氧化镁系膨胀剂的膨胀机理？氧化镁系膨胀剂的特性

氧化镁系列膨胀剂通过与水反应生成膨胀组分氢氧化镁，而补偿混凝土的收缩。美国的P.K.Mehta提出在普通水泥中加入5%左右的氧化镁，氧化镁烧成温度为900～950℃，细度在300～1180μm，氧化镁产生的膨胀能补偿大体积混凝土温度收缩，他认为这种方法能解决大体积混凝土冷缩裂缝问题。

氧化镁型的膨胀剂由于方镁石在常温下的水化反应时间相对较长，膨胀效应发挥较慢，并且在温度升高的环境下水化反应加快，因此被用来补偿由于温度变化引起的收缩和后期收缩。氧化镁的晶格常数和表观密度随煅烧温度变化而变化，氧化镁的水化活性也取决于煅烧温度，随着煅烧温度提高和煅烧时间的延长，氧化镁的晶体结构趋于致密，表观密度趋于增大，水化反应活性趋于降低。这种类型的膨胀剂在我国目前主要应用于大坝混凝土之中。南京工业大学唐明述院士等自20世纪70年代起就对MgO水泥的化学机理作了长期的基础理论研究，通过测试和差热分析，表明在50℃的水中养护，28d有50%方镁石水化，肯定了混凝土自身体积变形大部分发生在龄期半年左右，半年后则趋于稳定。提出了MgO膨胀机理。

① 掺MgO水泥浆体的膨胀起因于Mg（OH）2晶体的生成和生长。Mg（OH）2晶体在局部区域内的生成，会使浆体产生膨胀。
② 膨胀值的大小主要取决于生成Mg（OH）2晶体所在的位置和Mg（OH）2晶体的尺寸。细小的聚集在MgO颗粒表面附近的Mg（OH）2能产生较大的膨胀值；粗大的分散在MgO颗粒周围较大区域内的Mg（OH）2晶体，引起的膨胀值则较小。
③ 膨胀的直接驱动力，来自于Mg（OH）2晶体的肿胀力和结晶压力。在水化早期，Mg（OH）2晶体很细小，浆体的膨胀主要起因于肿胀力；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。
④ 氧化镁的水化反应与其反应时的温度有着密切的关系，温度越高，其水化反应速率越快，膨胀效能越大。
⑤ 普硅-粉煤灰浆体的低碱度孔隙液和多孔结构，使得部分Mg（OH）2晶体驱于往孔洞中生长，从而使Mg（OH）2晶体生长的空间增大。其共同作用的结果，导致矿渣和粉煤灰对MgO水泥浆体的膨胀产生抑制作用。

目前，我国的氧化镁膨胀剂主要用来补偿水工大体积混凝土的温度收缩，它属于煅烧方镁石，煅烧温度一般在800～1200℃之间，煅烧温度低时，形成的氧化镁晶格较大，并且晶格间存在较大的空隙和庞大的内比表面积，因此与水的反应面积大，反应速率快。提高煅烧温度或者延长煅烧时间，氧化镁的晶格尺寸减小，结晶粒子之间逐渐密实，大大延缓反应速率。另外，水化速率还与氧化镁的细度有关，700℃煅烧并磨细到一定细度的氧化镁，在常温下几分钟之内完全水化，1000℃煅烧的菱镁矿，在常温下水化程度达95%时要75d，由此可见，可通过控制煅烧温度和时间及细度等工艺参数，达到控制水化速率和膨胀速率的目的。