一种水泥基材料的体积稳定剂及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥基材料的体积稳定剂及其使用方法。它为减缩型保坍剂和膨胀剂或内养护剂中的一种或两种组成的混合物，各组分按质量百分比为：减缩型保坍剂30%～60%、膨胀剂0～70%、内养护剂为0～70%。获得的体积稳定剂按胶凝材料重量的6%～8%掺用到水泥混凝土中，能够提高硬化水泥石的内部相对湿度和水泥水化程度，减少新拌混凝土的坍落度经时损失，补偿或减少水泥基材料的收缩，可与高效减水剂、高性能减水剂配伍使用，赋予混凝土优良的工作性和抗裂性能，适用于自密实混凝土、大掺量矿物掺合料混凝土、低水胶比混凝土及对低收缩有严格要求的混凝土。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料科学与工程领域，具体涉及水泥基材料的体积稳定剂及其使用方法。
技术介绍
混凝土的体积稳定性是影响混凝土结构的功能性和耐久性的重要性能，而混凝土裂缝是影响混凝土体积稳定性的一个最棘手的问题，因此成为许多学者和工程人员一直关心和研究的课题。混凝土产生裂缝的原因主要有荷载因素和非荷载因素，对于荷载因素主要是结构设计上的不合理导致的，目前规范对不同等级的建筑给出了较成熟的控制裂缝的方法，可以有效避免由于荷载因素导致的裂缝；而对于非荷载因素产生的裂缝是由混凝土本身的特点造成的，主要是在混凝土内部反应过程中或由于温度的作用产生收缩形成裂缝，且非荷载裂缝在混凝土裂缝中占有主导地位。近年来发展较快的高性能混凝土(HPC)， 由于其水灰比小，掺入活性矿物外加剂，早期水化过程加快，导致内部相对湿度迅速下降， 发生自干燥收缩，这更加大了混凝土开裂的可能性。所以控制混凝土的收缩是解决裂缝问题的关键。目前工程上应用的减少混凝土收缩、控制裂缝的主要方法有控制原材料，包括水泥以及掺合料；加强养护；掺入外加剂。前两种方法由于条件的限制都有其局限性，所以掺入外加剂是目前控制裂缝的重要方法。现在使用最多的外加剂是膨胀剂，已被广泛应用于房屋建筑、水利工程、地下工程等，国家已经针对膨胀剂制定了相应的标准，规范膨胀剂的使用。膨胀剂可分为三类硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、氧化钙类混凝土膨胀剂和硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂。氧化钙类混凝土膨胀剂的膨胀源为氢氧化钙，膨胀剂中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，反应前后体积几乎增大一倍，但是氧化钙类混凝土膨胀剂对于温度、湿度等外界条件十分敏感，难于控制，生产和使用时间不能间隔太久，保质期较短，所以氧化钙类混凝土膨胀剂使用具有局限性和不稳定性，所以使用最多的是硫铝酸钙类混凝土膨胀剂。硫铝酸钙类混凝土膨胀剂的膨胀源都是钙矾石或钙矾石系晶体，膨胀剂中的硫酸盐离子、铝离子与混凝土水化产物氢氧化钙和水反应生成钙矾石晶体，反应时会产生体积膨胀，从而补偿混凝土收缩，达到抗裂的效果。硫铝酸钙类混凝土膨胀剂具有价格便宜，可存储时间长，性能稳定等特点。但是膨胀剂在混凝土中的反应过程会消耗水泥浆体中的水分，钙矾石分子中含有32个结晶水，若养护不充分就会导致混凝土内部相对湿度迅速降低，增大自干燥作用，产生自收缩，当收缩应力大于混凝土的抗拉应力时则出现裂缝，此时膨胀剂不仅不能起到抗裂作用，反而加速了裂缝的产生。这个问题对于低水灰比混凝土和掺入活性矿物外加剂混凝土尤为显著。因此，普通膨胀剂的使用对于养护条件要求很高，在使用过程中经常不能够发挥其膨胀抗裂作用，甚至会带来负面的影响
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高混凝土体积稳定性、有效防止混凝土开裂的体积稳定剂及其使用方法，本专利技术克服了现有提高混凝土体积稳定性的方法，特别是膨胀剂的一些缺点，能够在各种条件下减少混凝土收缩，有效降低混凝土开裂的可能性，能够提高硬化水泥石的内部相对湿度和水泥水化程度，减少新拌混凝土的坍落度经时损失，补偿或减少水泥基材料的收缩。本专利技术的技术方案为一种水泥基材料的体积稳定剂，为减缩型保坍剂和膨胀剂或内养护剂中的一种或两种组成的混合物，各组分按质量份计为减缩型保坍剂 30% 60%膨胀剂0 70%内养护剂为 0 70%所述的膨胀剂为硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、氧化钙混凝土膨胀剂、氧化镁混凝土膨胀剂、铁粉系混凝土膨胀剂或复合膨胀剂中的任意一种。所述的内养护剂为人工合成无机内养护剂或天然吸水矿物材料。所述的人工合成无机内养护剂为按照中国专利ZL200710192002. 5的专利技术专利中的方法制备得到。所述的天然吸水矿物材料为膨润土、活性凹凸棒土和活性煤矸石中的任意一种， 或者为钠基膨润土、钙基膨润土及其改性产物中的任意一种。所述的活性煤矸石为自燃煤矸石，在600°C 800°C煅烧处理、磨细至比表面积 200m2 400m2。使用所述的水泥基材料的体积稳定剂的方法，是将体积稳定剂按水泥混凝土中胶凝材料重量的6 % 8 %掺用到水泥混凝土中。或者将体积稳定剂与减水剂按照1 20 1的比例复配使用掺到水泥混凝土中。所述的减水剂为萘系高效减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族系减水剂、马来酸型聚羧酸减水剂或丙烯酸系高效减水剂中的任意一种。本专利技术的体积稳定剂适用于自密实混凝土、大掺量矿物掺合料混凝土、低水胶比混凝土及对低收缩有严格要求的混凝土。有益效果1、本专利技术的体积稳定剂，能够联合补偿混凝土收缩，显著提高混凝土抗裂性能，减缩型保坍剂除具有减缩效果外，还能够减少新拌混凝土的坍落度经时损失，提高新拌混凝土的工作性；内养护剂可以提供膨胀剂反应过程中需要的水分，使膨胀剂充分发挥其膨胀效果，除此之外，内养护剂本身也可以降低混凝土的自收缩，提高混凝土的体积稳定性，还能够提高硬化水泥石的内部相对湿度和水泥水化程度；若与高效减水剂或高性能减水剂配伍使用，更可以赋予混凝土优良的工作性和抗裂性能。所以本专利技术比以往技术效果更好。2、一般情况下，使用膨胀剂时对混凝土的养护要求较高，一般需要浇水养护，且养护时间较长，不利于施工，且有些部位很难进行充分的外部养护。特别对于高性能混凝土， 由于水灰比较低，混凝土较致密，外部供水很难渗入混凝土内部。对于这种情况，使用膨胀剂往往不仅不能起到补偿收缩，减少开裂的目的，甚至有可能加大混凝土开裂的可能性。本专利技术的体积稳定剂中含有的内养护剂可以提供膨胀剂反应所需水分，自给自足，降低混凝土对于外养护的依赖性，适用面广，使用范围大。3、使用一般外加剂减少混凝土收缩时，提高混凝土体积稳定性时，常常会造成新拌混凝土坍落度的经时损失，降低混凝土的工作性，特别是对于现在普遍使用的商品混凝土和泵送混凝土，坍落度经时损失会对施工造成很大的不便。本专利技术的体积稳定剂含有减缩型保坍剂，不仅有一定的减缩作用，还能够有效减少新拌混凝土的经时损失，便于混凝土施工。4、本专利技术的体积稳定剂中的内养护剂除提供膨胀剂反应所需水分外，剩余的水分还可以起到内养护作用，降低混凝土自干燥作用，减少自收缩，增大水泥浆体早期的水化程度，提高混凝土的强度。5、本专利技术的体积稳定剂的原料中，使用工业废料煤矸石，经过活化处理后应用到混凝土中，实现废弃料的再次利用，变废为宝，降低了生产的成本，具有良好的环境效益。附图说明图1是高性能混凝土圆环试验结果。图2是自密实混凝土收缩率试验结果。具体实施例方式所用材料皆为市售。实施例1、体积稳定剂的制备方法以下皆为质量份。(1)按质量称取减缩型混凝土保坍剂50份，硫铝酸钙型混凝土膨胀剂50份，在空气搅拌机内混合均勻即可。(2)按质量称取减缩型混凝土保坍剂50份，钠基膨润土 50份，在空气搅拌机内混合均勻即得成品。(3)按质量称取减缩型混凝土保坍剂40份，硫铝酸钙型混凝土膨胀剂30份，钠基膨润土 30份，在搅拌机内混合均勻即可。(4)按质量称取混凝土保坍剂40份，称取中国专利ZL200710192002. 5的专利技术专利中所述的内养护剂60份，混合均勻即可。(5)按质量称取混凝土保坍剂30份，硫铝酸钙型混凝土膨胀剂30份，活性凹凸棒土 50份，在空气搅拌机内混合均勻待用。(6)按质量称取混凝土保坍剂40份，氧化镁混凝土膨胀剂30份，膨润土 30份，混合均勻既得本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种水泥基材料的体积稳定剂，其特征在于：为减缩型保坍剂和膨胀剂或内养护剂中的一种或两种组成的混合物，各组分按质量百分比为：减缩型保坍剂　　　　３０％～６０％膨胀剂　　　　　　　　　　０～７０％内养护剂为　　　　　　０～７０％。

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料的体积稳定剂，其特征在于为减缩型保坍剂和膨胀剂或内养护剂中的一种或两种组成的混合物，各组分按质量百分比为减缩型保坍剂 30% 60%膨胀剂0 70%内养护剂为 0 70%。2.如权利要求1所述的水泥基材料的体积稳定剂，其特征在于，所述的膨胀剂为硫铝酸钙类混凝土膨胀剂、氧化钙混凝土膨胀剂、氧化镁混凝土膨胀剂、铁粉系混凝土膨胀剂或复合膨胀剂中的任意一种。3.如权利要求1所述的水泥基材料的体积稳定剂，其特征在于，所述的内养护剂为人工合成无机内养护剂或天然吸水矿物材料。4.如权利要求3所述的水泥基材料的体积稳定剂，其特征在于，所述的人工合成无机内养护剂为按照中国专利ZL200710192002. 5的发明专利中的方法制备得到。5.如权利要求3所述的水泥基材料的体积稳定剂，其特征在于，所述的天然吸水...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋亚清，陈龙，胡飞龙，顾越，何辉，张风臣，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：84