一种温控型混凝土膨胀剂制造技术

本发明专利技术公开一种温控型混凝土膨胀剂，包括膨胀密实组分和温控组分；膨胀密实组分由水化调控型氧化钙‑硫铝酸钙膨胀熟料、石膏、硅灰组成；所述的水化调控型氧化钙‑硫铝酸钙膨胀熟料的生料由石灰石、石膏、铁渣、矾土，以及非金属氧化物或非金属氧化物和金属氧化物的复合物组成；温控组分包括抑制组分和调节组分，两者协同作用调节水泥净浆、混凝土的内部水化热、温峰和温峰出现的时间。本发明专利技术提供的膨胀剂，不仅在常温下，还能在40～60℃下对膨胀反应速率进行合理调控，降低、延缓水泥基材料的水化反应速率，降低混凝土构筑物因温度应力过大的开裂现象。

【技术实现步骤摘要】
一种温控型混凝土膨胀剂
本专利技术属于混凝土外加剂领域，特别是温控型混凝土膨胀剂。
技术介绍
混凝土工程中，特别是大体积、高标号混凝土中，水泥基材料早期水化产生的大量水化热，混凝土内部温度急剧升高。混凝土一般在1～2天内能达到温峰，民建工程中常用标号小于C40、最小断面尺寸小于1.0m的混凝土构筑物，其混凝土中心部位温峰普遍都在40～60℃；而高标号、大体积混凝土或夏季施工时甚至可达60～70℃。适宜的混凝土施工的环境温度通常在5～30℃，然而某些地区的昼夜温差可达20℃以上。当混凝土的内外温差过大时，在温降阶段会产生较大的温度收缩应力，导致混凝土出现开裂，严重影响混凝土的结构安全。基于上述原因，同时从降低混凝土内外温差和补偿混凝土构筑物的收缩两方面解决此问题是目前本领域的常用技术手段。膨胀剂是一种常见的水泥基材料的外加剂，常被用于配制补偿收缩混凝土。当前膨胀剂的膨胀源主要有两大类，其一是硫铝酸钙类、氧化钙类、硫铝酸钙-氧化钙类，其二是氧化镁类；此外，还有硫铝酸钙类、氧化钙类、硫铝酸钙-氧化钙类与氧化镁类进行复配的试验尝试。这些膨胀剂的缺陷在于：钙质膨胀剂在20℃条件下虽然膨胀能较大，但是反应速率较快，40～60℃条件下反应速率过快；镁质膨胀剂虽然解决了40～60℃条件下反应速率过快的问题，但其膨胀量较钙质膨胀剂较小，且掺入后混凝土粘度变大，会增加混凝土中减水剂用量。在混凝土膨胀剂领域，中国授权专利CN104692693B提供了一种改性氧化钙类膨胀熟料，是由氧化钙类膨胀熟料与磷酸钙混磨改性后而成，制备的改性氧化钙类膨胀熟料反应速率较改性前减慢，但试验均在20℃养护条件下进行，并未提及其在40～60℃的相对较高温条件养护下的试验数据，且此种液相条件下的混磨工艺在工业上放大成本较高且难以实施。中国授权专利CN103496867B提供了了一种硫铝酸钙或硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，其限制膨胀率试验在20℃条件下进行，同样缺少40～60℃的相对较高温条件养护下的试验数据，根据其20℃条件的反应速率可推测其在40～60℃条件下的限制膨胀率反应速率的改善非常小。中国专利申请CN109231866A提供了一种水化热抑制型混凝土膨胀剂，其中水化热抑制型膨胀熟料采用金属氧化物，能一定程度降低熟料在20℃条件下限制膨胀率的反应速率，根据其20℃条件的反应速率，推测其在40～60℃条件下的限制膨胀率反应速率的改善非常小，而且金属氧化物成本高，不易生产实施。中国授权专利CN103342494A一种水化热抑制型混凝土膨胀材料，其中膨胀剂部分全部采用钙质膨胀剂，虽然关注到高温养护条件，但没有关注钙质膨胀剂在40～60℃条件下不同龄期时的反应速率问题，此外其中复配的内养护剂虽然在水泥基材料体系内提供一定湿度，但其随混凝土内部温度的增加，其作用效果是否仍然相同没有充分说明。在涉及温控材料方面，中国授权专利CN104592403A提供了一种水化热调控剂，水化热调控剂通过糊精、交联剂聚合交联而得，其实施例均在20～40℃条件下对比,而对混凝土工程中常见的40～60℃条件下如何降低、延迟温峰没有对应的实施例，也没有测试其在水泥基材料中不同龄期的水化热数据。上述现有技术中，虽然有通过将膨胀剂与水化热抑制剂相复合的材料，但并没有充分考虑膨胀剂在40～60℃条件下的膨胀反应速率问题。另一方面，对水泥基材料水化热的控制，在当前混凝土构筑物裂缝控制越来越受到关注；此外，基于对混凝土模板的周转、现场的推进的要求，大部分混凝土工程存在拆模过早的问题，所以如何降低混凝土内外温差，在混凝土裂缝控制中是不可忽视的。
技术实现思路
针对以上现有技术的不足，本专利技术提供了一种温控型混凝土膨胀剂，具体通过以下技术实现。一种温控型混凝土膨胀剂，包括膨胀密实组分90～99wt％、温控组分1～10wt％；所述膨胀密实组分包括水化调控型氧化钙-硫铝酸钙膨胀熟料55～92wt％、石膏5～30wt％、硅灰3～15wt％；所述温控组分包括抑制组分Ⅰ2～80wt％、抑制组分Ⅱ5～50wt％、抑制组分Ⅲ10～50wt％、调节组分Ⅰ1～50wt％、调节组分Ⅱ1～10wt％组成；所述抑制组分Ⅰ是分子内羟丙基数量≥1，酯基＝0的羟丙基类化合物(即非酯类的羟丙基化合物)；所述抑制组分Ⅱ是分子内羟丙基数量≥1，且酯基≥1的羟丙基酯类化合物；所述抑制组分Ⅲ是分子内羟基数量≥2个，且不含羟丙基的多元醇类化合物；所述调节组分Ⅰ是比表面积≥500m2/kg的超细矿粉；所述调节组分Ⅱ为缓凝剂。本专利技术提供的上述温控型膨胀剂，通过选择合理的膨胀密实组分，不仅能保证相同掺量下膨胀能总量，还能对膨胀反应速率调控，更好地满足工程需要。此外，温控组分的引入，能降低、延缓水泥基材料的水化反应速率。温控组分中，抑制组分Ⅰ、Ⅱ能降低水泥水化反应速率，抑制组分Ⅲ在降低水泥水化反应速率同时还能延缓水化反应进行的时间，三者协同起到更好的水化热延缓、降低的效果；再辅以调节组分，使得两种组分按照混凝土构筑物可能的收缩大小、尺寸大小合理调整膨胀熟料的比例复配使用，更好地适用于不同标号、部位、尺寸、施工条件下的混凝土构筑物，使混凝土工作性能满足施工要求。其中，调节组分Ⅰ能改善水泥基材料的流动性能，调节组分Ⅱ能调整水泥基材料的凝结时间。温控组分与膨胀密实组分复配后发挥协同作用，从温度应力的产生源头上，进一步减少了水泥基材料内温度应力，减少混凝土构筑物因温度应力过大出现的开裂现象。上述膨胀剂的制备方法是将膨胀密实组分的原料和温控组分原料分别混匀，然后再将膨胀密实组分和温控组分混合均匀，即可得到成品。优选地，所述温控组分包括抑制组分Ⅰ45wt％、抑制组分Ⅱ20wt％、抑制组分Ⅲ20wt％、调节组分Ⅰ10wt％、调节组分Ⅱ5wt％组成。优选地，所述抑制组分Ⅰ为羟丙基纤维素、羟丙基淀粉、羟丙基瓜尔胶、羟丙基-β-环糊精、羟丙基甲基纤维素中至少一种；所述抑制组分Ⅱ为羟丙基二淀粉磷酸酯、丙烯酸羟丙基酯中至少一种；所述抑制组分Ⅲ为葡萄糖、果糖、甘露醇、甘油、赤藓糖醇、木糖醇、半乳糖醇、山梨糖醇中至少一种；所述调节组分Ⅰ为比表面积≥500㎡/kg的超细矿粉；调节组分Ⅱ为葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠中至少一种。优选地，所述的水化调控型氧化钙-硫铝酸钙膨胀熟料在烧成前的生料配比包括比表面积≥350㎡/kg的以下生料：石灰石65～80wt％、石膏5～15wt％、铁渣2～5wt％、矾土6～15wt％，还包括7～20wt％的非金属氧化物或非金属氧化物和金属氧化物的复合物。非金属氧化物能改性氧化钙-硫铝酸钙膨胀熟料的水化反应，使其在40～60℃条件下能线性稳定地反应，配合金属氧化物能在改性效果相当的条件下，煅烧成球效果好，减少煅烧时的窑壁结皮现象，降低煅烧温度，进而降低熟料煅烧成本。本专利技术所提供的温控型混凝土膨胀剂，通过创造性地将非金属与金属离子改性后的钙质膨胀熟料与石膏、硅灰整合为膨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温控型混凝土膨胀剂，其特征在于，包括膨胀密实组分90～99wt％、温控组分1～10wt％；/n所述膨胀密实组分包括水化调控型氧化钙-硫铝酸钙膨胀熟料55～92wt％、石膏5～30wt％、硅灰3～15wt％；/n所述温控组分包括抑制组分Ⅰ2～80wt％、抑制组分Ⅱ5～50wt％、抑制组分Ⅲ10～50wt％、调节组分Ⅰ1～50wt％、调节组分Ⅱ1～10wt％组成；/n所述抑制组分Ⅰ是分子内羟丙基数量≥1，酯基＝0的羟丙基类化合物；/n所述抑制组分Ⅱ是分子内羟丙基数量≥1，且酯基≥1的羟丙基酯类化合物；/n所述抑制组分Ⅲ是分子内羟基数量≥2个，且不含羟丙基的多元醇类化合物；/n所述调节组分Ⅰ是比表面积≥500m

【技术特征摘要】
1.一种温控型混凝土膨胀剂，其特征在于，包括膨胀密实组分90～99wt％、温控组分1～10wt％；
所述膨胀密实组分包括水化调控型氧化钙-硫铝酸钙膨胀熟料55～92wt％、石膏5～30wt％、硅灰3～15wt％；
所述温控组分包括抑制组分Ⅰ2～80wt％、抑制组分Ⅱ5～50wt％、抑制组分Ⅲ10～50wt％、调节组分Ⅰ1～50wt％、调节组分Ⅱ1～10wt％组成；
所述抑制组分Ⅰ是分子内羟丙基数量≥1，酯基＝0的羟丙基类化合物；
所述抑制组分Ⅱ是分子内羟丙基数量≥1，且酯基≥1的羟丙基酯类化合物；
所述抑制组分Ⅲ是分子内羟基数量≥2个，且不含羟丙基的多元醇类化合物；
所述调节组分Ⅰ是比表面积≥500m2/kg的超细矿粉；
所述调节组分Ⅱ为缓凝剂。


2.根据权利要求1所述的温控型混凝土膨胀剂，其特征在于，所述温控组分包括抑制组分Ⅰ45wt％、抑制组分Ⅱ20wt％、抑制组分Ⅲ20wt％、调节组分Ⅰ10wt％、调节组分Ⅱ5wt％组成。


3.根据权利要求1或2所述的温控型混凝土膨胀剂，其特征在于，所述抑制组分Ⅰ为羟丙基纤维素、羟丙基淀粉、羟丙基瓜尔胶、羟丙基-β-环糊精、羟丙基甲基纤维素中至少一种；所述抑制组分Ⅱ为羟丙基二淀粉磷酸酯、丙烯酸羟丙基酯中至少一种；所述抑制组分Ⅲ为葡萄糖、果糖、甘露醇、甘油、赤藓糖醇、木糖醇、半乳糖醇、山梨糖醇中至少一种；
所述调节组分Ⅰ为比表面积≥500㎡/kg的超细矿粉；调节组分Ⅱ为葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠中至少一种。


4.根据权利要求1所述的温控型混凝土膨胀剂，其特征在于，所述的水化调控型氧化钙-硫铝酸钙膨胀熟料在烧成前的生料配比包...

【专利技术属性】
技术研发人员：辜振睿，王海龙，杨泽波，王德民，方博，纪宪坤，
申请(专利权)人：武汉三源特种建材有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42