CN106365486A

CN106365486A - 一种混凝土密实抗裂剂

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Publication number: CN106365486A
Application number: CN201610790540.3A
Authority: CN
Inventors: 陶方元; 侯维红; 杨进波; 凡涛涛
Original assignee: Wuhan Sanyuan Speical Building Materials Co Ltd
Current assignee: Wuhan Sanyuan Speical Building Materials Co Ltd
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2036-08-31
Also published as: CN106365486B

Abstract

一种混凝土密实抗裂剂，包括：20.0‑60.0％的轻烧氧化镁；10.0％‑30.0％的氧化钙‑硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料；5.0‑15.0％的石膏；20.0‑50.0％的比表面积大于300m²/kg的细粉料，该所有组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总质量计。该抗裂剂能够用于混凝土，用于有效抑制混凝土的收缩，提高混凝土的密实性、耐久性。

Description

一种混凝土密实抗裂剂

技术领域

本发明属于建筑材料外加剂领域，具体是涉及一种用于混凝土的外加剂，防止混凝土出现裂缝的高性能密实抗裂剂。

背景技术

对于混凝土基建筑物，由于混凝土本身会出现干缩，同时外界温度变化也会对建筑物产生影响，会导致混凝土基建筑物出现裂缝。建筑物裂缝对建筑物的耐久性有直接影响。如果不加以控制，甚至会引起建筑物坍塌的危险。

从材料的角度而言，混凝土膨胀剂、减缩剂、钢纤维和合成有机纤维都是减免或分散裂缝的有效措施。但从材料价格和施工便利方面，膨胀剂更有优势。建筑物产生的裂缝主要是是由于混凝土干缩引起的，提供混凝土膨胀剂，以补偿混凝土随时间变化的收缩，是解决建筑物出现裂缝最常用的技术手段。

在混凝土中掺加膨胀剂，主要作用是提高混凝土的抗裂性能和抗渗性能，实现结构自防水，在一定程度上也有助于提高混凝土的抗硫酸盐腐蚀和抗碱—集料反应的作用，可见膨胀剂的使用在客观上也起到提高混凝土耐久性的作用。但对一些有高耐久性要求的混凝土及建筑，或是在环境介质侵蚀作用强的环境中使用的混凝土，单用普通膨胀剂就难以满足混凝土耐久性要求。

针对特定的混凝土组成，常用混凝土膨胀剂的膨胀源为氢氧化钙、钙矾石。在长期的工程应用中，发现以氢氧化钙、钙矾石为膨胀源的膨胀剂存在诸多不足。

钙矾石类膨胀剂的主要缺陷在于(1)水化较快，膨胀主要发生在14d以前，对水泥基材料后期收缩的补偿作用不大；膨胀性能的可调整性差，不能根据目标混凝土的收缩特点来调整、设计膨胀性能；(2)钙矾石热稳定性差，在80℃条件下易分解；(3)钙矾石类膨胀剂需水量高，对于养护湿度要求过高，通常工程养护难以满足钙矾石类膨胀剂的养护要求。

氢氧化钙类膨胀剂也存在膨胀过快，膨胀过程可调整性差的缺点，在夏季施工条件下通常一天膨胀能会反应80％以上，难以补偿混凝土温降收缩以及后期的干燥收缩，且其膨胀源Ca(OH)₂在压力水作用下，溶解度也较大。因此，基于这两种膨胀源的现有混凝土膨胀剂在水工、海工或者有侵蚀介质(硫酸盐)的混凝土工程中的应用受到了限制，在夏季施工条件下也不能有效补偿混凝土的收缩。轻烧氧化镁有着膨胀产物物理化学特性稳定，膨胀可调控等优点。可针对季节使用不同活性氧化镁，有效补偿混凝土温降收缩以及后期干燥收缩。

针对现有技术存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提出一种精选的复合膨胀剂，用于补偿混凝土的收缩，包括温度收缩和后期收缩，改善混凝土工作性能，提高密实性，实现自防水、提高混凝土抗裂性能及耐久性能。

发明内容

申请人意外地发现：通过包括下列组成的混凝土密实抗裂剂，能够赋予混凝土所需的膨胀、密实性能，使混凝土具有长期的抗膨胀性能，包括，以重量计：

20.0-60.0％的轻烧氧化镁；

10.0％-30.0％的氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料；

5.0-15.0％的石膏；

20.0-50.0％的细粉料；

其中所有组分以抗裂剂的干重量计，且所有组分的含量总和为100％。

在一个实施方式中，轻烧氧化镁为含镁矿源，如菱镁矿、白云石、蛇纹石等，在800-1100℃，优选900-1050℃下煅烧得到的。该轻烧氧化镁的活性为50s-400s的重量稳定的氧化镁，氧化镁活性的匀质性控制±20s。

在另一个实施方案中，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料包括(按重量计)：SiO₂ 3.03％～4.27％、Al₂O₃ 6.05％～6.90％、Fe₂O₃ 1.20％～2.03％、CaO 72.8％～78.5％、MgO 1.37％～1.72％、SO₃ 6.81％～10.72％，其中f-CaO 53.5％～58.8％。

在又一个实施方案中，石膏可以为氟石膏、磷石膏、脱硫石膏、二水石膏或硬石膏，其中优选硬石膏，该硬石膏至少包括，按重量计，CaO 37.1％～43.8％，SO₃ 56.6％～59.6％。

在再一个实施方案中，细粉料可为超细石粉、超细矿粉或其他细粉料，优选石灰石粉，因为石灰石粉矿产丰富，易磨性好，与其它组分的相容性好。细粉料的比表面积大于300m²/kg，优选大于500m²/kg，更优选大于800m²/kg。

含轻烧氧化镁的混凝土密实抗裂剂主要用于混凝土中，用于抗裂、使混凝土密实。抗裂剂在混凝土中的掺量约为8.0％～12.0％(重量百分比)。

在配制混凝土时，按上述的掺量取代其他混凝土掺和料，在其它条件不变的条件下配制混凝土即可。

与现有技术相比，本发明的混凝土密实抗裂剂具有以下优点和效果：

1)补偿混凝土前期的自生体积收缩；2)补偿混凝土前期的干燥收缩；3)能够全周期补偿混凝土收缩；4)提高混凝土的密实性；5)降低水化热；6)提高混凝土抗裂性能以及耐久性能；7)克服了目前膨胀剂对天然硬石膏的严重依赖；8)膨胀性能可控。

附图说明

图1是混凝土限制收缩开裂试验模具；

图2是模拟工地半绝湿状态的温度模拟曲线；

图3是模拟工地半绝湿状态的应变曲线；

图4是S08摄影棚的设计图，其中斜线填充区域为附属用房；

图5是摄影棚施工后的效果图。

具体实施方式

在此提供了一种能有效补偿混凝土收缩、降低混凝土开裂、提高混凝土耐久性能的混凝土密实抗裂剂。本发明所提供的混凝土密实抗裂剂，充分利用了氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料、轻烧氧化镁、石膏、细粉料的相互作用，精选各组分的含量而所得到的抗裂剂，因此所制得的混凝土密实抗裂剂具有更好的抗裂、防渗水效果，使得混凝土更结实耐久。

本发明提供了一种用于混凝土的混凝土密实抗裂剂包括轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料；石膏；细粉料以及任选的其它组分。

轻烧氧化镁

选择轻烧氧化镁，能够有利地用在本发明中的复合混凝土密实抗裂剂中。氧化镁是膨胀剂和膨胀水泥中常用的一种成分，属于气硬性的胶结材料，能够通过煅烧选自例如菱镁矿的含镁矿源得到。能够用在密实抗裂剂中的氧化镁包括很多种，如常规的氧化镁、轻烧氧化镁、重烧氧化镁等等。轻烧氧化镁，由于煅烧温度不同、煅烧时间的区别，会影响产品的性质。例如煅烧温度400℃时，得到的轻烧氧化镁的比表面积为180m²/kg；在1300℃煅烧时得到的轻烧氧化镁的比表面积仅为3m²/kg。本发明中，精选在800-1100℃，优选900-1050℃下煅烧得到的轻烧氧化镁。

本发明中的轻烧氧化镁精选通过白云石、菱镁矿、蛇纹石等的矿源，控制煅烧而得到的匀质的轻烧氧化镁。优选的矿源是菱镁矿，特别是纯度高，例如纯度高于70％的菱镁矿，优选该菱镁矿中掺入其它含镁矿源如白云石后煅烧得到的矿源混合物。该矿源混合物中以菱镁矿为主，任选加入白云石、蛇纹石等含镁矿源，优选白云石等的掺入量小于30％重量，更优选小于20％重量，还更优选小于15％重量，最优选小于10％重量。得到该矿源混合物后，将其研磨得到平均粒径小于15厘米、优选小于10厘米、还更优选5厘米，最优选3厘米，或者1厘米以下的小的块料矿源。在800-1100℃煅烧该矿源。煅烧过程中控制燃料的供给，进行均匀燃烧，例如通过选择回转式装置，如回转窑，对矿源原料进行均匀、可控地方式煅烧。具体地，优选选择例如900-1050℃煅烧。煅烧过程中，根据矿源组成、平均粒径、粉尘飞扬等因素，控制煅烧条件。例如，当使用回转窑时，优选转速低于1.5转/分钟。例如针对800-900℃、901-1000℃、1001-1100℃，结合粒径、扬尘等影响因素，选择回转窑的转速为0.6转/分钟、1.0转/分钟、0.8转/分钟以下的窑速。煅烧30-90分钟后，优选煅烧30-50分钟或50-70分钟或70-90分钟。取决于矿源原料、平均粒径、对产品的要求，调整煅烧时间、回转窑的转速。进而，将煅烧后的产品进行研磨处理，优选研磨呈细度低于120微米，优选80微米以下的粉料，优选80微米方孔筛筛余为总重量的10％以下，优选5％以下，更优选3％以下。

本发明混凝土用密实抗裂剂中，轻烧氧化镁的加入量为：基于抗裂剂的总重量为20％-60％，优选25％-50％，更优选30-45％，还更优选约32-42％。

用于本发明的该轻烧氧化镁的活性反应时间为大于等于50秒至小于300秒，优选大于等于50秒至小于200秒，或者大于等于200秒至小于300秒，且该氧化镁活性的匀质性控制在±20秒以内，优选在±10秒以内，还更优选±5秒。该活性反应时间是根据中华人民共和国电力行业标准DL/T5296-2013《水工混凝土掺用氧化镁技术规范》测定的。活性反应时间越大，表示轻烧氧化镁后期膨胀越高，前期膨胀越小。反应活性时间低表示前期膨胀速率较快，后期膨胀略小。轻烧氧化镁是以天然气等气体或液体可控燃料为燃料，在回转窑中煅烧含镁矿源如菱镁矿而得到的重量均匀的颗粒状轻烧氧化镁。在煅烧菱镁矿后，需要对煅烧后的菱镁矿进行研磨至规定细度，即细度为80μm筛余小于5％重量。

氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料

本发明中，氧化钙和硫铝酸钙膨胀组分通过煅烧，得到双膨胀源膨胀熟料。通过将石灰石、铁粉、石膏以及铝矾土在回转窑中煅烧得到的氧化钙-硫铝酸钙双膨胀源熟料，制成的双膨胀源熟料与单一的氧化钙、硫铝酸钙类或直接混合的氧化钙和硫铝酸钙类膨胀源相比，氧化钙和硫铝酸钙双膨胀源膨胀熟料当与本发明抗裂剂中其它组分配合时，带来了总膨胀性能更高、膨胀速率(特别是前期膨胀速率)高，膨胀性可调控等优点，更有利于形成全周期膨胀性可控的密实抗裂剂。

本发明中，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料包括(按重量计)：SiO₂ 3.03％～4.27％、Al₂O₃ 6.05％～6.90％、Fe₂O₃ 1.20％～2.03％、CaO 72.8％～78.5％、MgO1.37％～1.72％、SO₃ 6.81％～10.72％，其中f-CaO 53.5％～58.8％。优选，氧化钙-硫铝酸钙双膨胀源膨胀熟料包括，按该双膨胀源熟料的总重量计，SiO₂ 3.13％～4.17％、更优选3.23％-4.07％，还更优选3.33％-3.97％；Al₂O₃ 6.15％～6.80％、更优选6.25％-6.70％、还更优选6.35％-6.60％；Fe₂O₃ 1.30％～1.93％、更优选1.40～1.83％、还更优选1.50％～1.73％；CaO 73.8％～77.5％，其中f-CaO 54.5％～57.8％；更优选CaO 74.8％～76.5％，其中f-CaO 55.5％～56.8％；MgO 1.47％～1.62％、更优选MgO 1.52％～1.57％；SO₃ 7.81％～9.72％、更优选8.31％～9.22％。该双膨胀源熟料中，优选成分是CaO,特别是f-CaO的成分、Fe₂O₃、Al₂O₃的成分需要保持在上述范围内。

石膏

本发明中，与轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙双膨胀源膨胀熟料复配的成分还包括石膏(主要成分是CaSO₄)。该石膏能够是膨胀剂领域通常使用的石膏类物质，包括氟石膏、磷石膏、脱硫石膏、二水石膏或硬石膏。其中优选硬石膏。石膏优选CaSO₄含量为70％(重量)以上的石膏，或者其中CaO、SO₃含量合计高于70％(重量)的石膏。优选当选择硬石膏时，该硬石膏至少包括，按重量计，CaO 37.1％～43.8％，SO₃ 56.6％～59.6％。

细粉料

本发明的抗裂剂中，还能够加入细粉料，优选超细粉料。能够使用的细粉料可以是石粉、矿粉、粉煤灰，以及一些其他能够添加到抗裂剂中的细粉料。这些粉料的选择可以根据本领域普通技术人员的知识来进行选择。优选选择石粉，特别是细石粉或超细石粉。优选选择石粉的原因在于石粉矿产丰富，易磨性好，处理简单，与其它组分容易结合。当然，也可以根据所需的性质，

可以通过选择粉料的比表面积来选择粉料的细度。细粉料的表面积优选大于300m²/kg，还优选大于500m²/kg，更优选大于700m²/kg，还更优选大于800m²/kg，最优选大于1000m²/kg。由于本发明中的抗裂剂用于混凝土中，考虑到成本等因素，细粉料的选择不必达到最高的标准，一般在1500m²/kg以下，或者1200m²/kg以下。

其它助剂

本发明的抗裂剂中可以添加其它助剂，例如纤维类物质，包括天然纤维、人工纤维；还可添加缓凝保坍成分以改善混凝土的工作性能。

混凝土密实抗裂剂及其制备方法

混凝土密实抗裂剂包括轻烧氧化镁、石膏、氧化钙-硫铝酸钙双膨胀源膨胀熟料、细粉料，由上述组分复配而成。氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料可以通过煅烧氧化钙和硫铝酸钙膨胀源得到，也可以市售购得，只要满足所需的该双膨胀源熟料组成要求即可。轻烧氧化镁优选具有如下性质的氧化镁，如活性反应时间为大于等于50秒至小于400秒，优选大于等于50秒至小于200秒，或者大于等于200秒至小于300秒，且该氧化镁活性的匀质性控制在±20秒以内，优选在±10秒以内，还更优选±5秒的轻烧氧化镁。之后，将轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料、石膏、细粉料一起混合，即可得到本发明的混凝土用密实抗裂剂。

抗裂剂中各组分的用量为20.0-60.0％，优选30.0-50.0％、更优选35.0-45.0％的轻烧氧化镁；10.0％-30.0％，优选15.0-25.0％、更优选18.0-28.0％的氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料；5.0-15.0％，优选8.0-12.0％或者10.0-15.0％、更优选10.0-12.0％的石膏；20.0-50.0％，优选25.0-45.0％或者20.0-40.0％、更优选20.0-30.0％的比表面积大于300m²/kg的细粉料；所述组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总重量计。

混凝土密实抗裂剂，主要用于混凝土抗裂技术中，在混凝土中的掺量为约8.0％～12.0％重量，优选9％～11.0％重量，按混凝土的总重量计。在配制混凝土时，按所述一定的掺量取代其他混凝土掺和料，其他条件不变的条件下配制混凝土。

一般的混凝土均能够使用混凝土密实膨胀剂。与现有技术相比，本发明的混凝土密实抗裂剂具有以下优点和效果：1)能够全周期补偿混凝土收缩性，包括混凝土早期自生体积收缩、温降收缩以及中后期干燥收缩。；2)膨胀需水量较小，对养护无特殊要求，常规养护即可；3)提高混凝土抗裂性能以及耐久性能，这对建筑物非常重要；4)克服了目前膨胀剂对天然硬石膏的严重依赖；5)抗裂剂的膨胀性能可设计，可调控；6)在夏季高温条件下可更好发挥膨胀作用，有效的控制混凝土裂缝。

混凝土用密实抗裂剂对混凝土或建筑物的抗裂效果，以往主要集中在混凝土使用的前期或者后期，本文的密实抗裂剂既能够调节混凝土或建筑物前期对裂缝的产生，也能够控制后期的裂缝产生。该控制能够通过在本文公开的含量范围内，调节轻烧氧化镁、石膏、氧化钙-硫铝酸钙、细粉料的组成，来达到平衡各时期开裂的风险，对建筑物的长期安全性，特别是对裂纹出现敏感的建筑物的密实、抗裂、耐久性带来了更实际的用处。

为了测试本发明混凝土用密实抗裂剂的特性，本发明采用了如下的测试试验方法。

混凝土平板开裂对比试验

试验材料：

混凝土限制收缩开裂试验采用模具的边框为厚5mm的不锈钢板，内边尺寸为600mm×600mm×50mm的钢制模具，边框内设间距50mm的双排螺钉，长度为100mm的栓钉上下交错间隔分布(如图1所示)。

试验步骤：

试验时在边框围成的范围内的底板上抹一层油，防止试件水分从底面蒸发损失。在距模具短边15cm的侧方放置一个台扇，风叶中心与试件表面平行，混凝土表面的风速为4.0～5.0m/s，1000w碘钨灯位于试件横向中心线的上方1.2m，距模板长边15cm处，连续烘照4h关闭。

试验时，环境温度控制在20℃±3℃、相对湿度为60±5％，先将混凝土拌合物浇入此模具中插捣成型，抹平表面，将试件带模分别置于风吹灯照的环境中，用专门测量裂缝宽度的裂缝宽度检测仪对各混凝土板的开裂情况进行跟踪观测。

开始每隔5min观察一次，当发现有裂纹产生时变为每10min观察一次，在风吹灯照的条件下，对试件进行24h观察。试验结束后，主要记录每个混凝土板上裂缝的初裂时间(开始出现裂缝的时间)，裂缝尺寸(24h时的最大裂缝宽度和最长裂缝长度)。裂缝长度用棉纱线沿着裂缝的走向取得相应的长度，裂缝长度以肉眼可见为准，以钢卷尺测量其值L，以mm计；裂缝的宽度d用专门测量裂缝宽度的裂缝宽度检测仪测量，裂缝长度中点附近的裂缝宽度代表该裂缝的最大裂缝。并按下式计算裂缝开裂总面积：

A_cr＝ΣA_imax*L_i

式中Acr──试件裂缝名义总面积(mm²)；

A_imax──第i条裂缝名义最大裂缝宽度(mm)；

L_i──第i条裂缝长度(mm)。

最后以裂缝开裂总面积的大小来评价混凝土早期塑性收缩的性能。

空白组(不掺膨胀剂)、对比实施例(市售膨胀剂，如常用的II型膨胀剂)和实施例1、实施例2、实施例3混凝土密实抗裂剂的混凝土平板开裂对比结果见下文列表所示。

可以看出：掺有本发明中实施例混凝土密实抗裂剂后的混凝土开裂时间明显延长，裂缝面积也明显降低。

实施例

以下将结合具体实施例对本发明进行更详细的描述，然而以下实施例仅限于对本发明的理解，本发明并不仅限于实施例所给出的范围。本文中，没有特别指明时，所有的百分比为重量百分比。

实施例1

本实施例中混凝土密实抗裂剂组分(按重量计)包括：轻烧氧化镁30％，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料30％，石膏(纯度为85％的天然硬石膏)15％，比表面积为500m²/kg的石粉30％。

其中，轻烧氧化镁、双膨胀源膨胀熟料可以采用如下方法制备得到：轻烧氧化镁为使用100％菱镁矿(平均粒径10-30mm)在850℃煅烧60分钟得到的活性反应时间为100秒的轻烧氧化镁，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料为通过将石灰石、铁粉、石膏以及铝矾土在回转窑中1300℃下煅烧得到，组成为SiO₂ 3.83％、Al₂O₃ 6.65％、Fe₂O₃ 1.80％、CaO75.8％、MgO 1.57％、SO₃ 8.81％，其中f-CaO 55.5％。

实施例2

本实施例中混凝土密实抗裂剂组分(按重量计)包括:轻烧氧化镁40％，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料20％，石膏(纯度为85％的天然硬石膏)15％，石粉(比表面积为500m²/kg的石灰石粉)25％。

其中,轻烧氧化镁为菱镁矿在850℃煅烧得到的活性反应时间为100秒的轻烧氧化镁，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料为通过将石灰石、铁粉、石膏以及铝矾土在回转窑中1300℃下煅烧得到(组成同实施例1)。

实施例3

本实施例中混凝土密实抗裂剂组分(按重量计)包括：轻烧氧化镁55％，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料15％，石膏(纯度为85％的天然硬石膏)10％，石粉(比表面积为500m²/kg的石灰石粉)20％。

其中，氧化镁为菱镁矿在850℃煅烧得到的活性反应时间为100秒的轻烧氧化镁，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料为通过将石灰石、铁粉、石膏以及铝矾土在回转窑中1300℃下煅烧得到(组成同实施例1)。

用于测试实施例1、2、3的抗裂剂的混凝土配方采用常用侧墙配方，即混凝土等级为C35，胶材总量380kg/m³，水胶比0.43，掺入固含量为10％的聚羧酸减水剂，掺量为1.3％，混凝土密实抗裂剂在混凝土的掺量是35kg/m³(取代粉煤灰掺量)，其加入方式为与胶凝材料、粗细骨料先进行拌合，再加入水，拌合时间可稍延长30秒。

依据GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》成型抗压强度及抗折强度，依据GB23439《混凝土膨胀剂》成型限制膨胀率试件，依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》成型抗渗试件，在混凝土成型时可以通过振实台或人工插捣进行试模的成型、收光，在脱模后放入标准养护室(温度20℃，相对湿度95％)条件下进行养护。

加入实施例的混凝土密实抗裂剂的混凝土，可以有效的提高混凝土密实性，有效补偿混凝土收缩、提高抗渗等级，其混凝土工作性能、限制膨胀率、抗压强度、抗折强度及抗渗实验结果如下：

表1混凝土工作性能

由表1可以看出掺入高性能密实抗裂剂不仅不会对混凝土工作性能有不利影响，通过各组分的作用，例如细粉料作用，混凝土工作性能有了一定的改善，扩展度明显增大，且后期坍落度损失相对较小，混凝土可泵性好。另外混凝土入模温度还有微弱下降，说明此产品并不会提高混凝土水化热，不会提高混凝土内部温升。

表2混凝土限制膨胀率

由表2可以看出，当掺入本发明混凝土密实抗裂剂的混凝土前期膨胀效果明显，后期由于轻烧氧化镁的微膨胀作用其干缩落差比空白还小，可以补偿混凝土各阶段的收缩，有效防止混凝土开裂。其中实施例1前期膨胀较大，中后期收缩较大，实施例3前期膨胀相对较小，中后期收缩也较小，混凝土的膨胀落差最小，主要原因在于轻烧氧化镁和氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料的含量有所调整，即轻烧氧化镁含量越大，混凝土中后期收缩越小，氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源熟料含量越大则混凝土早期膨胀越高，而中后期收缩也随之增大，其中混凝土膨胀落差较大。因此可以根据混凝土结构特征、使用环境以及混凝土配比等来选择混凝土密实抗裂剂的配比，如混凝土为薄壁结构，主要收缩为混凝土中后期干燥收缩，可优选实施例3中抗裂剂配方。

表3混凝土强度

表4混凝土强度

由表3和表4可知掺入高性能密实抗裂剂后，抗压强度与空白基本相同，即本产品对混凝土抗压强度无不利影响；抗折强度较空白有一定的提升。混凝土长期强度无回缩，强度发展稳定，混凝土强度整体较空白更优异，折压比有所增大，从侧面可以反映混凝土抗裂性能有所提高。

能够调整抗裂剂组成中的组分，特别是轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙双膨胀源膨胀熟料的量，平衡和调节混凝土的折压比、膨胀性能。

表5混凝土抗渗结果

项目	空白	实施例1	实施例2	实施例3
					抗渗等级	P8	P10	P10	P10

由表4可知，掺入此混凝土密实抗裂剂后，依据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中混凝土抗渗等级测试方法试验，混凝土抗渗等级由P8提升到P10，即混凝土密实抗裂剂可提高混凝土抗渗性能。不限于理论，认为主要原因是由于掺入本发明抗裂剂后，提高了混凝土的密实性，从而有利于混凝土的抗渗性能。对混凝土耐久性能有一定改善作用。

对本抗裂剂和满足GB23439《混凝土膨胀剂》中规定的II型膨胀剂进行温度模拟的对比试验，利用混凝土长度自动监测仪器对混凝土应变进行连续监测，混凝土用锡箔纸进行包裹来模拟工地半绝湿状态，温度模拟曲线见图2，应变曲线见图3。

从图3可以明显看出混凝土在半绝湿条件下，本发明混凝土密实抗裂剂在夏季温度模拟情况下前期处于一定膨胀，可以有效补偿混凝土前期自生体积收缩和前期干燥收缩，且后期应变在混凝土自身温降收缩和干燥收缩作用下有少量收缩，但混凝土仍然处于微膨胀状态，后期收缩基本稳定，全过程协调补偿混凝土收缩，可以有效防止混凝土开裂。而Ⅱ型膨胀剂前期虽有一定膨胀，但后期收缩较大，存在开裂风险。

表6混凝土平板开裂对比结果

注：II型膨胀剂为GB23439II型膨胀剂

工程例1

摄影棚工程提供混凝土密实抗裂剂。对该摄影棚的分析为：1、摄影棚为框架墙体结构，墙体厚度200mm，平面长度42m×48m，摄影棚为一层，高22.45m，为典型的超长超薄结构；2、摄影棚要求结构的完整性及工程隔音效果，对混凝土要求无裂缝及取消后浇带以减少施工缝；3、墙体属于超长超薄结构，且属于地上结构，在6月份施工条件下，昼夜温10～12℃，后期干燥收缩较大，混凝土开裂风险高。

针对该摄影棚的分析，选择使用实施例3的密实抗裂剂。严格控制混凝土浇筑过程，墙体拆模后定期洒水养护。

周长180m的墙体整体浇筑后未出现任何裂缝；在墙体中埋设的应变计也显示墙体一直处于微膨胀状态。

根据上述实例，本发明所提供的混凝土密实抗裂剂，能够协调补偿混凝土各阶段收缩，改善混凝土工作性能并提高混凝土密实性，进行提高混凝土抗裂性能及耐久性能。

Claims

1.一种混凝土密实抗裂剂，包括：

20.0-60.0％的轻烧氧化镁；

10.0％-30.0％的氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料；

5.0-15.0％的石膏；

20.0-50.0％的平均比表面积大于300m²/kg的细粉料；

所述组分含量的总和为100％，以抗裂剂的总质量计。

2.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述轻烧氧化镁为由选自包括菱镁矿、白云石、蛇纹石的含镁矿石在800-1100℃下煅烧制得，其中煅烧后轻烧氧化镁的含量为90％重量以上。

3.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述轻烧氧化镁活性反应时间为大于等于50秒至小于300秒，优选大于等于50秒至小于200秒，或者大于等于200秒至小于300秒，该氧化镁活性的匀质性控制在±20秒以内，优选在±10秒以内。

4.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述双膨胀源膨胀熟料是由石灰石、铁粉、石膏以及铝矾土在1250℃-1400℃煅烧制得，包括：

3.03％～4.27％的SiO₂；

6.05％～6.90％的Al₂O₃；

1.20％～2.03％的Fe₂O₃；

72.8％～78.5％的CaO；

1.37％～1.72％的MgO；

6.81％～10.72％的SO₃；

其中f-CaO的含量为53.5％～58.8％；

其中上述组分以所述氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料的干重量计总量为100％。

5.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述石膏为纯度为70％以上的石膏。

6.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述石膏选自包括下列的一种或组合：氟石膏、磷石膏、脱硫石膏、二水石膏或硬石膏。

7.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述细粉料为比表面积大于500m²/kg的石粉、矿粉、纤维或其它能够用于混凝土的填料。

8.根据权利要求6所述的抗裂剂，其中石膏包括，按重量计，CaO36.1％～40.8％，SO₃50.6％～59.6％。

9.根据权利要求6所述的抗裂剂，其中所述石膏为硬石膏。

10.根据权利要求1所述的抗裂剂，其中所述抗裂剂为颗粒状混合物，对该颗粒状混合物的细度要求为0.08mm的方孔筛筛余为总重量的10％以下，优选5％以下，更优选3％以下。