外掺MgO在陕西蔺河口水电站混凝土搅拌站中的应用

王莲花

(郑州水工机械有限公司, 河南 郑州 450042)



外掺MgO在陕西蔺河口水电站混凝土搅拌站中的应用

王莲花

(郑州水工机械有限公司, 河南 郑州 450042)

MgO混凝土的延迟微膨胀特性可以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土自身的抗裂能力，但是MgO掺量过多或过少均很难实现其应有效益。本文从混凝土搅拌站角度论述外掺MgO的添加方法、配料精度控制、搅拌匀质性等，总结陕西蔺河口水电站的搅拌站的成功经验。

外掺MgO； 混凝土搅拌站； 配料装置； 配料精度； 混凝土匀质性

1 应用背景

普通混凝土在硬化过程中均会发生体积收缩，当混凝土的收缩值大于极限变形值，收缩变形引起的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时，混凝土将产生裂缝，导致混凝土的整体性、耐久性下降。对于大体积混凝土特别是碾压混凝土，收缩易引起裂缝，危害性更大。试验研究和工程实践证明在碾压混凝土中掺入适量的MgO，利用MgO混凝土的延迟微膨胀特性，可以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土自身的抗裂能力，从而达到简化大体积混凝土温控措施、加快施工进度和节省工程投资的目的[1]。

在混凝土中添加MgO有两种方法，一种是采用水泥厂共磨方式掺加MgO，也就是在混凝土配比中采用MgO水泥，另一种是在混凝土掺合料中单独增加MgO膨胀剂。

水泥中MgO含量过高将会导致混凝土不均匀变形产生裂缝而破坏，所以各国标准均限制水泥中MgO含量，我国规定不超过5%[2]。《普通混凝土配合比设计规程》中要求大体积混凝土在保证混凝土强度及塌落度要求的前提下，应提高掺合料及骨料的含量，以降低每立方米混凝土中的水泥用量[3], 降低成本，大体积混凝土特别是碾压混凝土材料中水泥用量少，掺合料多，水泥中MgO的添加量非常有限，掺量过少也达不到其应有的效果。因此在混凝土配合比中单独增加MgO膨胀剂，不受水泥成分的国标限制，成为一种行之有效的方法。

MgO膨胀剂添加量有限，每方混凝土添加5～11kg，怎样在混凝土生产过程中有效控制其配料精度和搅拌均匀对混凝土搅拌设备提出了更高的要求。

陕西蔺河口水电站为碾压混凝土双曲拱坝，位于陕西省岚皋县境内，电站总装机72MW,大坝碾压混凝土总量约22.46万m3，占坝体混凝土总量的74%，2001年12月开始施工，2003年6月完成全部碾压混凝土浇筑。在蔺河口水电工程中，碾压混凝土基本由两套HZ90—1Q4000型混凝土搅拌站生产，该设备运行稳定、可靠。

本文结合蔺河口水利工程，根据工程实践经验并结合MgO的物理化学特性，对常规搅拌站进行改进，使之达到规范要求的配料精度和匀质性。

2 外掺MgO搅拌站方案

HZ90—1Q4000型混凝土搅拌站设备。一般配置有MgO配料装置。

搅拌站型号说明见图1：

图1 搅拌站型号说明

搅拌站方案中配料装置和搅拌装置为主要部件，这两个部件对于MgO的添加效果起重要作用，因此对搅拌机的选用及MgO配料装置要求很高，下面针对这两个部件进行详细说明。

2.1 MgO配料装置

在常规混凝土搅拌站的配料层平台上配置一套MgO配料装置，包括MgO储料仓、过渡仓(带搅拌器)、螺旋机、称斗、传感器悬挂装置等部件。

工作流程：螺旋机带动过渡仓的搅拌器一起动作，向秤斗输送物料进行称量，称量方式由三吊点拉力式传感器发出电信号，由微机控制称量，秤斗下部设有气动蝶阀，由微机根据搅拌机运行情况，控制阀门开门动作卸入搅拌机进行搅拌。

MgO配料装置总图见图2。

图2 MgO配料装置

因为MgO添加计量少，每方混凝土添加5～11kg[4]，按搅拌机每罐打3m3计算，每秤需要15～33kg，根据规范要求选用50kg的秤，称量精度要求±1%。

在搅拌楼的配料层平台上配置一个2m3的MgO储料仓，MgO比重为3580kg/m3，盛料约7000kg，满足1.5h生产用量(50kg/m3×90m3/h×1.5 h=6750kg)达到相关规范要求[5]。

为满足称量精度，在MgO储料仓出口与配料螺旋机之间设一中转过渡仓，仓里带搅拌器，搅拌器的驱动通过链条传动,由螺旋机带动，螺旋机配料时搅拌器也开始工作，不但防止结拱还能保证螺旋机进、出料均匀，选用φ194螺旋机，输送量为10000kg/h，约15s完成称量，与其他配料秤的配料时间相当，不影响生产率，同时满足±1%粉料称量精度要求。

2.2 搅拌装置

陕西蔺河口水电站为碾压混凝土双曲拱坝，考虑碾压混凝土的干硬性，碾压混凝土对搅拌机的搅拌主轴、搅拌臂、衬板耐磨性和主机的功率都提出了更高的要求。该方案选用大型4m3强制式搅拌主机，采用双电机驱动总功率为(2×75)kW,实际生产时每罐打3m3，配料装置(包括MgO秤)均按照3m3用料配置。

城建用普通混凝土一般纯搅拌时间在30～50s之间，碾压混凝土搅拌时间延长20s，添加MgO再延长20s，添加MgO的纯搅拌时间为90s，搅拌机进料15s，搅拌机卸料15s，生产周期为120s，搅拌站的生产能力为3600/120×3=90m3/h。满足工程实际需要。详见图3。

图3 HZ90—1Q4000型混凝土搅拌站生产周期

搅拌机进料顺序采用先下骨料和水，使骨料表面湿润后再下灰料，不仅对防尘有好处，且有利于骨料裹浆，缩短搅拌时间，减少磨损、能耗和机械热，合理的进料顺序更适合于搅拌水灰比小的RCC碾压混凝土。

3 外掺MgO注意事项

HZ90—1Q4000型混凝土搅拌站采用外掺方法添加MgO，在常规混凝土搅拌站上增加一套MgO配料装置，在蔺河口水利工程运行一年半时间，性能稳定，用户反映良好,完成了蔺河口水利工程外掺MgO碾压混凝土的生产任务。该方案可供其他类似工程和同行参考。

相比采用水泥厂共磨方式掺加MgO，混凝土搅拌时间不需延长，但厂掺带来的问题是水泥出厂强度与现有国家标准不符[4]，并且国标要求水泥中MgO含量不能超过5%，另外，对于大体积特别是碾压混凝土来说，水泥用量少，掺合料多，有限的MgO添加剂量，很难达到其应有的膨胀作用，而外掺MgO没有这些限制， 需要注意的是外掺MgO首先要保证称量精度，其次要保证混凝土均匀性，比普通碾压混凝土适当延长搅拌时间约20s，确保混凝土质量达到规范要求，否则将起有害作用。

[1] 陈昌礼，陈学茂.氧化镁膨胀剂及其在大体积混凝土中的应用[J].新型建筑材料，2007(4)：60.

[2] 李鹏辉，刘光廷，等.外掺氧化镁碾压混凝土实验研究[M].水利水电技术,2004(4)：82.

[3] JGJ 55—2000普通混凝土配合比设计规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[4] 郑国旗，赵其兴.外掺氧化镁碾压混凝土技术在黄花寨水电站的应用[M].中国水利水电科学研究院学报,2012，10(3)：210-213.

[5] DL/T 945—2005周期式混凝土搅拌楼[S].

Application of additive MgO in concrete mixing station of Shaanxi Linhekou Hydropower Station

WANG Lianhua

(ZhengzhouHydraulicMachineryCo.,Ltd.,Zhengzhou450042,China)

MgO concrete delay micro-expansion characteristics can be applied for compensating concrete shrinkage deformation, thereby improving own crack resistance of concrete. However, its benefits cannot be realized easily due to too much or too little MgO additive dosage. In the paper, additive MgO addition method, ingredient accuracy control, mixing uniformity, etc. are discussed from the perspective of concrete mixing station. Successful experience of mixing station in Shaanxi Linhekou Hydropower Station is summarized.

additive MgO; concrete mixing station; dosing device; batching accuracy; concrete uniformity

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.11.006

TV431

B

1005-4774(2016)11- 0026- 03