CN103145361B - 一种混凝土防渗抗裂剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土防渗抗裂剂，包含活性矿物掺合料和硬石膏，所述的活性矿物掺合料选自超细矿粉或硅灰。优选所述的活性矿物掺合料和硬石膏的质量比为1:0.5-0.6。利用本发明的防渗抗裂剂配制的混凝土不仅拥有良好的防渗抗裂性能，而且可以节约石灰石资源、能源和减少二氧化碳的排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有防渗抗裂功能的混凝土外加剂，具体地说是一种利用超细粉体和硬石膏为原料制备的混凝土外加剂，属于建筑材料中的混凝土外加剂技术领域。
背景技术
随着建筑业的发展，对混凝土的施工要求越来越高，泵送混凝土已经成为混凝土施工的重要手段。为了提高混凝土的工作性能，不可避免地会增加混凝土的用水量，从而导致混凝土的开裂渗透问题也就日益突出，因此混凝土抗裂防渗问题已经成为学术界和工程界日益关注的热点，国内外学者针对此问题也进行了较为广泛的研究。
为了解决混凝土的开裂问题，国内外主要采取的做法是将膨胀剂和抗裂纤维复合使用；为了解决混凝土的抗渗问题，通常使用各种防水剂。然而，这些防渗抗裂方法在应用过程中有一定的缺点，主要表现在：（1）对混凝土的养护要求较严格，常因养护不当造成混凝土的抗裂性能不足；（2）混凝土的生产成本大幅提高。
目前，国内外也有很多研究机构和企业通过复合技术研制了不同类型的混凝土防渗抗裂剂。综合国内外对复合外加剂研究方法的分析，混凝土防渗抗裂剂的功能组分构成大概表示为：塑化减水组分+（增强组分）+膨胀组分+（引气组分）+增密组分+（体积稳定组分）。其中括号内的组分为待选项，括号外的组分为必选项。塑化减水组分可以采用萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系和脂肪族系高效减水剂等，可以降低水泥用量、提高混凝土强度。膨胀组分在混凝土水化早期和后期持续作用，生成的水化产物（钙钒石）在混凝土内部产生一定的微膨胀，水泥石内部及与粗（细）骨料、钢筋的界面，受到微膨胀的挤密作用，整体密实度得到提高，水化产物填充了混凝土的孔隙，具有填充、堵塞毛细孔缝的形成，切断毛细孔缝，使大孔变小，总孔隙率降低，可有效减少、补偿混凝土收缩，明显提高混凝土长期体积稳定性。增密组分主要起到改善混凝土界面过渡层的作用。增密组分能减小混凝土的收缩、改善混凝土坍落度损失，而且对减弱混凝土早期开裂有利。
本发明亦是基于复合技术研制的混凝土防渗抗裂剂，它不仅能够起到提高混凝土的耐久性能，而且能降低混凝土的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于通过对现有的混凝土防渗抗裂剂的性能进行优化研究，提供一种防渗抗裂性能更优、应用成本更低的混凝土防渗抗裂剂。
为了实现本发明的目的，本发明人通过大量试验研究，最终获得了如下技术方案：
一种混凝土防渗抗裂剂，包含活性矿物掺合料和硬石膏，所述的活性矿物掺合料选自超细矿粉或硅灰。
优选地，上述的混凝土防渗抗裂剂，其中所述的活性矿物掺合料和硬石膏的质量比为1:0.3-0.8。
进一步优选地，上述的混凝土防渗抗裂剂，其中所述的活性矿物掺合料和硬石膏的质量比为1:0.5-0.6。
优选地，上述的混凝土防渗抗裂剂，其中所述的超细矿粉为比表面积不小于1000m2/kg的磨细矿渣。
优选地，上述的混凝土防渗抗裂剂，其中所述的硅灰的比表面积为15000-25000m2/kg，SiO2含量大于90%。
优选地，上述的混凝土防渗抗裂剂，其中所述的硬石膏比表面积大于300m2/kg，SO3含量大于50%。
再进一步优选地，上述的混凝土防渗抗裂剂，其中所述的混凝土防渗抗裂剂由活性矿物掺合料和硬石膏组成。
本发明的防渗抗裂剂是配合聚羧酸高性能减水剂使用的一种矿物外加剂，主要由高活性超细矿物掺合料和硬石膏复合而成，其用量为胶凝材料总量的6-8%。其中，活性矿物掺合料主要是消耗水泥水化产生的Ca(OH)2，生成硅酸钙凝胶，改善混凝土的孔结构，在提高混凝土密实度的同时还能提高混凝土强度；硬石膏主要消耗水泥中的C3A，生成早期钙矾石，既能防止二次钙矾石的产生，又能产生一定的膨胀率，防止结构由于收缩引起的开裂。
与现有技术相比，本发明涉及的混凝土防渗抗裂剂具有如下优点和显著进步：
（1）在混凝土材料科学理论的指导下，利用本发明的防渗抗裂剂与聚羧酸系高性能减水剂、矿物掺合料和水泥的多元复合技术制备出的抗渗等级大于P12的抗裂混凝土。
（2）配制的防渗抗裂混凝土水胶比相对较低、掺合料用量较大，可大幅度降低水泥用量。因此利用本发明的防渗抗裂剂配制的混凝土不仅拥有良好的防渗抗裂性能，而且可以节约石灰石资源、能源和减少二氧化碳的排放。
附图说明
图1是防渗抗裂剂的研发技术路线示意图。
具体实施方式
以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。在下列实施例中，原材料用量都为每立方米混凝土需要的原材料的质量，单位kg/m3。
本发明涉及的如下缩略语和关键术语定义为：
CH：氢氧化钙。
C3A：铝酸三钙。
Aft：混凝土中的钙矾石，即由水泥水化产物水化铝酸钙和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙。
S95：矿粉的活性指数/%≥95。
P12：混凝土的抗渗等级达到P12，即混凝土试件在抗渗试验时所能承受的最大水压力≥1.2MPa。
本发明的目的是研制两种不同组分的混凝土防渗抗裂剂：一种是防渗抗裂剂A，用于配制相对较低强度等级的混凝土；一种是防渗抗裂剂B，用于配制相对较高强度等级的混凝土。
防渗抗裂剂A和B各组成成分的重量百分比如下：
防渗抗裂剂A：35%硬石膏+65%超细矿粉
防渗抗裂剂B：35%硬石膏+65%硅灰
原材料性能要求：
硬石膏：比表面积大于300m2/kg，SO3含量大于50%；
超细矿粉：比表面积不小于1000m2/kg的磨细矿渣；
硅灰：比表面积约15000~25000m2/kg，SiO2含量大于90%。
在混凝土搅拌过程中，防渗抗裂剂的掺入无需特殊工艺，只要将其两种组分按比例随其他粉体一同送入搅拌车进行搅拌即可。
实施例1
混凝土强度等级：C40。
水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥，用量226kg/m3。
矿粉：S95矿粉，用量60kg/m3。
粉煤灰：II级粉煤灰，用量60kg/m3。
碎石：5-25mm连续级配花岗岩碎石，符合JGJ52-2006的要求，用量1120kg/m3。
砂：符合JGJ52-2006要求的中砂，用量746kg/m3。
水：自来水，用量143 kg/m3。
减水剂：聚羧酸高性能减水剂，1.5%掺量时的减水率约为30%，用量5.64 kg/m3。
抗裂剂：防渗抗裂剂A，用量30.1 kg/m3，其中超细矿粉19.6 kg/m3，硬石膏10.5 kg/m3。
以上混凝土性能经青岛市建筑工程质量检测中心有限公司检测，检测结果：28d强度为48.5MPa，抗渗等级大于P12。由该混凝土配合比配制的混凝土在青建·太阳岛建设工程中也得到应用，由青岛青建海宁置业有限公司开发建设，由青建集团股份公司总承包。该工程位于青岛市四方区，其中地下室工程使用了本实施例的防渗抗裂剂，使用过程中，混凝土工作性能良好，经检测混凝土28天强度达到设计要求，后期没有出现开裂和渗漏现象，工程质量良好。另外，工程采用本实施例的C40混凝土，使用水泥用量仅为226kg/m3，与普通混凝土相比减少了水泥用量约100kg/m3，大量降低水泥用量，并且极大的改善了混凝土的抗裂防渗性能，具有巨大的社会效益。
由本实施例混凝土配合比配制的混凝土在伊春路168号地块项目建设工程中也得到应用，由青岛国信发展集团有限公司开发建设，由青建集团房建一分公司总承包，该工程位于青岛市市北区，同样具有上述防渗抗裂和降低成本的优势。
实施例2
混凝土强度等级：C45。
水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥，用量247kg/m3。
矿粉：S95矿粉，用量65.6kg/m3。
粉煤灰：II级粉煤灰，用量65.6kg/m3。
碎石：5-25mm连续级配花岗岩碎石，符合JGJ52-2006的要求，用量1100kg/m3。
砂：符合JGJ52-2006要求的中砂，用量733kg/m3。
水：自来水，用量144 kg/m3。
减水剂：聚羧酸高性能减水剂，1.5%掺量时的减水率约为30%，用量6.17 kg/m3。
抗裂剂：防渗抗裂剂A，用量32.9 kg/m3，其中超细矿粉21.4kg/m3，硬石膏11.5 kg/m3。
以上混凝土性能经青岛市建筑工程质量检测中心有限公司检测，检测结果：28d强度为53.1MPa，抗渗等级大于P12。由该混凝土配合比配制的混凝土在万科蓝山建设工程中也得到应用，由万科开发建设，由青建集团股份公司总承包。该工程位于青岛市市北区，其中地下室工程使用了本实施例的防渗抗裂剂，使用过程中，混凝土工作性能良好，经检测混凝土28天强度达到设计要求，后期没有出现开裂和渗漏现象，工程质量良好。另外，工程采用本实施例的C45混凝土，使用水泥用量仅为247kg/m3，与普通混凝土相比减少了水泥用量约110kg/m3，大量降低水泥用量，并且极大的改善了混凝土的抗裂防渗性能，具有巨大的社会效益。
由本实施例混凝土配合比配制的混凝土在青建·太阳岛项目建设工程中也得到应用，由青岛青建海宁置业有限公司开发建设，由青建集团总承包，该工程位于青岛市四方区，同样具有上述防渗抗裂和降低成本的优势。
实施例3
混凝土强度等级：C50。
水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥，用量274kg/m3。
矿粉：S95矿粉，用量72.8kg/m3。
粉煤灰：II级粉煤灰，用量72.8kg/m3。
碎石：5-25mm连续级配花岗岩碎石，符合JGJ52-2006的要求，用量1073kg/m3。
砂：符合JGJ52-2006要求的中砂，用量716kg/m3。
水：自来水，用量146 kg/m3。
减水剂：聚羧酸高性能减水剂，1.5%掺量时的减水率约为30%，用量6.84 kg/m3。
抗裂剂：防渗抗裂剂B，用量36.5 kg/m3。其中硅灰23.7kg/m3，硬石膏12.8 kg/m3。
以上混凝土性能经青岛市建筑工程质量检测中心有限公司检测，检测结果：28d强度为61.2MPa，抗渗等级大于P12。
Claims (1)
1. 一种混凝土防渗抗裂剂，其特征在于：所述的混凝土防渗抗裂剂由活性矿物掺合料和硬石膏组成，所述的活性矿物掺合料为硅灰，所述的硅灰的比表面积为15000-25000m2/kg，SiO2含量大于90%，所述的硬石膏比表面积大于300m2/kg，SO3含量大于50%，所述的硅灰和硬石膏的质量比为1:0.5-0.6。
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