抗裂掺合料及其在高标号大体积混凝土中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种抗裂掺合料及其在高标号大体积混凝土中的应用。该抗裂掺合料由水化热抑制剂、补水填充剂花岗岩石粉和改性MgO膨胀剂制成。该抗裂掺合料在前期降低、减缓混凝土内部最高温升，限制温升膨胀；中期对降温阶段的冷缩体积快速收缩进行微膨胀补偿；后期通过微孔填充效应，及填充物的湿度补偿，降低自收缩；能有效降低混凝土结构物产生裂缝的风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
抗裂掺合料及其在高标号大体积混凝土中的应用


[0001]本专利技术涉及混凝土制备
，具体涉及抗裂掺合料及其在高标号大体积混凝土中的应用。

技术介绍

[0002]现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，最小断面的任何一个方向的尺寸最小为1m。
[0003]大体积混凝土常因传统布设水管降温而造成的施工复杂、留置水管导致混凝土耐久性下降等问题，而且大体积混凝土表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快。混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用。
[0004]市场上存在多种类型的抗裂剂，但仍存在以下不足：
[0005]1)过于缓凝，影响混凝土前期、后期的强度发展，影响拆模时间以及强度评定，存在质量安全。
[0006]2)抗裂原理单一，仅从水化热、补偿收缩、内养护等单一控裂方向的抗裂剂，抗裂效果有限，或需增加其他的施工控裂手段，或者仅适用于低标号的大体积混凝土。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种抗裂掺合料及其在高标号大体积混凝土中的应用，通过将调控混凝土温升历程与后期补偿收缩相结合，降低混凝土结构物早期温升以减小混凝土温度收缩应力，后期降温阶段对混凝土冷缩进行补偿，综合降低混凝土结构物产生裂缝的风险。
[0008]本专利技术的技术方案是，一种抗裂掺合料，按重量份计，每100份抗裂掺合料由以下原料制成：水化热抑制剂11.2～15.3份、花岗岩石粉48.1～67.4份和改性MgO膨胀剂21.4～36.6份。
[0009]进一步地，所述水化热抑制剂为多羟基羧酸脂类物质，由多羟基化合物与多羟基脂类衍生物按照质量比0.5～1.5：1复合而成。其中多羟基化合物为葡萄糖、蔗糖、果糖、丙三醇、乙二醇、淀粉中的1～2种，多羟基脂类衍生物为乙二醇二乙酸酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、二乙二醇单丁基醚乙酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、季戊四醇四乙酸酯及其酯化反应中衍生物中的至少一种，该水化热抑制剂能在碱性环境中不断溶解与吸附。
[0010]进一步地，所述花岗岩石粉为含钾的铝硅酸盐的青色花岗岩石粉，包括钾长石、正长石中的一种或几种，其中SiO2含量大于67％，Al2O3的含量大于11％，经过破碎、筛分、粉磨制得，其比表面积为342～448m2/kg。
[0011]进一步地，所述改性MgO膨胀剂中氧化镁含量不低于90.5％，氧化硅含量不低于3％，氧化钙含量不低于2％，表面积为300～800m2/kg。
[0012]进一步地，改性MgO膨胀剂制备时，需经历三个不同温度的煅烧工艺，先将菱镁矿原矿石破碎成至10～20mm的碎石，然后在520℃～550℃煅烧10～15h，冷却至室温，再在650
℃～680℃煅烧2～3小时，并冷却至室温；最后将碎石状菱镁矿石粉磨至比表面积为300～800m2/kg粉状，在具有旋风功能的环境下，经过920℃～975℃煅烧0.2～0.4h，而后冷却至室温，密封备用。
[0013]进一步地，920℃～975℃煅烧后，即刻取出，用7～10℃的冷风冷却至室温。
[0014]本专利技术还涉及所述抗裂掺合料在高标号大体积混凝土制备中的应用。
[0015]进一步地，该混凝土标号为C50及以上。
[0016]进一步地，具体应用时本掺合料当做高标号的大体积混凝土的矿物掺合料使用，用于全部取代混凝土配方中的矿粉，或部分取代粉煤灰。
[0017]进一步地，掺合料的掺入量为胶凝材料总质量的10％～15％。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术基于温度、变形和湿度多场耦合作用下混凝土的抗开裂性能研究，研制了一种高标号大体积混凝土复合型抗裂掺合料，通过不同功能性人工矿物掺合料，形成了降低水化热、补偿收缩、微孔填隙及内养护功能协同作用的抗裂机理，针对引起混凝土早期体积变形的前、中、后三个阶段的不同原因，进行精准、持续的抗裂性能调控。
[0020]其中水化热抑制剂为在碱性环境下逐步溶解的有机聚合物材料，可以显著调控水泥的水化历程，降低其水化放热速率。热抑制效果来源于有机分了在C
‑
S
‑
H凝胶表面的吸附，从而抑制水泥加速期的水化速率，同时通过不断地溶解和吸附，使水泥的水化反应逐步进行，以达到对水化反应调控的目的。
[0021]加入的花岗岩石粉可以锁住水分，增大混凝土中水分被蒸发的难度，同时减少了水分充满毛细孔从而影响毛细管张力的情况发生。粒径较小的花岗岩石粉可以填充水泥颗粒之间和界面之间空隙，具有良好的填充效应和微骨料效应，抑制混凝土的自收缩变形。花岗岩石粉的掺量和花岗岩石粉的细度对混凝土的综合性能影响较大，当花岗岩石粉掺量为15～20％，且比表面积为300～1000m2/kg时，混凝土可以获得较好的性能。但花岗岩石粉的细度越大，粉磨就越困难，并且粉磨耗能也就越多。
[0022]掺合料中的改性MgO膨胀剂通过三级煅烧，制备梯度式活性膨胀剂，通过低温煅烧的菱镁矿具有较高的活性，高温煅烧的菱镁矿具有较低活性，本专利技术通过煅烧温度逐级升高制备的改性MgO膨胀剂，颗粒从外到内膨胀活性梯度式增强，与水化热抑制剂、补水填充剂花岗岩石粉在中、后期发挥协同作用，同时补水填充剂为梯度式膨胀剂提供足够的发挥膨胀效应的湿度。
[0023]本专利技术提供的抗裂掺合料，在前期降低、减缓混凝土内部最高温升，限制温升膨胀；中期对降温阶段的冷缩体积快速收缩进行微膨胀补偿；后期通过微孔填充效应，及填充物的湿度补偿，降低自收缩；能有效降低混凝土结构物产生裂缝的风险。
附图说明
[0024]图1为实施例1中掺不同水化热抑制剂的胶凝材料水化放热特性的影响。
[0025]图2为实施例2中不同煅烧工艺氧化镁膨胀剂对混凝土膨胀率的影响。
[0026]图3为实施例3中抗裂掺合料混凝土绝热温升试验情况图表。
[0027]图4为实施例3抗裂掺合料混凝土自收缩试验情况图表。
具体实施方式
[0028]下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。
[0029]以下实施例中，所用掺合料原料具体为：
[0030]水化热抑制剂ZY为多羟基羧酸脂类物质，具体由淀粉与聚甲基丙烯酸甲酯按照质量比0.8：1复合而成。
[0031]花岗岩石粉来源于钾长石，其SiO2含量为72％，Al2O3的含量为13％，经过破碎、筛分、粉磨制得，其比表面积为380m2/kg。
[0032]改性MgO膨胀剂需经历三个不同温度的煅烧工艺，先将菱镁矿原矿石破碎成至10～20mm的碎石，然后在520℃～550℃煅烧12h，冷却至室温，再在650℃～680℃煅烧2小时，并冷却至室温；最后将碎石状菱镁矿石粉磨至比表面积为450m2/kg粉状，在具有旋风功能的环境下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗裂掺合料，其特征在于，按重量份计，每100份抗裂掺合料由以下原料制成：水化热抑制剂11.2~15.3份、花岗岩石粉48.1~67.4份和改性MgO膨胀剂21.4~36.6份。2.根据权利要求1所述的抗裂掺合料，其特征在于：所述水化热抑制剂为多羟基羧酸脂类物质，由多羟基化合物与多羟基脂类衍生物按质量比为0.5~1.5：1复合而成。3.根据权利要求1所述的抗裂掺合料，其特征在于：所述花岗岩石粉中SiO2含量大于67%，Al2O3的含量大于11%，石粉比表面积在342~448m2/kg。4.根据权利要求1所述的抗裂掺合料，其特征在于：所述改性MgO膨胀剂中氧化镁含量≥90.5%，氧化硅含量≥3%，氧化钙含量≥2%，表面积为300~800m2/kg。5.根据权利要求4所述的抗裂掺合料，其特征在于：改性MgO膨胀剂制备时，经过三段煅烧工艺处理；先以菱镁矿原矿石为原料，破碎至10~...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪华文，李拔周，冯先导，吴柯，杨如仙，胡骏，李阳，狄飞超，苏艳，
申请(专利权)人：中交武汉港湾工程设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：