水泥水化反應過程會釋放大量熱量，由此引起混凝土的溫度快速升高，導致混凝土結構彈性模量提高。當溫度變形受到外界寒潮或氣溫干燥收縮影響時，混凝土表面承受拉應力。若拉應力集中超過混凝土抗拉強度的極限，則會產生裂縫。裂縫嚴重影響著混凝土的耐久性，成為混凝土結構的嚴重安全隱患，對于水工大體積混凝土結構此問題更為突出，為此國內外科技工作人員為解決混凝土抗裂問題進行了大量的研究。

　　上個世紀70 年代，中國吉林白山重力拱壩的修建為解決混凝土抗裂問題提供了一個有效的途徑。白山重力拱壩遠超過當時規范的溫控要求，最高溫度和基礎穩定溫度達到40℃左右，然而工程運行后勘察發現，除少量的表面裂縫外未發現基礎貫穿性裂縫。后經研究表明白山大壩所采用的水泥中氧化鎂含量較高。氧化鎂水化產生的特有的自生體積膨脹是白山拱表面裂縫較少的本質原因。

　　采用外摻氧化鎂混凝土減少了傳統的混凝土壩溫控措施，不僅解決混凝土壩的開裂問題，還具有工程成本低，施工工藝簡單等優點，因此有巨大的應用發展前景。本文主要研究外摻氧化鎂對混凝土抗滲性、抗凍性和抗沖耐磨性能的影響。

　　1 試驗原材料

　　水泥采用曲阜中聯水泥有限公司出品的基準水泥。粉煤灰檢驗符合GB/T1596 - 2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中F 類Ⅱ級粉煤灰技術要求。粉煤灰摻量為30%。砂采用細度模數2. 7 的中砂，粗集料為石子，連續級配5 ～ 20mm。

　　2 外摻氧化鎂對混凝土抗滲性的影響

　　抗滲性能是衡量混凝土抵抗液體和氣體滲透作用的能力，是混凝土的一項重要物理性質。為考察氧化鎂摻量對混凝土抗滲性能的影響，分別進行氧化鎂摻量為0、2%、4%、6% 的混凝土在3. 5MPa 下的抗滲試驗中滲透平均高度分別為27. 8mm、24mm、22. 5mm、21. 5mm。我們可以看出外摻氧化鎂對混凝土的抗滲性能有較好的提高，未摻氧化鎂的混凝土的平均滲透高度為27. 8mm，而摻氧化鎂的混凝土抗滲性均小于27. 8mm。且隨著氧化鎂摻量的提高滲透高度逐漸減小，但氧化鎂摻量的增加對減小滲透高度的作用逐漸減弱。

　　這是由于混凝土中氧化鎂水化時產生的氫氧化鎂晶體聚集在氧化鎂顆粒表面，充填了混凝土內部毛細孔，使混凝土的孔隙率減小，從而增強了混凝土的阻水能力，提高了混凝土的抗滲性。

　　3 外摻氧化鎂對混凝土抗凍性的影響

　　混凝土抗凍性是指混凝土處于反復凍融循環條件下抵抗膨脹開裂的能力，可用相對動彈模和質量損失率兩指標來衡量。

　　對外摻氧化鎂的混凝土抗凍性的研究結果目前并不統一。李方賢采用慢凍法進行抗凍試驗，氧化鎂采用內摻方式，取代水泥用量，結果表明摻MgO 膨脹劑混凝土較普通混凝土的抗凍性有較大的提高。李承木采用快速凍融法試驗，研究顯示氧化鎂混凝土在凍融33 次以后，相對動彈模損失在50%以下，重量損失在1. 5% 左右，而未摻氧化鎂混凝土在凍融23 次后，相對動彈模損失在60% 以下，重量損失在2. 4%左右。由于外摻氧化鎂膨脹劑使混凝土結構更加密實，明顯提高了混凝土的抗凍性。李鵬輝的氧化鎂抗凍性能試驗按照快凍法進行，試驗結果為氧化鎂摻量越大，相對動彈模下降越大，說明氧化鎂的摻入對此種混凝土的抗凍性能有不利影響。李鵬輝對氧化鎂和水泥的水化過程進行細觀觀察試驗，指出氧化鎂水化過程伴隨的顆粒崩解造成了微觀結構強度的損傷甚至破壞。

　　為確定氧化鎂對混凝土抗凍性能的影響，作者依據SL 352 - 2006《水工混凝土試驗規程》中相關規定進行混凝土抗凍試驗，當相對動彈模下降至初始值的60% 或質量損失率達5% 時，試件判定為破壞。設計進行氧化鎂摻量分別為0、2%、4% 和6% 的混凝土抗凍試驗結果如下: 混凝土凍融循環次數為0 時，相對動彈模都是100%，質量損失都是0; 混凝土凍融循環次數為100 次時，相對動彈模分別為92. 4%、96. 1%、97. 4%、97. 0%，質量損失分別為1. 3%、0. 7%、0. 5%、0. 5%;混凝土凍融循環次數為200 次時，相對動彈模分別為71. 5%、81. 7%、82. 2%、84. 8%，質量損失分別為5. 8%、2. 2%、1. 8%、1. 5%。我們可以總結出不同氧化鎂摻量下混凝土凍融循環次數與相對動彈模和質量損失之間的關系:

　　( 1) 隨著凍融循環次數的增加，相對動彈模逐漸降低，質量損失逐漸增加，且隨凍融循環次數的增加，相對動彈模降低速度增加，質量損失速度也在增加。

　　( 2) 氧化鎂的摻入提高了混凝土的抗凍性，200 次凍融循環時，摻氧化鎂的混凝土相對動彈模明顯高于未摻氧化鎂混凝土，質量損失明顯小于未摻氧化鎂混凝土。

　　( 3) 隨氧化鎂摻量的增加，相對動彈模逐漸提高，質量損失逐漸降低，即混凝土抗凍性逐漸提高。

　　4 外摻氧化鎂對混凝土抗沖耐磨性能的影響

　　水流的沖擊對水工混凝土耐久性有著較大的影響，造成建筑物的使用壽命大大縮短。混凝土沖磨破壞，是由水流中的介質對混凝土表面的沖擊、摩擦等作用引起的。根據顆粒的大小、形狀、密度及水流流速的大小，水流中的介質可分為懸移質和推移質。

　　懸移質的沖磨破壞機理為在水流的帶動下粒徑較小的懸砂對混凝土表面進行的摩擦，造成混凝土表面部分被磨損侵蝕。含懸移質泥沙的高速水流，以逐層磨削軟弱部分的方式對混凝土材料進行磨損。推移質對水工混凝土建筑物的沖磨破壞表現為: 滑動摩擦、滾動摩擦和跳躍式沖擊，其中跳躍式沖擊對混凝土的的破壞最大。

　　本次混凝土抗沖耐磨性能試驗按照標準《水工混凝土試驗規程》( DL /T5150 - 2001) 中相應的試驗方法( 水下鋼球法) 進行試驗。水下鋼球法提出于1980 年，此方法測試時混凝土表面的沖磨破壞狀態同實際工程中混凝土所受沖磨破壞狀態較為接近。混凝土抗沖耐磨指標用抗沖磨強度或磨損率表示。分別進行氧化鎂摻量為0 和4% 的混凝土

　　抗沖耐磨性能試驗。

　　試驗得出: 未摻氧化鎂混凝土的磨損率為2. 31%，抗沖磨強度14. 01h /kgm - 2 ; 外摻4%氧化鎂混凝土的磨損率為1. 55%，抗沖磨強度18. 22h /kgm - 2。

　　從試驗結果可以看出，摻入4% 氧化鎂后混凝土的磨損率減小了33%，抗沖磨強度提高了30%?？梢娡鈸窖趸V能顯著提高混凝土的抗沖耐磨性能。

　　5 結論

　　氧化鎂水化產生的體積微膨脹能有效解決混凝土開裂問題，本文針對外摻氧化鎂混凝土的耐久性分別進行了抗滲試驗、抗凍試驗和抗沖耐磨試驗，分析探討氧化鎂對各試驗的影響規律，得出以下結論:

　　( 1) 隨著氧化鎂摻量的提高，混凝土滲透高度逐漸減小，混凝土抗滲性能提高。這是由于氧化鎂水化時產生的氫氧化鎂晶體聚集在氧化鎂顆粒表面，會充填混凝土內部毛細孔，使混凝土的孔隙率減小，從而增強混凝土的阻水能力，提高了混凝土的抗滲性。試驗同時得出氧化鎂摻量的增加對提高混凝土抗滲性的作用逐漸減弱。

　　( 2) 不同氧化鎂摻量下的混凝土抗凍試驗表明，氧化鎂的摻入提高了混凝土的抗凍性，凍融循環后摻氧化鎂的混凝土相對動彈模明顯高于未摻氧化鎂混凝土，質量損失明顯小于未摻氧化鎂混凝土。且在外摻量4%以內隨氧化鎂摻量提高混凝土的抗凍性能逐漸提高。

　　( 3) 摻入4%氧化鎂后混凝土的磨損率減小了33%，抗沖磨強度提高了30%。外摻氧化鎂能顯著提高混凝土的抗沖耐磨性能。