1.2 全坝外掺氧化镁混凝土筑坝技术的发展

我国对氧化镁混凝土的研究起源于20世纪80年代吉林省建成的白山重力拱坝。该工程基础坝段65%的混凝土最高温度高达50℃，基础温差普遍高于40℃，远高于当时的温度控制标准。工程蓄水运行后，基础并无贯穿性裂缝。后来研究发现，主要原因是白山重力拱坝使用了具有微膨胀性的抚顺水泥混凝土，其膨胀量补偿了混凝土收缩，减少了大坝裂缝的产生。成都勘测设计研究院科研所和南京化工学院通过室内实验及机理研究表明，抚顺水泥氧化镁含量高达5%，属于高镁配方；氧化镁水化速度较慢，在水化后生成的氢氧化镁晶体使混凝土体积膨胀，这种延迟微膨胀在混凝土降温过程中补偿了收缩变形，从而达到了防裂的目的。

氧化镁混凝土筑坝技术发展历程可以概括为三个阶段。

第一个阶段（1975—1989年），从室内试验研究到中间试验性应用。这期间开展了大量的实验研究工作，并在1981年向当时的能源部水利部水利水电规划设计总院（以下简称水规总院）进行了汇报，水规总院给予了肯定和支持，并拨款给南京化工学院对机理作进一步分析，同时列为水规总院的科研项目。当时的结论是，通过总结工程实践，再经过室内验证，得出并发现了很有研究价值的课题。水规总院分别于1984年、1985年在北京和南京召开了“MgO微膨胀混凝土座谈会”和“水泥膨胀剂学术讨论会”。

自白山重力拱坝后，对于氧化镁混凝土能够通过自生体积膨胀补偿混凝土收缩时产生的拉应力已达成共识，但对于氧化镁混凝土的自生体积膨胀是否会对混凝土强度造成影响、外掺氧化镁是否会产生二次体积膨胀等问题并没有一个明确的定论。在水规总院于1985年在南京召开的“水泥膨胀剂学术讨论会”上，成都勘测设计研究院根据氧化镁混凝土长期力学及变形特性的试验研究结果指出，混凝土在氧化镁掺量合理的条件下，氧化镁混凝土自生体积膨胀是稳定的、不可逆的，不会发生无限膨胀，膨胀对混凝土强度的影响不大，且外掺氧化镁混凝土不会产生二次膨胀；南京化工学院对氧化镁混凝土的微观研究也说明，氧化镁水化反应是一次性逐渐发生的，水化产物是稳定的。这次会议的成功召开，改变了氧化镁是水泥的有害成分这一传统观念。试验成果解答了人们的疑问，打消了人们的担心和疑虑。在这次研讨会议上，由水规总院挂帅正式成立了“延迟性微膨胀水泥的研制及应用”课题科研组，加速了氧化镁课题的研发工作。之后，水规总院又于1988年、1989年在贵阳召开了“外掺MgO混凝土研究与应用协调会”，并审查了石塘、东风两个工程实施氧化镁混凝土的设计方案以及现场试验大纲。这次会议对发展外掺氧化镁混凝土筑坝技术推动很大，影响深远。从1987年起，课题组先后在东风下游重力围堰、石塘下游护坦、铜街子大坝明渠右导墙做了外掺氧化镁混凝土的现场试验，均获得了成功。经过10余年的室内基础理论研究和1987—1989年的中间试验，取得了丰硕的室内外研究成果，在氧化镁水化膨胀机理、混凝土长期变形性能、温度应力补偿、均匀性检测、施工工艺控制等方面的研究深度和广度均超过了国外的已有成果。能源部于1989年9月22—23日在贵阳召开鉴定会，通过了部级技术鉴定，认为该项科研成果达到国际领先水平。该项目于1989年被列为“八五”国家电力工业新技术重点推广项目，为氧化镁混凝土在水利水电工程的推广运用奠定了基础。

第二个阶段（1990—1998年），科研成果鉴定后的推广应用阶段。我国氧化镁混凝土筑坝技术快速提升，该技术先后应用到10余座大中型水电站的不同工程部位，包括重力坝基础约束区、导流洞封堵工程、堆石坝面板、碾压混凝土坝基础约束区等。在1995年，水电水利规划设计总院和水利水电规划设计总院联合发布了《关于颁发〈MgO微膨胀混凝土筑坝技术暂行规定（试行）〉的通知》。暂行规定的颁布和多个工程上的成功运用，进一步推动了氧化镁混凝土筑坝技术的发展。但此时氧化镁混凝土筑坝技术的应用，还仅局限在重力坝的局部地方，并未采用全坝外掺氧化镁混凝土，也未在拱坝上使用。

第三个阶段（1999年至今），从在重力坝部分使用发展到全拱坝用外掺氧化镁混凝土。我国第一座氧化镁混凝土拱坝为1999年1—4月仅用90天时间在广东省建设的长沙坝。该坝的建成，开启了氧化镁混凝土应用于拱坝建设的先河。2001年建成的贵州省沙老河拱坝，对全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术的发展起到了重要的作用；2003年建成的贵州省三江拱坝成为了全坝外掺氧化镁混凝土拱坝技术的范例。之后，贵州省应用全坝外掺氧化镁混凝土技术先后建成了鱼简河拱坝、落脚河拱坝、马河槽拱坝、老江底拱坝、鱼粮拱坝等工程项目。2011年建成的贵州省黄花寨拱坝，首次将全坝外掺氧化镁技术推向100m级，并将外掺氧化镁筑坝技术与碾压混凝土技术相结合，进一步发挥了氧化镁混凝土筑坝简单、快速、经济的优越性。

为推动全坝外掺氧化镁拱坝技术持续、健康发展，对研究及应用成果进行总结提炼及统一制定该技术的使用标准逐渐进入工作日程。2006年，贵州省水利水电勘测设计研究院等单位获水利部“948”科研基金资助，承担了外掺氧化镁拱坝应用技术的研究项目，经过3年的研究，全面完成了科研任务，取得了丰硕成果，并于2009年4月11—14日在贵阳通过验收，总体评价为优秀（A级）。在此基础上，由贵州省水利水电勘测设计研究院、贵州省水利厅、中国水利水电科学研究院（以下简称中国水科院）、贵州中水建设管理股份有限公司、贵州大坝安全监测中心联合编制了《全坝外掺氧化镁拱坝技术规范》（DB52/T 720—2010），这是继广东省在2009年颁布《外掺氧化镁混凝土不分横缝拱坝技术导则》（DB44/T 703—2009）后的第二部有关氧化镁混凝土筑坝的地方规范。