地下工程混凝土結(jié)構(gòu)自防水中氧化鎂膨脹劑的應(yīng)用

夏 彪

Cement and concrete production 水泥與混凝土生產(chǎn)

地下工程混凝土結(jié)構(gòu)自防水中氧化鎂膨脹劑的應(yīng)用

夏 彪

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 421002）

對(duì)于地下工程自防水處理工作來(lái)說(shuō)，借助氧化鎂，膨脹劑能夠更好的收縮混凝土，同時(shí)優(yōu)化其配比，在監(jiān)測(cè)設(shè)備的整體監(jiān)控下完成施工過(guò)程，確保施工質(zhì)量，起到較好的抗裂防水效果。氧化鎂膨脹劑的性能優(yōu)異，能夠避免混凝土出現(xiàn)強(qiáng)烈的收縮，在混凝土穩(wěn)定之后仍然處于膨脹狀態(tài)。本文從氧化鎂膨脹劑和混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)入手，分析氧化鎂膨脹劑的質(zhì)量控制手段，并且具體闡述了在地下工程混凝土結(jié)構(gòu)自防水中的應(yīng)用，通過(guò)施工過(guò)程的描述分析其裂縫控制的效果，希望本文的研究對(duì)相關(guān)工作有所幫助。

地下工程；混凝土結(jié)構(gòu)；自防水；氧化鎂膨脹劑

0 前言

混凝土結(jié)構(gòu)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(chǔ)上發(fā)揮效用，因此做好自防水需要滿足混凝土本身的需求，同時(shí)灌注混凝土在后續(xù)出現(xiàn)的裂縫、收縮等，從設(shè)計(jì)到施工階段都需要做好各個(gè)細(xì)節(jié)的防水處理。一般來(lái)說(shuō)會(huì)選擇在混凝土結(jié)構(gòu)中增加后澆帶，但是對(duì)于地下工程結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，仍然增加了安全隱患，極易出現(xiàn)防水破損滲漏問(wèn)題。通過(guò)大量的工程實(shí)踐可以看出，防水混凝土首先需要避免出現(xiàn)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(fā)生收縮就會(huì)出現(xiàn)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(yīng)用過(guò)程中能夠利用混凝土的限制膨脹來(lái)補(bǔ)償其收縮，解決混凝土裂縫問(wèn)題。應(yīng)用氧化鎂膨脹劑之后，混凝土的防滲等級(jí)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(diǎn)

氧化鎂膨脹劑加入到混凝土之后，在多個(gè)工程中加以應(yīng)用，能夠起到較好的防滲效果，具有延遲微膨脹的特點(diǎn)，借助這一特點(diǎn)提高了混凝土的抗裂能力，同時(shí)也能夠提高整體的工程質(zhì)量，避免花費(fèi)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(rèn)為氧化鎂會(huì)影響混凝土的質(zhì)量，一旦添加的氧化鎂含量過(guò)多，會(huì)直接影響到水泥的穩(wěn)定性，計(jì)入影響到混凝土結(jié)構(gòu)。因此，一般來(lái)說(shuō)，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(zhì)量考慮，在混凝土中的氧化鎂的含量不能超過(guò)5%，盡可能降低氧化鎂的含量，更不用說(shuō)去再次添加氧化鎂。不過(guò)經(jīng)過(guò)后續(xù)的觀測(cè)研究可以看出，在具體施工過(guò)程中，盡管晝夜溫差較大，在后續(xù)運(yùn)行之后也并沒(méi)有發(fā)生顯著的漏水現(xiàn)象，通過(guò)資料調(diào)查可以看出，在溫度降低階段，產(chǎn)生了體積變形，這一變形與混凝土體積的收縮相互抵銷，進(jìn)而避免了工程出現(xiàn)裂縫。在后續(xù)也通過(guò)了一系列的工程實(shí)例證明這一現(xiàn)象并非偶然出現(xiàn)的，于是技術(shù)人員在此基礎(chǔ)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(diǎn)來(lái)抵消溫度降低時(shí)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(xiàn)的主要方式是通過(guò)溫度的調(diào)節(jié)，而如今借助氧化鎂膨脹劑的天價(jià)也可以達(dá)到這一效果。大體積混凝土本身的熱傳導(dǎo)性能并不好，在散熱時(shí)花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，因此膨脹劑的添加需要能夠具有一定的延遲效果，儲(chǔ)存更多的能力，如果膨脹變形發(fā)生時(shí)間過(guò)早，那么混凝土本身的彈性較低，抵銷效果并不明顯，對(duì)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(shí)間。

2 氧化鎂膨脹劑的質(zhì)量控制

2.1 質(zhì)量指標(biāo)

一般氧化鎂膨脹劑的質(zhì)量衡量指標(biāo)包括純度、氧化鈣含量、細(xì)度、氧化硅含量等，根據(jù)具體的工程要求，對(duì)于氧化鎂質(zhì)量指標(biāo)要求如表1所示。

表1 氧化鎂技術(shù)要求

2.2 生產(chǎn)質(zhì)量控制

在氧化鎂膨脹劑生產(chǎn)過(guò)程中，原材料的選擇以及后續(xù)的煅燒過(guò)程會(huì)影響到其整體的質(zhì)量，對(duì)此需要嚴(yán)格控制這些參數(shù)，以便于能夠控制氧化鎂膨脹劑的生產(chǎn)質(zhì)量。

（1）原材料

從原材料的角度來(lái)看，氧化鎂膨脹劑的原材料主要是菱鎂礦，一般來(lái)說(shuō)，留美框中氧化鎂的含量大概在50%左右，在生產(chǎn)實(shí)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(shù)量并不多，尤其是對(duì)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(duì)于開(kāi)采和后續(xù)運(yùn)輸也有著較大的限制，因此氧化鎂膨脹劑的生產(chǎn)難度較高。在此基礎(chǔ)上，需要做好新材料和新工藝的研發(fā)，盡可能降低對(duì)菱鎂礦的要求，在不影響氧化鎂膨脹劑質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，能夠滿足工程建設(shè)的要求。

（2）煅燒

氧化鎂膨脹劑的生產(chǎn)主要是菱鎂礦進(jìn)行煅燒一班，規(guī)模化生產(chǎn)需要在反射窯和回轉(zhuǎn)窯中來(lái)完成，這種煅燒而產(chǎn)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(chǎn)需要在特定廠家來(lái)完成，但從理論上來(lái)看，回轉(zhuǎn)窯中生產(chǎn)的氧化鎂膨脹劑質(zhì)量更好，但是其成本較高、經(jīng)過(guò)研究可以看出，回轉(zhuǎn)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(shù)要求的角度來(lái)看，最好選擇回轉(zhuǎn)窯煅燒。氧化鎂的活性離不開(kāi)煅燒溫度參數(shù)的影響，從這一角度來(lái)看，氧化鎂膨脹劑在煅燒時(shí)，根據(jù)溫度的不同可以分為不同的煅燒形態(tài)，一般來(lái)說(shuō)，那會(huì)兒材料需要煅燒溫度高于1600℃，而在一些建材，輕工，化工等領(lǐng)域應(yīng)用氧化鎂則需要煅燒溫度低于1100℃。氧化鎂膨脹劑本身的質(zhì)量會(huì)直接影響到工程的質(zhì)量，盡管目前在實(shí)際應(yīng)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(chǎn)質(zhì)量并不穩(wěn)定，再加上長(zhǎng)期使用會(huì)又影響混凝土質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)，在一般的關(guān)鍵性工程中仍然不會(huì)選擇這一技術(shù)手段。

3 氧化鎂膨脹劑在地下工程及混凝土結(jié)構(gòu)自防水中的應(yīng)用

借助具體的工程項(xiàng)目具體闡述氧化鎂膨脹劑的應(yīng)用過(guò)程，能夠更好地總結(jié)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為之后的應(yīng)用提供一些參考和借鑒。

3.1 工程概況

本次選擇的應(yīng)用工程為住宅區(qū)的地下室項(xiàng)目建設(shè)地下室總建筑面積22000m3，其中建筑總長(zhǎng)寬高分別為300m，70m，4.5m，具體參數(shù)如下：

表2 工程項(xiàng)目參數(shù)

3.2 自防水設(shè)計(jì)

結(jié)合工程項(xiàng)目的施工要求以及現(xiàn)有的g地下工程防水要求，在添加氧化鎂膨脹劑之后進(jìn)行混凝土的裂縫控制，并且在這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)部位通過(guò)結(jié)晶材料進(jìn)行加固處理。在整體的自防水設(shè)計(jì)時(shí)，以自防水為主，同時(shí)添加一些外部防水涂料，并且在重點(diǎn)部位做好加強(qiáng)處理。尤其是對(duì)于本次地下工程建設(shè)來(lái)說(shuō)，整個(gè)地下室的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，選擇無(wú)縫施工，可以利用膨脹加強(qiáng)的或者是施工縫來(lái)代替原本的后澆帶質(zhì)量，并不需要添加伸縮縫，從其原理來(lái)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(zhǎng)度。嗯。根據(jù)相關(guān)資料調(diào)查可以看出，選擇合適的收縮混凝土補(bǔ)償方案，在加強(qiáng)帶附近兩側(cè)的位置添加氧化鎂膨脹劑。地下室底板的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，本身屬于超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)，按照如今的設(shè)計(jì)要求，一般需要添加9條后澆帶，這樣才能夠避免出現(xiàn)混凝土裂縫，但是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)處理添加氧化鎂膨脹劑，可以補(bǔ)償混凝土的收縮裂縫，完成無(wú)縫施工。原本需要最少設(shè)計(jì)的9條后澆帶，而如今則可以改變?yōu)?條膨脹加強(qiáng)帶,。在原本的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫施工，這樣也能夠明顯縮短了施工時(shí)間，避免后續(xù)需要對(duì)后澆帶的一系列細(xì)節(jié)進(jìn)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(zhì)量。

3.3 施工過(guò)程

從原材料的選擇上來(lái)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(xù)的施工過(guò)程中，為了確保氧化鎂膨脹劑能夠發(fā)揮作用，需要嚴(yán)格控制后續(xù)的施工環(huán)節(jié)。在底板和側(cè)墻澆筑時(shí)，底板澆筑需要從兩側(cè)向中間膨脹加強(qiáng)帶方向依次完成澆筑過(guò)程，并且在施工縫位置安治水鋼板，避免混凝土結(jié)構(gòu)根部腐蝕，澆筑完成之后進(jìn)行一次抹面和收光，然后三小時(shí)之內(nèi)完成二次抹面。側(cè)墻在澆筑時(shí)需要控制混凝土的澆筑時(shí)間，需要在混凝土初凝時(shí)間之內(nèi)充分振搗之后完成澆筑，避免在施工時(shí)出現(xiàn)麻面?；炷羶?nèi)部溫度和周邊環(huán)境溫度差值在15℃以內(nèi)，是可以拆除模板，根據(jù)具體的施工地點(diǎn)要求，一般側(cè)墻拆模板的時(shí)間在2天左右，后續(xù)需要在七天以上的養(yǎng)護(hù)時(shí)間通過(guò)人工灑水的方式來(lái)做好混凝土的養(yǎng)護(hù)。為了更好地做好溫度監(jiān)測(cè)工作，需要在地下工程混凝土結(jié)構(gòu)的底板，側(cè)墻和頂板位置埋設(shè)振弦應(yīng)變計(jì)，這樣能夠測(cè)量混凝土的變形以及溫度，這樣更好的指導(dǎo)后續(xù)的模板拆除和養(yǎng)護(hù)工作。

3.4 應(yīng)用效果

施工完成之后，為了更好的分析應(yīng)用效果，對(duì)于施工質(zhì)量進(jìn)行觀察，在地下工程混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)力，避免出現(xiàn)裂縫。通過(guò)相關(guān)參數(shù)的觀察能夠更好的分析應(yīng)用效果，從混凝土本身的溫度變化來(lái)看，溫度首先身高然后降低，后來(lái)接近與外部環(huán)境的溫度，并且趨于穩(wěn)定。監(jiān)管混凝土結(jié)構(gòu)，各個(gè)區(qū)域由于厚度不一樣，在溫度變化時(shí)也有一定的差別，如果結(jié)構(gòu)厚度較小，那么溫度的峰值較低，出現(xiàn)峰值的時(shí)間以及降低到外部環(huán)境溫度的時(shí)間也會(huì)縮短。混凝土整體仍然處于微膨脹的狀態(tài)，在鋼筋的添加之后，通過(guò)適當(dāng)?shù)奈⑴蛎浤軌虍a(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，這樣能夠抵消混凝土后續(xù)溫度變化產(chǎn)生的收縮裂縫，避免混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂的情況。地下工程中混凝土外部模板拆除之后，通過(guò)后續(xù)的觀察可以看出，混凝土各個(gè)部位均沒(méi)有出現(xiàn)貫穿性的裂縫，并且通過(guò)細(xì)節(jié)結(jié)晶處理之后，三個(gè)月之內(nèi)并沒(méi)有出現(xiàn)滲水的情況。對(duì)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(jié)構(gòu)自防水應(yīng)用效果達(dá)到了預(yù)期要求。在添加氧化鎂膨脹劑之后，能夠補(bǔ)充混凝土后續(xù)。收縮，同時(shí)也能夠使得混凝土結(jié)構(gòu)自防水效果良好，起到較好的防滲效果?；炷两Y(jié)構(gòu)裂縫防治是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，需要對(duì)其系統(tǒng)把關(guān)，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(chǔ)之上，在外部增加防水涂料，并且在節(jié)點(diǎn)做好防水加強(qiáng)處理，這樣系統(tǒng)操作能夠起到更好的防水效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，氧化鎂膨脹劑的性能優(yōu)異，越來(lái)越受到人們的認(rèn)可，氧化鎂膨脹劑最初在大體積混凝土中加以應(yīng)用，并且在一些水利工程中得到了發(fā)展，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，也形成了一系列的施工規(guī)范。不僅僅對(duì)于氧化鎂，膨脹劑本身的質(zhì)量有所要求，對(duì)于一些煅燒參數(shù)也有著較為明確的要求，在地下工程中加以應(yīng)用，通過(guò)具體的工程來(lái)驗(yàn)證，可以看出這一應(yīng)用方式切實(shí)可行。通過(guò)地下工程中氧化鎂膨脹劑的添加，可以實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自防水，提高了其防水效果，也能夠延長(zhǎng)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(yīng)用[J].化工管理,2020(30):145-146.

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1007-6344（2021）01-0013-02