CN108947295A - 低碱混凝土膨胀剂及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低碱混凝土膨胀剂及其制备方法与应用。低碱混凝土膨胀剂的原料包括：石膏20～50质量份、复合粉煤灰30～60质量份、明矾石5～10质量份和细骨料5～20质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55～65质量份、石灰渣3～5质量份、电厂炉渣15～20质量份、粉煤灰3～5质量份、锅炉炉渣5～6质量份和废砖渣5～10质量份。本发明提供的低碱混凝土膨胀剂作为一种多功能、高性能防渗抗渗抗裂产品，主要优点包括：膨胀能量大、后期收缩小、混凝土强度高、碱含量低，特别是能抵抗硫酸盐侵蚀；其作为一款新型混凝土抗裂防渗膨胀剂，在同行业中处于领先地位。

Description

低碱混凝土膨胀剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种低碱混凝土膨胀剂及其制备方法与应用。

背景技术

众所周知，混凝土在浇筑硬化过程中，通常会产生体积收缩现象。由于收缩，混凝土内部会产生裂纹，从而造成其强度、抗渗性、抗冻性和耐久性的下降。在普通混凝土中掺入适量膨胀剂，是工程中应用最为普遍的控制其裂缝产生的方法。

膨胀混凝土的主要特点是在养护期间能产生适度的体积膨胀，在有钢筋和临位约束的情况下，能对钢筋产生一定的张拉应力，而这种应力对混凝土产生压缩作用，因而在混凝土中能产生一定的化学预应力。这种化学预应力的导入改变了混凝土的应力状态，使它能大致抵消混凝土的收缩和徐变所产生的拉应力，从而达到补偿收缩和提高抗裂、抗渗能力的效果。混凝土裂缝的生成大多是外界因素的影响所致。除载荷外，主要是由于失水和降温引起的体积变化及混凝土内部的湿热变化(增减与迁移)。不论何种原因引起的体积变化，都能导致裂缝，但最常见的是在限制条件下因收缩引起的干裂。补偿收缩就是用限制条件下的膨胀来补偿这种收缩，从而减免裂缝的产生与发展。近年来，随着对混凝土耐久性研究的不断深入，有人提出“碱-骨料反应”是影响混凝土耐久性主要因素的新观点，这就对膨胀剂的研究提出了新的课题：以往的各种膨胀剂中不同程度地含有碱，随着使用年限的推移，混凝土中的碱与活性骨料发生反应，会对混凝土结构产生破坏作用，而影响混凝土的使用寿命。

基于此，研制一种新型、高效、低碱、低掺量的混凝土膨胀剂是当务之急。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种低碱混凝土膨胀剂及其制备方法与应用。本发明提供的低碱混凝土膨胀剂作为一种多功能、高性能防渗抗渗抗裂产品，主要优点包括：膨胀能量大、后期收缩小、混凝土强度高、碱含量低，特别是能抵抗硫酸盐侵蚀；其作为一款新型混凝土抗裂防渗膨胀剂，在同行业中处于领先地位。此外，本发明低碱混凝土膨胀剂能够广泛应用于地下混凝土防水、地下室、地下停车场、地下铁路、公路、隧道、水利设施，游泳池、水池、水塔、储罐、屋面防水，梁柱接头、管道接头、混凝土后浇注，工业及民用建筑等有防水、防渗、抗渗要求的混凝土工程。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：石膏20～50质量份、复合粉煤灰30～60质量份、明矾石5～10质量份和细骨料5～20质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55～65质量份、石灰渣3～5质量份、电厂炉渣15～20质量份、粉煤灰3～5质量份、锅炉炉渣5～6质量份和废砖渣5～10质量份。

优选地，混凝土膨胀剂的原料组分还包括氧化钇1～3质量份和膨润土5～8质量份。

优选地，低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：石膏30～50质量份、复合粉煤灰30～50质量份、明矾石5～8质量份、细骨料10～15质量份、氧化钇1～2质量份和膨润土5～8质量份。

优选地，石膏选自二水石膏、半水石膏和硬石膏中的一种或多种；优选硬石膏。

制备本发明低碱混凝土膨胀剂是按照质量份作为配比，在生产时可按照相应的比例增大或减少，如大规模生产可以千克或以吨为单位，小规模生产也可以克为单位，质量可以增大或减小，但各组成之间的质量配比比例不变。

第二方面，本发明提供一种低碱混凝土膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎；S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到低碱混凝土膨胀剂。

优选地，S1中：将各原料组分粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

第三方面，本发明提供的低碱混凝土膨胀剂在地下混凝土防水、地下室、地下停车场、地下铁路、公路、隧道、水利设施，游泳池、水池、水塔、储罐、屋面防水，梁柱接头、管道接头、混凝土后浇注、工业及民用建筑等有防水、防渗、抗渗要求的混凝土工程中的应用。

优选地，将低碱混凝土膨胀剂与胶凝材料搅拌均匀；其中，低碱混凝土膨胀剂的用量为胶凝材料总量的8～10％。

具体地，掺本发明低碱混凝土膨胀剂的混凝土，配合比的计量要准确，搅拌时间要比普通混凝土延长30～60秒；此外，为充分发挥其膨胀效能，适时和充分的保湿养护最为重要，混凝土浇灌后，一般在终凝后2小时开始浇水养护，养护期为7～14天。务必使混凝土表面保持潮湿，墙体应挂麻袋保湿或喷洒水养护；且可根据施工的要求和温度及砼强度等级，配制成缓凝，旱强、减水，抗渗、高性能等泵送型膨胀剂。

本发明提供的上述技术方案具有以下优点：

(1)申请人经过大量研究发现：本发明提供的低碱混凝土膨胀剂作为一种多功能、高性能防渗抗渗抗裂产品，主要优点包括：膨胀能量大、后期收缩小、混凝土强度高、碱含量低，特别是能抵抗硫酸盐侵蚀；其作为一款新型混凝土抗裂防渗膨胀剂，在同行业中处于领先地位。此外，本发明低碱混凝土膨胀剂能够广泛应用于地下混凝土防水、地下室、地下停车场、地下铁路、公路、隧道、水利设施，游泳池、水池、水塔、储罐、屋面防水，梁柱接头、管道接头、混凝土后浇注，工业及民用建筑等有防水、防渗、抗渗要求的混凝土工程。

(2)申请人经过创造性劳动后发现：防渗必须抗裂，抗裂才能防渗，不裂就不渗，整体防水效果不一定在于混凝土本身的抗渗等级，而在于能否抗裂，因此，抗裂比抗渗更为重要。要解决混凝土的收缩开裂难题，要补偿混凝土收缩，抑制开裂，唯有膨胀剂可达目的。

(3)本发明低碱混凝土膨胀剂的掺量为胶凝材料总量的8～10％；其具有膨胀率大、干缩小、碱含量低(0.1～0.4％)、耐侵蚀性能好、水化热低、混凝土强度高、坍落度损失小、冷热稳定性好等优点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

本发明提供一种低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：石膏20～50质量份、复合粉煤灰30～60质量份、明矾石5～10质量份和细骨料5～20质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55～65质量份、石灰渣3～5质量份、电厂炉渣15～20质量份、粉煤灰3～5质量份、锅炉炉渣5～6质量份和废砖渣5～10质量份；石膏选自二水石膏、半水石膏和硬石膏中的一种或多种；优选硬石膏。

在本发明的进一步实施方式中，混凝土膨胀剂的原料组分还包括氧化钇1～3质量份和膨润土5～8质量份。

另外，针对本发明提供的低碱混凝土膨胀剂，申请人专门提供了制备方法，包括以下步骤：

S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到低碱混凝土膨胀剂。

下面结合具体实施方式进行说明：

实施例一

本实施例提供一种本发明提供一种低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：硬石膏50质量份、复合粉煤灰30质量份、明矾石8质量份和细骨料10质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55质量份、石灰渣5质量份、电厂炉渣15质量份、粉煤灰5质量份、锅炉炉渣5质量份和废砖渣10质量份。

采用上述原料组分制备低碱混凝土膨胀剂，包括以下步骤：

S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到低碱混凝土膨胀剂。

实施例二

本实施例提供一种本发明提供一种低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：硬石膏30质量份、复合粉煤灰50质量份、明矾石5质量份和细骨料15质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石65质量份、石灰渣3质量份、电厂炉渣20质量份、粉煤灰3质量份、锅炉炉渣6质量份和废砖渣5质量份。

采用上述原料组分制备低碱混凝土膨胀剂，包括以下步骤：

S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到低碱混凝土膨胀剂。

实施例三

本实施例提供一种本发明提供一种低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：硬石膏50质量份、复合粉煤灰30质量份、明矾石8质量份、氧化钇1质量份、膨润土6质量份和细骨料10质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55质量份、石灰渣5质量份、电厂炉渣15质量份、粉煤灰5质量份、锅炉炉渣5质量份和废砖渣10质量份。

采用上述原料组分制备低碱混凝土膨胀剂，包括以下步骤：

S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到低碱混凝土膨胀剂。

对比例

本对比例提供一种低碱混凝土膨胀剂，原料组分按质量份计，包括：硬石膏50质量份、复合粉煤灰30质量份、明矾石8质量份、膨润土6质量份和细骨料10质量份；其中，复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55质量份、石灰渣5质量份、电厂炉渣15质量份、粉煤灰5质量份、锅炉炉渣5质量份和废砖渣10质量份。

采用上述原料组分制备低碱混凝土膨胀剂，包括以下步骤：

S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到低碱混凝土膨胀剂。

此外，为了更好的评价本发明技术方案的优势，将各实施例和对比例制备得到的低碱混凝土膨胀剂与市售胶凝材料按照8:100的比例搅拌均匀，得到混凝土；之后进行性能评价，具体数据如表1所示。

表1各实施例和对比例混凝土的性能数据列表

	膨胀剂掺量	7d抗折强度/MPa	28d抗折强度/MPa
				实施例一	9％	32.9	54.0
实施例二	9％	33.1	55.5
				实施例三	9％	36.8	59.0
对比例	9％	27.5	30.3

当然，除了实施例一至实施例三列举的情况，其他处理过程中的参数、原料组分的重量百分比等也是可以的。

本发明提供的低碱混凝土膨胀剂作为一种多功能、高性能防渗抗渗抗裂产品，主要优点包括：膨胀能量大、后期收缩小、混凝土强度高、碱含量低，特别是能抵抗硫酸盐侵蚀；其作为一款新型混凝土抗裂防渗膨胀剂，在同行业中处于领先地位。此外，本发明低碱混凝土膨胀剂能够广泛应用于地下混凝土防水、地下室、地下停车场、地下铁路、公路、隧道、水利设施，游泳池、水池、水塔、储罐、屋面防水，梁柱接头、管道接头、混凝土后浇注，工业及民用建筑等有防水、防渗、抗渗要求的混凝土工程。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种低碱混凝土膨胀剂，其特征在于，原料组分按质量份计，包括：

石膏20～50质量份、复合粉煤灰30～60质量份、明矾石5～10质量份和细骨料5～20质量份；

其中，所述复合粉煤灰的原料组分按质量份计，包括：白云石55～65质量份、石灰渣3～5质量份、电厂炉渣15～20质量份、粉煤灰3～5质量份、锅炉炉渣5～6质量份和废砖渣5～10质量份。

2.根据权利要求1所述的低碱混凝土膨胀剂，其特征在于：

所述混凝土膨胀剂的原料组分还包括氧化钇1～3质量份和膨润土5～8质量份。

3.根据权利要求2所述的低碱混凝土膨胀剂，其特征在于：

石膏30～50质量份、复合粉煤灰30～50质量份、明矾石5～8质量份、细骨料10～15质量份、氧化钇1～2质量份和膨润土5～8质量份。

4.根据权利要求1～3任一项所述的低碱混凝土膨胀剂，其特征在于：

所述石膏选自二水石膏、半水石膏和硬石膏中的一种或多种；优选硬石膏。

5.权利要求1～4任一项所述低碱混凝土膨胀剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将各原料组分按比例精确称量，之后粉碎；

S2：将粉碎后的各原料组分搅拌均匀，之后烧制成熟料；将所述熟料依次经过冷却、粉磨和均化处理，得到所述低碱混凝土膨胀剂。

6.根据权利要求5所述的低碱混凝土膨胀剂的制备方法，其特征在于：

所述S1中：将各原料组分粉碎至80μm方孔筛筛余小于8.0％。

7.权利要求1～4任一项所述低碱混凝土膨胀剂在地下混凝土防水、地下室、地下停车场、地下铁路、公路、隧道、水利设施，游泳池、水池、水塔、储罐、屋面防水，梁柱接头、管道接头、混凝土后浇注、工业及民用建筑等有防水、防渗、抗渗要求的混凝土工程中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

将所述低碱混凝土膨胀剂与胶凝材料搅拌均匀后使用；其中，所述低碱混凝土膨胀剂的用量为所述胶凝材料总量的8～10％。