5.3 氧化镁混凝土生产及氧化镁均匀性检测

5.3.1 氧化镁混凝土生产

氧化镁混凝土的生产是按照试验室提供的配合比设计要求，将混凝土的各种原材料（水泥、砂石料、掺合料、水、外加剂、氧化镁等）均匀搅拌成可供上坝浇筑的混凝土料。与常规混凝土生产一样，氧化镁混凝土生产需要一套完整的包括储料、供料、配料及拌和的自动化生产系统，其设计生产能力应与混凝土施工要求的浇筑强度相适应。

为确保混凝土生产数量和质量，要求混凝土生产系统计量准确、拌和充分均匀，系统各环节控制质量协调一致。所拌制的混凝土质量良好、级配准确，出料质量满足设计要求。

5.3.1.1 储料

为了保证氧化镁混凝土生产的连续性，调节材料供求不平衡，混凝土生产需要的各种原材料（砂石骨料、水泥、掺合料、外加剂、氧化镁等）都应按不同规格、品种，根据实际供求情况，生产水平，分别储存一定的数量。储存方式取决于材料特性、生产规模和所选设备条件。

砂石骨料多为露天堆存，为确保氧化镁混凝土生产的连续性，砂石骨料储存量最少应满足高峰期一浇筑层的需要量或者至少应能满足5～7d混凝土连续生产的需要量。砂石骨料取料应尽量获取料堆深层料，即尽量通过地笼取料，见图5.3-1。

图5.3-1 砂石骨料地笼取料

水泥及掺合料多用散装材料，通过现场立罐储存。

外加剂和氧化镁现场建库储存。由于氧化镁易受潮，现场建库应采取防潮措施。氧化镁储存库应是密闭的，四周粘贴5cm厚的泡沫板，屋顶粘防潮的泡沫板，并在顶棚安装4个100W的红外线灯泡照射。地面需用木板垫高20cm（可在木板上垫一层厚塑料布），也可放一台除湿机。库门应是密封、不透气的。库内地面应比室外略高，注意四周排水畅通，避免施工期降雨往库内倒灌。

5.3.1.2 供料

储料仓至配料点的供料，应根据不同的材料特性，采用不同的运输方式。砂石骨料宜通过皮带运输机供料，为防止砂石骨料运输过程受外界影响（日晒、雨淋），皮带运输机宜设置遮阳（雨）棚。水泥及掺合料多采用螺旋输送机供料。外加剂及氧化镁通常加水搅拌成悬浊液后通过电子泵供料。

5.3.1.3 配料

氧化镁混凝土生产的配料工作是混凝土生产工艺中的重要环节，配料工艺流程、计量的精准度直接影响氧化镁混凝土生产质量。氧化镁混凝土配制过程中，水泥、掺合料、氧化镁、砂、石配料计量方法宜采用重量法配制，水、外加剂可按重量折成体积配料，以满足计量精度要求。

目前已建或在建的氧化镁混凝土拱坝工程施工中，由于混凝土生产强度较高，混凝土生产系统各种机械设备都相互匹配，要求配料过程迅速可靠、计量精准。因此，配料系统宜采用专门的配料器进行，确保配料过程计量精度满足设计及规范要求。

氧化镁混凝土生产计量系统在混凝土正式生产前，必须经过技监部门检验合格才能使用。并严格按混凝土配合比进行控制，水泥、掺合料、外加剂、氧化镁、水称量偏差控制在±1%内；砂、石料称量偏差控制在±2%内。

5.3.1.4 拌和料投料控制

1.拌和料投料控制

贵州已建的多座采用氧化镁混凝土筑坝的工程经验表明，要获得良好的氧化镁混凝土拌和物，拌和料投料顺序宜按图5.3-2进行。

图5.3-2 氧化镁混凝土投料顺序

2.氧化镁投料控制

在氧化镁混凝土生产过程中，氧化镁添加方式有厂掺和外掺两种。厂掺即在水泥生产过程中，将氧化镁熟料（半成品）在水泥厂与水泥熟料等进行共磨。氧化镁厂掺应在订货合同里明确规定了质量指标，对每一批到货进行质量检测，合格后方能与水泥熟料共磨。水泥中氧化镁含量由水泥厂家按照设计配比进行控制。

外掺是将氧化镁成品料直接运输至拌和站，混凝土生产过程按设计配合比进行添加。氧化镁系不溶于水的粉剂，最好是拌和楼自动控制，电子秤称量投料，其称量误差小于1%。也可以采用人工投料，有“干掺”与“湿掺”法两种方法。干掺是按每一次拌和混凝土量计算出氧化镁重量，投入拌和机。湿掺是设置一套自动搅拌装置，布置在水斗中，当氧化镁经螺旋机给料称量完毕后，自动投入到拌和水箱中，搅拌器把氧化镁、外加剂加水搅拌60s后混合成悬浊液一起投入混凝土搅拌机拌和混凝土，如此循环，周而复始实现自动添加。混凝土生产过程采用何种添加方法宜根据不同工程及所选设备、添加条件而定。

已建工程经验表明，氧化镁宜采用自动添加方式进行。即氧化镁称量采用全自动电子称量系统，最大称量为30kg，最小称量为0.05kg，由小直径螺旋配料机（DN150）、称斗、电子传感器组成，其称量误差小于1%，每拌和配料量显示在中控室的监视器上，实施监控，以保证氧化镁添加计量准确。

5.3.1.5 混凝土拌和设备的选择及混凝土拌和生产

混凝土生产拌和设备的选择是氧化镁混凝土生产的重要环节，生产系统配备的好坏直接影响混凝土生产能力、生产质量等，因此，混凝土生产系统选择应与混凝土生产所要求的浇筑强度相匹配。

按照混凝土生产系统搅拌机工作机理，拌和设备分为自落式和强制式两种。自落式搅拌机具有构造简单、装卸方便、使用灵活等特点，但产率不高；强制式拌和机具有拌和时间短、质量好、效率高等优点。

已建氧化镁混凝土筑坝的工程经验表明，要获得拌和均匀性满足要求的氧化镁混凝土产品，拌和时间应控制在90～180s之间。因此，氧化镁混凝土生产的拌和设备要求采用可调整拌和时间并能高效率连续生产的强制式搅拌机，以适应混凝土生产能力要求，并满足混凝土生产的连续性及拌和均匀性。

氧化镁混凝土生产工艺流程详见图5.3-3。

图5.3-3 混凝土生产工艺流程图

5.3.1.6 氧化镁混凝土拌和质量要求

为生产满足设计要求的氧化镁混凝土，其拌和质量有以下要求：

（1）严格控制氧化镁的均匀性。氧化镁在混凝土内的均匀性非常重要，局部超量会引起混凝土过度膨胀，局部过少会使补偿不足，都会致使混凝土产生破坏。因此，必须严格控制混凝土内氧化镁的均匀性。

（2）混凝土拱坝正式施工前，必须进行现场生产性拌和试验，根据拌和出氧化镁均匀性符合要求的拌和时间，作为用于生产的拌和时间。混凝土生产过程中，不得任意缩短或延长拌和时间，以免影响混凝土拌和均匀性。

（3）在开始大坝混凝土浇筑后，每班组生产第一盘混凝土都需进行机口取样检测混凝土的拌和均匀性。只有均匀性满足要求的混凝土才能入仓浇筑，不符合均匀性要求的混凝土不能入仓。

（4）坝体混凝土生产过程中，每一浇筑层开仓前应复核一次配料仓计量系统，以保证混凝土配料准确，每浇筑层混凝土浇筑完成后，应对计量系统进行清理，以保证其灵敏性及计量精度。试验人员应经常观测出机口混凝土的质量状况，根据仓面实际情况及时调整混凝土坍落度，以满足各种气候条件下混凝土的施工。若混凝土拌和质量有异常变化（如混凝土颜色有变化），应检查计量系统是否有故障，计量误差是否符合要求，若有问题，应立即检修，不允许设备带病作业，以保证混凝土的拌和质量，严禁将不合格混凝土运输入仓。

（5）严格控制机口混凝土坍落度，一般天气情况时，坍落度控制在2～3cm，阴天低温时，坍落度控制在1～2cm，高温时控制在4～5cm，小雨施工时应适当调低坍落度，保证仓面振捣后不出现过度泌水。若出现异常情况时及时检查原因并进行处理，保证拌出合格混凝土。

（6）混凝土生产严格按照试验室设计的配合比进行配制，不得随意改变混凝土配合比，以免影响混凝土质量。确因条件变化需要调整配合比的，调整的配合比须由试验室通过试验确定。

5.3.2 现场均匀性检测

混凝土外掺氧化镁在大体积混凝土内部能够起到补偿温度应力的作用，但是，在施工过程中，氧化镁掺量的大小会直接影响到大坝温度应力的补偿，所以在混凝土外掺氧化镁的同时，必须检测其混凝土中氧化镁的均匀性。如果混凝土中氧化镁拌和不均匀，将会引起局部膨胀量过高或过低，如果氧化镁混凝土出现过大的膨胀差异，有可能增加局部混凝土的拉应力，或发生裂缝。

氧化镁均匀性试验按《全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术规范》（DB52/T 720—2010）附录C进行，对一次性搅拌好的混凝土分6个不同取样点分别取样，对6个取样点的样品分别检测。并对6个样品的均匀性进行分析，检测结果见表5.3-1。

用烧杯或是其他容器取样，每个样品需不低于100g，所取样品尽量不含或是少含碎石，均为砂浆，样品取好放试验室备用，对每个样品分别编号，并取2～3g样品分别进行试验。

由于所取样品为砂浆，含部分细小砂石骨料以及水泥、粉煤灰等胶凝材料，因而检测出的氧化镁含量一般会低于外掺的氧化镁含量，而且根据细颗粒的不同（砂中细小颗粒或是石粉含量不同），均匀性也会有差异，详见表5.3-2。