水化环境对轻烧氧化镁膨胀效应的影响研究

外掺MgO混凝土在水利水电工程的应用，达到了简化施工、缩短工期、节约投资、显著提高混凝土抗裂能力的目的，具有突出的技术效益、经济效益和社会效益。但是，目前确定水工混凝土MgO极限掺量的法规性依据"水泥压蒸安定性试验方法（GB/T750）"，束缚了MgO掺量的提高，使实际工程MgO混凝土的膨胀量未能完全补偿混凝土的温降收缩量。为了解决这一应用基础性问题，本项目拟采取宏观检测、微观观测、综合分析等手段，结合压蒸原理，通过系统研究水化环境（即介质水泥浆、砂浆和一、二、三级配混凝土以及生成介质的水灰比）的变化对轻烧MgO膨胀性能的影响规律，探索确定水工混凝土MgO极限掺量的新方法，为将来制定《水工混凝土MgO极限掺量确定方法》或修改《MgO微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定（试行）》提供基础资料和科学依据，以促进外掺MgO混凝土新材料的优越性发挥和推广应用，有利于又好、又快、又省地开发水利水电资源。

本项目按照项目申请书和任务书开展研究工作，完成了研究内容，实现了研究目标。. 研究结果表明，当MgO外掺量较低时，随MgO外掺量的增加，水泥浆和水泥砂浆试样的总孔隙率和平均孔径下降或无明显的变化，小于20nm的无害孔和20～50nm的少害孔所占的比例有一定的增加；当MgO外掺量超过某一数值后，水泥浆和水泥砂浆试样的总孔隙率和平均孔径逐渐上升，无害孔和少害孔所占的比例逐渐降低，孔隙构造逐渐劣化；在MgO外掺量相同时，掺入适量的粉煤灰可改善混凝土的孔隙结构（即总孔隙率降低、平均孔径变小、无害孔和少害孔所占比例增大）；随着水灰比增大，外掺MgO的水泥净浆、砂浆、混凝土的孔隙率呈增大趋势，孔径变得更加均匀，压蒸膨胀率减小；混凝土的自生体积变形随水灰比的增大而增大，粉煤灰的掺入使外掺MgO混凝土早期的自生体积变形高于未掺粉煤灰的MgO混凝土，后期自生体积变形降低，但不改变外掺MgO混凝土的延迟微膨胀特性；外掺MgO水泥净浆、砂浆、混凝土的压蒸膨胀率均随MgO掺量的增大而增大，且在压蒸膨胀率未超过0.5%时急剧增大，即存在明显的拐点；外掺MgO混凝土的自生体积膨胀变形同样随MgO掺量的增大而增大，但在MgO掺量超过现行方法确定的极限掺量后，自生体积膨胀变形并没有出现急剧增大现象，长达2年龄期的混凝土的微观结构也完好，即与砂浆试件的压蒸膨胀变形没有密切相关性；MgO的极限掺量按照水泥净浆、砂浆、一级配混凝土、二级配混凝土依次递增，现行的以水泥砂浆试件的压蒸膨胀率曲线拐点来确定水工混凝土MgO安定掺量的方法，既保守，又未反映混凝土的实际情况；同一混凝土，用不同的试验方法获得的MgO极限掺量不同。. 通过本项目的试验研究，提出了确定水工混凝土MgO极限掺量的新方法（即“石粉模拟法”），该方法的发明专利申请已被国家知识产权局受理。按该法确定的混凝土的MgO极限掺量比现行方法高约1个百分点，这有利于补偿大体积混凝土的温降收缩量，提高水工混凝土的抗裂能力，达到简化混凝土大坝施工、缩短水利水电工程建设周期、节约工程投资的目的。另外，在全国中文核心期刊发表了17篇文章（含EI源刊5篇和已录用但未出版的4篇），总数比原计划超出12篇（含EI源刊超出的4篇）;培养青年教师3人（1人从享受讲师待遇的助教晋升为讲师、1人从讲师晋升为副教授、1人考上在职博士研究生）;培养研究生3人。