CN108516718A - 一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法，组成成分为无水ρ氧化铝、金属铝粉、改性短聚酯纤维、无水煅烧高岭土、氧化钙粉，制备方法是将计量好的无水煅烧高岭土、氧化钙粉混合均匀，与改性短聚酯纤维共同放入包装袋混合包装，计量好的无水ρ氧化铝单独密封包装，计量好的金属铝粉单独密封包装，将三个包装放入一个包装物中包装制成成品；使用步骤是将无水ρ氧化铝与无水煅烧高岭土、氧化钙粉、改性短聚酯纤维的混合物快速搅拌均匀，搅拌后均匀加入含水混凝土中搅拌，再将金属铝粉放入非金属容器中，加入水搅拌后与水一同再加入混凝土中搅拌。

Description

一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土防裂增强的添加剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

混凝土是使用最普遍的硅酸盐类建筑材料，混凝土在使用中由于自身性能经常出现裂隙，造成混凝土浇筑构筑物出现强度降低、开裂渗漏等严重影响建筑质量的问题。混凝土中的裂隙产生原因，除材料和水质原因之外，关键是结晶过程产生的晶粒结构的能量变化。水泥是熟料主要是由硅酸三钙(3CaO·SiO₂)、硅酸二钙(β-2CaO·SiO₂)、铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O₃·Fe2O₃)四种矿物组成，其水化过程初期是一个吸能过程，形成了水化硅酸钙CSH(B)的纤维状微小晶体，再持续的水化过程晶体不断长大形成紧密的结构水泥凝固，在这个过程又会出现能量的剩余需要不断地释放出来，释放的能量随着混凝土结构、构成物的结合部位传递不均匀，又抑制晶体的良性结合，产生应力不均匀和裂隙隐患，使用过程的受力和温度环境变化就容易出现裂缝。

现有对混凝土增强防裂添加剂的技术路线，广泛应用的有两个方向。一是减水剂，把水和水化产生的气体在混凝土里的逸出作为产生裂隙的原因，通过减少混凝土中的水量，降低水化热产生的气体逸出。二是添加纤维，主要用于加入的有钢纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维等，纤维再配有硅钙粉体无机物，在混凝土中反应起到结构增强对的作用。这两类技术路线，均没有解决混凝土水化到凝固过程的能量造成裂隙问题。防水剂的技术路线加入的是氯化钙、氯化铁、有机硅、脂肪酸等起到膨胀作用的无机盐以及石膏类，这些材料在减水上起作用，但是在材料上起到了减少质量的效果，而且加入的氯、硫元素也影响了结晶体的一致性。纤维添加的技术路线在混凝土初始结晶时，可以使晶体沿纤维做有序状能够改进结晶组织结构，并通过把水泥同性质材料如氧化钙、氧化锌、氧化钛、氧化铝、氧化硅等制作的更微细，来增加比表面积而提高粉体的表面能，作为添加剂的粉体材料，在水化过程初期可以产生较大的晶体结构，但是不能有效解决初期结晶过小时的能量需求和能量过剩造成的应力裂隙。

发明内容

本发明提供一种加入后对混凝土的水化凝固过程防止出现裂隙，防水性和强度提高的添加剂，以及该混凝土防裂增强添加剂的制备方法。本发明的添加剂的组成成分按质量份计为：

无水ρ氧化铝40份；

金属铝粉5-10份；

改性短聚酯纤维30份；

无水煅烧高岭土20份

氧化钙粉15-25份

添加剂中的无水ρ氧化铝粒度＜45μm；金属铝粉为球形铝粉，粒度在22μm至45μm之间，且金属铝含量＞99.2％；改性短聚酯纤维为长度在4-12cm、直径15-20μm，用烷基铝对聚酯纤维进行表面改性处理生成有活性有机铝基官能团；无水煅烧高岭土纯度＞75％，粒度范围在30μm至75μm之间；氧化钙粉的粒度在5μm至15μm之间。

本发明的混凝土防裂增强添加剂的制备方法是将计量好的无水煅烧高岭土、氧化钙粉混合均匀，与改性短聚酯纤维共同放入包装袋混合包装，计量好的无水ρ氧化铝单独密封包装，计量好的金属铝粉单独密封包装，将三个包装放入一个包装物中包装制成成品。

本发明的混凝土防裂增强添加剂的使用步骤是：将无水ρ氧化铝与无水煅烧高岭土、氧化钙粉、改性短聚酯纤维的混合物快速搅拌均匀，搅拌过程处于干燥环境下，搅拌后均匀加入含水混凝土中搅拌；将金属铝粉放入非金属容器中，加入40-60℃的水，搅拌后与水一同加入混凝土中搅拌。本添加剂在混凝土中的添加量为1m³混凝土添加1.2kg。

本发明中添加剂在混凝土中增强防裂的作用机理是：通过铝的酸碱两样性，在混凝土内进行“铝-铝氧化物-偏铝酸盐-铝酸盐水化物-铝硅酸盐晶体”的持续变化，提高水化初期的结晶能量，吸收水化后期的过剩能量，消减产生混凝土裂隙的能量释放产生裂隙的条件。在过程中无水ρ氧化铝的比表面积大、表面能高，在常温下会与水反应生成水化物的三水铝石和勃姆石凝胶，并与无水煅烧高岭土、氧化钙粉一起能够与水泥及其骨料的形成含有较大结晶物水化的硅钙凝胶、铝硅酸钙凝胶、偏铝酸钙活性胶体等。金属铝粉与热水搅拌过程发生反应开始生成氢氧化铝水合胶体、ρ氧化铝以及金属铝粉的混合物，并放出氢气气体，加入混凝土中搅拌可以增加混凝土凝胶中的结晶能量，增加了细小的固相质点的物理引力使粘结紧密形成空间网状凝聚结构，促使混凝土初期的晶体加大和气体快速释放，而且避免产生假凝。改性的聚酯纤维表面的铝基官能团也水化和混凝土中的硅、钙生成铝硅酸钙凝胶并沿纤维形成胶体晶体，提高混凝土初期可塑性较强时间内的结构的强度。在水化进行过程随着水化反应加速和析出新的、更稳定的水化物晶体产生粘结在一起紧密的结晶结构后，不饱和的金属铝粉、ρ氧化铝、胶体氢氧化铝开始进行吸能的再反应，与水和硅、钙元素形成更紧密的一水硬铝石铝硅酸钙、铝酸钙结构，减少了混凝土内水化能量释放造成的应力加大和不均衡，降低了裂隙的条件，更增强了混凝土的硬度。本发明的添加剂增强水泥与骨料界面的结合力，提高水化初期的结晶能量，吸收水化后期的过剩能量，消减产生混凝土裂隙的能量释放产生裂隙的条件，提高了混凝土的结晶结构强度和自密性，起到防裂增强的作用，而且不添加减水剂。

具体实施方式

结合实例对具体实施进行说明，本发明不限制于所述实例范围。

实例1

取纯度＞75％、粒度范围在30μm至75μm之间的无水煅烧高岭土200g，粒度在5μm至15μm之间氧化钙200g，长度在4-12cm、直径15μm、表层烷基铝改性的短聚酯纤维300g，三者混合均匀搅拌后包装。取粒度＜45μm的无水ρ氧化铝400g单独密封包装备用。取粒度在22μm至45μm之间，且金属铝含量＞99.2％的球形金属铝粉100g单独密封包装备用。

取1m³搅拌中的硅酸盐水泥的混凝土。将无水ρ氧化铝同无水煅烧高岭土、氧化钙粉、改性短聚酯纤维的混合物快速搅拌均匀，搅拌过程保持干燥。搅拌均匀后，将混合物进均匀加入正在搅拌的1m³混凝土中，并持续搅拌均匀。将金属铝粉逐步加入2L的50℃的清水中，边加入边搅拌，加入完毕后将金属铝粉和水的混合液均匀加入正在搅拌的混凝土中，保持正常搅拌至浇筑。

实例2

取纯度＞75％、粒度范围在40μm至60μm之间的无水煅烧高岭土200g，粒度在10μm至15μm之间氧化钙250g，长度在6-10cm、直径10μm、表层烷基铝改性的短聚酯纤维300g，三者混合均匀搅拌后包装。取粒度＜40μm的无水ρ氧化铝400g单独密封包装备用。取粒度在25μm至35μm之间，且金属铝含量＞99.2％的球形金属铝粉50g单独密封包装备用。

取1m³搅拌中的铝硅酸盐水泥的混凝土。将无水ρ氧化铝同无水煅烧高岭土、氧化钙粉、改性短聚酯纤维的混合物快速搅拌均匀，搅拌过程保持干燥。搅拌均匀后，将混合物进均匀加入正在搅拌的1m³混凝土中，并持续搅拌均匀。将金属铝粉逐步加入2L的60℃的清水中，边加入边搅拌，加入完毕后将金属铝粉和水的混合液均匀加入正在搅拌的混凝土中，保持正常搅拌至浇筑。

Claims (4)

1.一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法，其特征在于组成成分按质量份计为：

无水ρ氧化铝40份；

金属铝粉5-10份；

改性短聚酯纤维30份；

无水煅烧高岭土20份

氧化钙粉15-25份

制备方法是将计量好的无水煅烧高岭土、氧化钙粉混合均匀，与改性短聚酯纤维共同放入包装袋混合包装，计量好的无水ρ氧化铝单独密封包装，计量好的金属铝粉单独密封包装，将三个包装放入一个包装物中包装制成成品；

使用步骤是将无水ρ氧化铝与无水煅烧高岭土、氧化钙粉、改性短聚酯纤维的混合物快速搅拌均匀，搅拌后均匀加入含水混凝土中搅拌，再将金属铝粉放入非金属容器中，加入40-60℃的水，搅拌后与水一同加入混凝土中搅拌。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法，其特征在于无水ρ氧化铝粒度＜45μm；金属铝粉为球形铝粉，粒度在22μm至45μm之间，且金属铝含量＞99.2％；改性短聚酯纤维为长度在4-12cm、直径15-20μm，用烷基铝对聚酯纤维进行表面改性处理生成有活性有机铝基官能团；无水煅烧高岭土纯度＞75％，粒度范围在30μm至75μm之间；氧化钙粉的粒度在5μm至15μm之间。

3.根据权利要求1所述的一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法，其特征在于无水ρ氧化铝与无水煅烧高岭土、氧化钙粉、改性短聚酯纤维的混合物进行搅拌处于干燥环境下。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土防裂增强添加剂及其制备方法，其特征在于添加剂在混凝土中的添加量为1m³混凝土添加1.2kg。