一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂及其制备方法。该混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂包括以下组分：镁质膨胀组分、钙质膨胀组分、水化热调控组分、控湿组分、增塑组分。本发明专利技术的水化热调控型钙镁复合膨胀剂不仅膨胀能高、膨胀周期长、抑温效果好，还能很好地适应混凝土结构内部温度和湿度变化，降低结构内部水分散失，并匹配温度的变化来补偿收缩，有效降低混凝土收缩裂缝的产生，同时该水化热调控组分可减小混凝土结构内部温度，降低温度收缩，并进一步促进低活性氧化镁后期补偿收缩的效果；同时，该材料与水泥适应性良好，对混凝土工作性和力学性能无负面影响，有较好的批量化工程应用前景。有较好的批量化工程应用前景。有较好的批量化工程应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料混凝土外加剂
，尤其是涉及一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是一种体量最大、应用最广的工程材料，在公用、民用、交通、水利、市政、核电等工程建设方面均起着举足轻重的作用，水泥作为混凝土的主要胶凝材料，其在水化过程中会释放热量并产生体积收缩，受各种收缩因素及约束条件的影响，会引起混凝土结构物裂缝的发生。裂缝对结构物的安全性、美观性及耐久性均会产生不利影响，因此，如何有效降低混凝土结构物开裂风险是行业关注的热点问题。
[0003]膨胀剂是混凝土中常用的补偿收缩材料，利用材料在水化过程中产生的体积膨胀可有效弥补混凝土的收缩，从而降低结构物开裂的风险。但该材料在抗裂应用过程中也发现了较多的不足，例如：氧化钙类膨胀剂水化速度快、温度敏感性强，只能补偿较低环境温度下混凝土的早期自收缩，而无法补偿温度收缩和后期干燥收缩；氧化钙
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硫铝酸钙双膨胀源膨胀剂，在水化过程中需要大量水，难以补偿低水胶比的超长超厚结构混凝土收缩；氧化镁膨胀剂具有延迟膨胀特性，在低温环境下，水化活性较低，主要用于补偿水工大体积混凝土的温降收缩。钙镁复合膨胀剂兼具氧化钙早期膨胀特性和氧化镁延迟膨胀特性，可有效补偿低水胶比超长超厚结构混凝土的自收缩，但对温度收缩及干燥收缩较为有限。公开号CN102092976A的中国专利文献公开了一种生态大体积混凝土膨胀剂及制备方法，将菱镁矿尾矿和白云石尾矿混合均匀配成生料，在850℃～1200℃高温下煅烧60～120min、保温60～90min后空气中冷却，过筛后得到钙镁复合膨胀剂。此种方法制备的膨胀剂仍存在氧化钙水化速度过快、膨胀能在水泥基材料塑性阶段存在较大损失，无法有效补偿后期收缩及降低温度收缩的功效。公开号CN115180866A的中国专利文献公开了一种水化热调节型镁质高效抗裂剂及其制备方法，该方法主要通过膨胀组分与温控组分复配而成，膨胀组分主要为氧化镁膨胀剂，水化反应较慢，膨胀能较小，需要在高温服役环境下才会有较好的抗裂效果，无法有效补偿混凝土的早期收缩和后期干燥收缩。公开号CN113603388B的中国专利文献公开了一种混凝土增强密实及温度调节型抗裂剂及其制备方法，将改性钙镁复合膨胀组分、超细组分、防水组分、温控组分和减缩组分复配而成，其中改性钙镁复合由碳酸化改性制备，在改性反应温度为100～150℃下，氧化钙颗粒表面的碳酸钙难以稳定存在，对钙质熟料的改性效果难以保证，因此，该方法制备的膨胀剂无法克服高温环境下，钙质熟料膨胀速率过快的问题，并且碳酸化改性批量化生产工艺难以实现，无法保证产品的规模化应用。
[0004]基于上述问题，亟待开发出一种环境温度适应性好、补偿收缩效果显著、膨胀历程相匹配、抑制混凝土结构水化热释放速率的温控型钙镁复合膨胀剂，从减小温度收缩、补偿收缩、降低干燥收缩和提高混凝土密实程度出发，有效的解决因收缩而导致的混凝土结构裂缝的缺陷。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂及其制备方法，解决现有技术中混凝土膨胀剂无法兼顾由温度收缩、补偿收缩、早期收缩、化学收缩、碳化收缩、干燥收缩造成的干裂的技术问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂，包括以下质量百分数的各组分：镁质膨胀组分35％～50％、钙质膨胀组分40％～60％、水化热调控组分1％～4％、控湿组分1％～5％、增塑组分0.5％～2％；其中，镁质膨胀组分为低活性氧化镁膨胀剂，MgO含量≥90％，反应时间为400s～600s；钙质膨胀组分为离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料；水化热调控组分包括淀粉衍生物和纳米调节材料；控湿组分为多孔炭材料；增塑组分为保坍型超塑化剂。
[0007]第二方面，本专利技术提供一种水化热调控型钙镁复合膨胀剂的制备方法，包括如下步骤：将镁质膨胀组分、钙质膨胀组分、水化热调控组分、控湿组分和增塑组分混合均匀，得到水化热调控型钙镁复合膨胀剂。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：
[0009]本专利技术的水化热调控型钙镁复合膨胀剂不仅膨胀能高、膨胀周期长、抑温效果好，还能很好地适应混凝土结构内部温度和湿度变化，降低结构内部水分散失，并匹配温度的变化来补偿收缩，有效降低混凝土收缩裂缝的产生，同时该水化热调控组分可减小混凝土结构内部温度，降低温度收缩，并进一步促进低活性氧化镁后期补偿收缩的效果，各组分在合理的配比下具有显著的协同作用，从补偿收缩、降低自收缩及温度收缩等方面来解决混凝土结构的收缩开裂问题，同时，该材料与水泥适应性良好，对混凝土工作性和力学性能无负面影响，有较好的批量化工程应用前景。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例1制备的混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂在不同养护温度下对砂浆的限制膨胀率。
具体实施方式
[0011]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0012]第一方面，本专利技术提供一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂，包括以下质量百分数的各组分：镁质膨胀组分35％～50％、钙质膨胀组分40％～60％、水化热调控组分1％～4％、控湿组分1％～5％、增塑组分0.5％～2％。其中，镁质膨胀组分为低活性氧化镁膨胀剂，MgO含量≥90％，反应时间为400s～600s；钙质膨胀组分为离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料；水化热调控组分包括淀粉衍生物和纳米调节材料；控湿组分为多孔炭材料；增塑组分为保坍型超塑化剂。
[0013]本专利技术的水化热调控型钙镁复合膨胀剂，通过改性多膨胀源膨胀组分匹配工程条件来长效补偿收缩、水化热调控组分降低温度收缩并进一步增强补偿收缩效果、控湿组分降低干燥收缩并促进膨胀组分的作用效果、增塑组分削弱产品对混凝土工作性负面影响的
同时提高关键组分在混凝土中分布的均匀性，从以上方面来全面改善混凝土结构的抗裂效果。其中，镁质膨胀组分为低活性氧化镁，区别现有标准CBMF19
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2017《混凝土用氧化镁膨胀剂》中规定的MgO反应时间＜300s，本专利技术控制MgO反应时间为400s～600s，以匹配工程条件下混凝土结构内部的高温环境，延长补偿收缩的作用时间及增强后期膨胀量，但反应时间也不宜过长，反应时间过长将导致氧化镁在工程条件下反应过于缓慢，无法补偿收缩。钙质膨胀组分为离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料，该熟料相较于单纯氧化钙熟料及氧化钙
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硫铝酸钙熟料具备水化周期延长、温度敏感性显著降低、水化放热速率减小并削弱对温控材料的作用效果负面影响等优势；水化热调控组分包括温控组分(淀粉衍生物)和纳米调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂，其特征在于，包括以下质量百分数的各组分：镁质膨胀组分35％～50％、钙质膨胀组分40％～60％、水化热调控组分1％～4％、控湿组分1％～5％、增塑组分0.5％～2％；其中，所述镁质膨胀组分为低活性氧化镁膨胀剂，MgO含量≥90％，反应时间为400s～600s；所述钙质膨胀组分为离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料；所述水化热调控组分包括淀粉衍生物和纳米调节材料；所述控湿组分为多孔炭材料；所述增塑组分为保坍型超塑化剂。2.根据权利要求1所述混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂，其特征在于，所述低活性氧化镁膨胀剂通过如下步骤制备得到：将菱镁矿在1100～1200℃下煅烧30～60min，随后粉磨至比表面为300～400kg/m2，得到低活性氧化镁膨胀剂。3.根据权利要求1所述混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂，其特征在于，所述离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料通过如下步骤制备得到：称取石灰石、硬石膏、铝矾土、铁渣、氧化锌，充分混合均匀后加水摇至成球，随后烘干，得到生料；将生料进行煅烧，随后经自然冷却至室温，得到熟料；将熟料与改性聚乙烯蜡微粉混合球磨，随后将粉末过0.2mm标准筛取筛下粉料，再将筛下粉料过0.08mm筛，控制其过0.08mm筛筛余为5％～15％，合并过0.08mm筛后的筛上粉料和筛下粉料，得到离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料。4.根据权利要求3所述混凝土用水化热调控型钙镁复合膨胀剂，其特征在于，所述离子掺杂与物理包覆双重改性氧化钙
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硫铝酸钙膨胀熟料的制备过程中，按重量百分比计，制备生料的原料包括：石灰石80％～90％、硬石膏5％～10％、铝矾土1％～5％、铁渣0.5％～2％、氧化锌1％～5％；石灰石、硬石膏、铝矾土、铁渣的比表面积为300～500kg...

【专利技术属性】
技术研发人员：程福星，辜振睿，朱丽娜，周月霞，王海，王海龙，纪宪坤，
申请(专利权)人：武汉源锦建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：