧菱镁矿法制备MEA的影响因素进行了汇总分析,煅烧温度、煅烧时间和初始尺寸是决定MEA水化反应活性的关键因素。同时,概述了将不同活性的MEA添加至普通混凝土或超高性能混凝土(UHPC),MEA对其收缩补偿效果的影响规律,最后对MEA在混凝土中的减缩模型进行了分析,以期为MEA在混凝土尤其是UHPC中的应用提供参考。

脱硫灰理化性质及其氧化膨胀特性分析

随着阴霾问题的加剧,对PM2.5具有协同净化效率的干法脱硫工艺,尤其是具有高效、多污染协同控制的循环流化床干法脱硫(CFB-FGD)工艺,得到了重视和进一步推广,脱硫灰的数量日益增多,已经步入大宗固废行列,其处置方式也引发众多关注。本文通过对循环流化床干法脱硫工艺在几大领域下应用所产生的脱硫灰的理化性质及亚硫酸钙化学反应特性的分析,结合国内外相关研究,结果表明:脱硫灰中的亚硫酸钙在自然条件下和做成产品后皆不会有氧化膨胀问题。但是,如果未能正确使用脱硫灰,可能因为可能含有未水化氧化钙或在后期形成钙矾石引起产品膨胀破坏。因此,只有充分了解和掌握脱硫灰的理化性质,有针对性的预处理及选用合适的综合利用途径和配方,就不会出现“膨胀”问题。

SAP对含氧化镁膨胀剂水泥砂浆早期自愈合性能的影响

为研究超吸水聚合物(SAP)对含氧化镁膨胀剂水泥砂浆早期自愈合性能的影响,在掺氧化镁膨胀剂的水泥砂浆中加入经过预吸水处理的SAP,通过对不同损伤程度下的水泥砂浆抗压强度恢复率、毛细吸水率及超声波脉冲速度(UPV)进行试验分析。研究结果表明:复掺SAP与氧化镁膨胀剂的试件抗压强度恢复率较空白组均提高显著,提高幅度约为30%~43%;预压破坏荷载70%及以下的初始损伤试件,在28d时的毛细吸水率更接近未损伤试件,对预压破坏荷载超过70%的初始损伤试件与未损伤试件的毛细吸水率相差接近20%;相同损伤程度下,复掺SAP与氧化镁膨胀剂的试件UPV恢复率较单掺氧化镁膨胀剂的试件提高了10%左右,且随着氧化镁膨胀剂掺量的增加,UPV的恢复率也更为显著。

氧化镁膨胀剂对UHPC浆体早期孔结构演变的影响

氧化镁膨胀剂(MEA)是一种性能优异的外加剂,可以补偿大体积混凝土收缩。本文采用压汞法(MIP)测试了不同活性水平的MEA对超高性能混凝土(UHPC)浆体1~7 d龄期孔结构演变的影响,并借助SEM及EDS对孔结构演变机理进行了分析。结果表明:颗粒粒径较小的高活性MEA更有利于丰富UHPC的粒径分布,实现基体最紧密堆积;不同活性的MEA均会增加1 d龄期UHPC浆体的孔隙率,但3 d以后各龄期浆体的孔隙率随MEA的掺入而降低,活性越高降低越明显;高活性MEA更有利于细化UHPC浆体3~67 nm的孔径;使用孔隙率及孔结构评价UHPC自收缩应考虑不同龄期的影响;MEA活性越高,水化生成的Mg(OH)_(2)晶体更多,有助于减小孔隙率并优化孔径;使用内掺法会增加硅灰的相对含量,增强硅灰的种子效应和火山灰效应,降低UHPC基体的最终孔隙率。

高活性氧化镁膨胀剂对UHPC性能的影响

利用一种活性反应时间为41 s的高活性氧化镁膨胀剂(MEA)掺入超高性能混凝土(UHPC),研究了其对UHPC工作性能、力学性能和体积稳定性的影响。采用压汞法对孔隙率及孔结构进行了表征,并利用SEM和EDS对硬化砂浆的微观形貌进行了分析。结果表明,高活性MEA会降低UHPC的流动性和力学性能,但可明显改善早期自收缩,MEA的最大掺量不宜超过胶凝材料总量的12%;MEA会降低早龄期UHPC的孔隙率,并细化其孔径,尤其是小于50 nm的孔,这是导致MEA可以补偿UHPC自收缩的重要原因;微观测试结果表明,MEA在原位水化反应生成密实的Mg(OH)2,受到抑制的结晶将产生结晶压力,从而导致体积膨胀;由EDS结果可知,无胶结能力的MEA及其水化产物与水泥浆体的界限随龄期的增长而逐渐模糊,UHPC整体趋于密实。

外掺氧化镁膨胀剂对水工混凝土安定性的影响研究

通过膨胀率以及劈裂抗拉强度研究了不同掺量氧化镁膨胀剂对水工混凝土安定性的影响,并通过绝热温升试验研究了氧化镁膨胀剂与不同强度等级混凝土的匹配性。结果表明:氧化镁掺量以及混凝土龄期的增加会使混凝土的膨胀率逐渐增加。当氧化镁膨胀剂掺量在6%时,不同强度等级混凝土的劈裂抗拉强度比未发生变化,劈裂抗拉强度比均为1.05,混凝土的安定性最好。氧化镁膨胀剂具有良好的分散性,与不同强度等级的混凝土配合比有较好的匹配性。

抗氧化可膨胀石墨及其防火涂料的制备和性能

针对目前含硫可膨胀石墨（EG）抗氧化差等问题，采用最佳工艺：m（石墨）：m（高氯酸）：m（高锰酸钾）：m（乙酸酐）：1：1：0．07：（1～1.4），25℃，3h反应后，再用蔗糖硼酸脂溶液浸渍、脱水、60℃干燥，得到具有抗氧化无硫可膨胀石墨（Anti-O EG）。对Anti-O EG的膨胀性能和添加Anti-O EG的防火涂料的防火隔热性能和炭质层微观结构形态进行了比较分析。结果表明，Anti-O EG在形成致密稳定的抗氧化膨胀炭质层和与聚磷酸铵／季戊四醇／三聚氰胺阻燃剂协同等方面具有突出的优点。

延迟膨胀持续补偿收缩防水混凝土在水池中的应用

为了进一步控制水池防水混凝土的裂缝,阐述钙类膨胀剂的缺点和氧化镁膨胀剂的优点,结合水池防水混凝土的少缝无缝设计理念,提出了水池延迟膨胀持续补偿收缩防水混凝土的概念,论述了延迟膨胀持续补偿收缩防水混凝土的设计及施工要点,并将其应用于某30万t/d净水厂中。应用表明:氧化镁膨胀剂具有延迟膨胀持续补偿收缩的优点,能较好地弥补传统钙类膨胀剂的缺点,其可实现给水排水工程中的水池、泵房类构筑物的无缝少缝设计。可为同类水池、泵房类构筑物的设计提供参考。

镁质膨胀剂微胶囊对砂浆裂缝自修复效果的影响研究

混凝土呈脆性、内部易产生细小裂缝,从而影响混凝土的整体性和耐久性。以氧化镁膨胀剂、硅质材料和水泥为囊芯,硅酸盐材料为囊壁,制备了四种粒径的镁质膨胀剂微胶囊。研究了各粒径微胶囊掺量对砂浆试件抗压强度的影响;以强度恢复率和裂缝面积修复率作为评价指标,探讨了微胶囊对砂浆裂缝自修复性能的影响;采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)对裂缝处自修复物质进行物相和形貌分析,探讨了自修复机理。结果表明,当微胶囊掺量不超过10%时,微胶囊的掺入提升了砂浆试件的抗压强度。当微胶囊掺量为10%、粒径为1.18~2.36mm、二次养护14 d时,宽度0.3 mm以下的裂缝完全修复,裂缝面积修复率达到100%,远高于空白组。结合XRD和SEM分析可知,裂缝修复的主要机理是裂缝中C-S-H凝胶、Ca(OH)_(2)、CaCO_(3)、AFt和Mg(OH)_(2)等高强、微膨胀物质大量生成,有效填充了裂缝空间,促进了裂缝的愈合,从而显著提升了砂浆的耐久性与整体性能。

双效膨胀剂在超长连续无缝混凝土施工中的应用

以福建某超长无缝地下室工程为背景,对超长连续无缝混凝土结构施工技术进行研究,从微观视角对混凝土裂缝产生机理进行阐述,摒弃单一性能的混凝土膨胀剂,通过改进混凝土施工配合比,试配补偿收缩混凝土的方法,同时结合实际工程结构特点,分析合理布置监测点对地下室底板与侧墙的温度及微应变的影响,并进行实时健康监测;探究Ⅱ型硫铝酸钙-氧化镁类双效膨胀剂在超长连续无缝混凝土施工中的作用效果。研究结果表明,混凝土抗裂性能和力学性能均满足实际工程需要,在前期设计阶段,应适当提高混凝土底板中部加强带的膨胀性能等级,以确保补偿收缩混凝土具有良好的抗裂效果。

轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的温度敏感性及其机理分析

为了考察温度对轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响,选取了2种典型煅烧活性的轻烧氧化镁,研究了氧化镁水化速率及掺加氧化镁浆体变形性能的温度敏感性,并从氧化镁水化动力学角度对其机理进行分析.试验结果表明:低活性轻烧氧化镁的水化及膨胀速率显著依赖反应温度,表现出较强的温度敏感性;轻烧氧化镁的水化过程同样可以划分为和硅酸盐水泥相近的5个阶段,试验所采用的2种氧化镁在水化反应诱导期及加速期的活化能(分别为75.9和149.8 kJ/mol)差异最为显著.氧化镁膨胀剂自身膨胀效能及水化反应动力学参数的差异是造成温度敏感性差异的主要原因.

氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响

从氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土安定性能和力学性能的影响规律出发,系统研究了该新型氧化镁复合膨胀剂在不同养护方式下对高性能混凝土变形特性的影响规律.结果表明:在确保安定性的前提下,氧化镁复合膨胀剂在高性能混凝土适宜掺量为不超过8%.内掺8%的氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土力学性能影响不大,但对高性能混凝土的变形特性有显著影响.在饱水养护条件下,氧化镁复合膨胀剂既具有较大的早期膨胀性能,又具有一定的持续微膨胀性能;在密封养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入能完全消除高性能混凝土的早期自收缩,产生自膨胀;在干燥养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入对高性能混凝土的干燥收缩也表现出明显的抑制效果,至120d测试龄期时干燥收缩的减缩率仍然高达50.2%.

温度和湿度对氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响

为研究温度和湿度对氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响,探讨氧化镁膨胀剂敏感性影响因素的作用机理,开展了养护温度(20℃、40℃、60℃、80℃)和养护湿度(RH100%、RH95%、RH60%、绝湿)对掺氧化镁膨胀剂的净浆、砂浆膨胀特性以及微观结构的影响研究。结果表明:养护温度越高、养护湿度越大,氧化镁膨胀剂的膨胀效能发挥越大;氧化镁膨胀剂对20~40℃温度范围不敏感,对40~80℃的温度范围十分敏感;氧化镁膨胀剂对高湿度环境(RH≥95%)不敏感,对低湿度环境(RH≤60%)较为敏感;氧化镁膨胀剂自身膨胀效能及水化反应动力学参数的差异是造成温度和湿度敏感性差异的主要原因。

不同活性氧化镁膨胀剂对水泥浆体变形的影响

采用X线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和N2吸附表征不同活性的氧化镁膨胀剂(MEA)粉体,并研究掺不同活性MEA水泥浆体在不同养护条件下的变形性能.结果表明:MEA颗粒是由MgO晶粒黏结组成,内部孔径的增大和比表面积的减小都导致MEA活性的降低.在20和30℃水养护条件下,掺高活性MEA水泥浆体的早期膨胀比较明显,后期膨胀增长趋势减小,掺低活性MEA水泥浆体的早期膨胀比较小,后期膨胀增长趋势较大;MEA的掺量越大,水泥浆体的膨胀率越大;养护温度越高,掺MEA水泥浆体产生的膨胀越早.MEA能减小水泥浆体的干燥收缩,但不能完全补偿水泥浆体的收缩.

C50氧化镁微膨胀混凝土的性能研究

利用自制的MgO膨胀剂,制备了C50氧化镁微膨胀混凝土,并对其抗压强度、安定性、耐久性能、自生体积变形、徐变性能及其与钢管变形的协调性进行了研究.结果表明,外掺约6%（质量分数,下同）的MgO对混凝土的抗压强度不会产生不利影响;与普通混凝土相比,C50氧化镁微膨胀混凝土的徐变度增加了10%-20%,确保其安定性的MgO外掺量为不超过8%;外掺MgO使混凝土结构更加密实,提高了混凝土的抗渗性和抗冻性;C50氧化镁微膨胀混凝土具有良好的延迟微膨胀性能且自生体积膨胀稳定;外掺6%MgO可使混凝土与钢管的变形保持较好的协调.

氧化钙膨胀熟料水化动力学及微观分析

采用水合煅烧法结合反应动力学方程对试验室烧制的氧化钙膨胀熟料的水化动力学过程进行了描述,并采用XRD、SEM等相关微观测试手段对其矿物组成及微观结构进行了测试分析。结果表明:氧化钙膨胀熟料中的f-CaO在纯水中的水化反应符合Avrami等温结晶动力学模型,其水化程度随反应温度的升高而增大,水化反应速率常数和温度的关系符合Arrhenius定律;氧化钙膨胀熟料粉体中除含有独立的f-CaO颗粒外,还含有大量于同一颗粒中同时存在f-CaO、无水石膏、硫铝酸钙(部分尚含有硅酸钙等)矿物相的颗粒,氧化钙膨胀熟料中f-CaO的水化活性与纯CaO以及包裹于水泥熟料或高钙粉煤灰中的f-CaO不同。