鎂渣混凝土的研究進展

李姍姍

（寧夏大學(xué)新華學(xué)院工程與應(yīng)用科學(xué)系， 寧夏 銀川 750021）

0 前言

鎂渣是在冶煉金屬鎂而產(chǎn)生的工業(yè)廢料，鎂原料經(jīng)過一系列的工業(yè)生產(chǎn)還原出粗鎂，剩余的反應(yīng)物就是鎂渣，鎂渣顆粒較細有較好的保水性，并且其具有一定的火山灰活性和水化能力，但在還原過程中不可避免的在剩下的反應(yīng)物中有約的6%的MgO[1]，現(xiàn)在對鎂渣的研究已經(jīng)有較多的成功，包含鎂渣作為摻和料對混凝土強度的提高、增加混凝土的耐久性并且鎂渣自身的膨脹性能夠有效地抑制混凝土的收縮，現(xiàn)在已經(jīng)有很多學(xué)者已經(jīng)在不斷地深入研究工業(yè)廢料鎂渣，并進行了大量的試驗與實踐，對鎂渣也有了一些更準確的認識與評價，嘗試將其應(yīng)用到實際工程當(dāng)中并且取得豐碩的成果。

本文在總結(jié)鎂渣對混凝土的研究成果和應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上，對鎂渣的應(yīng)用前景及其需要進一步研究的問題進行了分析，供工程技術(shù)人員參考。

1 鎂渣對混凝土的研究進展

1.1 鎂渣對混凝土和易性的影響

剛從工廠排出的廢渣中顆粒分布不均勻，塊狀物也教多，但是鎂渣易粉化，所以大顆粒的鎂渣是不能作為混凝土的摻合料，會降低混凝土的強度。因此需過篩除去顆粒狀，經(jīng)浸水烘干后使用。鎂渣顆粒極細，但顆粒不規(guī)則，呈棱角狀，顆粒相對錯動阻力較大，因此吸水性高，并且鎂渣微裂隙吸收的水不易析出[2]，保水性較高，并且在與水接觸時其中的CaO、MgO等會與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，見表1，也會消耗部分水：

鎂渣在實驗前通常做預(yù)浸水處理，即可以使裂隙吸水飽和，同時也可以減小鎂渣水化需水量，有利于減小鎂渣對流動度的不利影響。在不影響混凝土強度的前提下鎂渣作為替代部分細骨料摻和進混凝土，由于鎂渣的活性和細度較大，因此鎂渣的取代率越大則混凝土的流動性越弱而保水性越強。

表1 鎂渣化學(xué)成分/%

1.2 鎂渣對混凝土強度的影響

鎂渣比水泥的水化活性弱，實驗將鎂渣取代部分細骨料摻和進混凝土，來研究鎂渣取代部分細骨料的抗壓強度，實驗結(jié)果證明最佳的取代率約為20%-30%。在小于這個階段的混凝土強度與鎂渣取代率呈正比，且強度與不摻鎂渣的混凝土對比強度有所提高；在大于這個階段后隨著鎂渣取代率增加混凝土的強度有所降低。這是由于鎂渣顆粒較細，在一定摻量的范圍內(nèi)能夠改善混凝土的級配，使混凝土的密實度增大，能夠提高混凝土的抗壓強度，并且含有的活性物質(zhì)與水反應(yīng)會增加混凝土中的膠凝物質(zhì)含量，消耗的水分能減少混凝土中的氣泡含量，從而使混凝土強度增高；但是當(dāng)達到一定的界限之后，由于混凝土中的細骨料含量過高，中等骨料比例減少，混凝土中大骨料之間缺少骨料支撐，導(dǎo)致混凝土級配惡化，使混凝土的密實性降低，顆粒支撐物減少從而降低了混凝土的強度[4-5]。

2.2 鎂渣對混凝土收縮的影響

混凝土干燥收縮是由于混凝土成型以后，由于水分的消耗和散失造成的體積縮小，鎂渣作為細骨料能減少部分混凝土的干燥收縮，首先鎂渣中的鎂的化合物不穩(wěn)定，與水發(fā)生反應(yīng)生成的Mg(OH)2在一定的時期具有膨脹的特性，能夠減少由于水分散失而造成的體積縮小，另外鎂渣的顆粒較細，保水性好，能夠減緩在成型之后水分散失，使水分能夠更充分的和混凝土中活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，提高水的利用率 ，進一步減少混凝土的干燥收縮。

1.3 鎂渣對混凝土抗碳化效應(yīng)

混凝土在長期室外會與空氣中的水和二氧化碳反應(yīng)，使混凝土堿性降低，引起混凝土的腐蝕進一步危害到鋼筋，因為鎂渣呈堿性，能增加混凝土中堿性物質(zhì)含量，包括水化生成的Ca(OH)2，都能延緩混凝土的碳化反應(yīng)，因此鎂渣摻量越大對混凝土的抗碳化效果越明顯。另一方面鎂渣的摻入能增加混凝土的密實度，和水化后的微膨脹性都能減少混凝土中的氣孔，進一步降低了碳化效應(yīng)[6]。

2 研究展望

現(xiàn)在對鎂渣的研究還僅處于初級階段，工業(yè)鎂渣排放較粗放，其材料的穩(wěn)定性差，需要一些特殊的處理才能使用，而用在混凝土中的研究還較少，僅限于材料方面，在實際結(jié)構(gòu)中的工作性能還不了解，也就不能直接進行工程的實際應(yīng)用，而未來建筑行業(yè)對混凝土的要求更高，就對鎂渣的應(yīng)用還有許多問題需要進一步的研究。

對工業(yè)排放的鎂渣，其成分組成會有一些不穩(wěn)定，尤其是遇水所產(chǎn)生的NH3還會引起混凝土尺寸的不穩(wěn)定性，將鎂渣通過浸水處理會減少相應(yīng)的產(chǎn)物，如何提高鎂渣的穩(wěn)定性和利用率需要更深入的研究。現(xiàn)有對鎂渣摻量范圍的規(guī)范對鎂渣摻量要求很低，還不能解決鎂渣污染的問題，另外鎂渣摻量小對混凝土的強度、收縮影響不明顯，因此，加快對鎂渣的研究在推動標準的制定上也很有意義。