[发明专利]一种水化热抑制型混凝土膨胀材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂技术领域，特别是涉及一种水化热抑制型混凝土膨胀材料及其制备方法与其在提高混凝土抵御因水化热导致的干燥收缩、温度收缩性能中的应用。

背景技术

混凝土因为收缩而导致的裂缝是一种质量通病，一般会影响混凝土结构的耐久性。其中，干燥收缩（包括自干燥收缩）和温度收缩（由于水化热引起的收缩变形）是两种最主要的收缩，特别是温度收缩导致的混凝土结构早期开裂现象日益普遍。经过多年的研究和实践，人们从工艺、材料等不同角度探索减少这两种收缩的技术途径。

膨胀剂是为抵御混凝土干燥收缩和温度收缩应用广泛的一种混凝土外加剂，有关膨胀剂的技术文献及专利文献如下：

“膨胀剂与膨胀混凝土”（“电化”CSA100R，膨胀剂与膨胀混凝土[J]，日本电气化学工业株式会社，2008年第4期，16-24页）报道了日本电气化学公司生产的一种水化热抑制型混凝土膨胀剂CSA100R，其组分包括2％-4％SiO₂，9％-12％Al₂O₃，1％以下Fe₂O₃，45％-52％CaO，2％以下MgO，24％-30％SO₃。该膨胀剂是在CSA膨胀剂基础上开发的能够减少混凝土温升，抑制温度裂缝的膨胀剂，但是没有说明膨胀剂中起抑制水化热作用的物质成分。

公开号为EP1233008A1的欧洲专利文献公开了一种“水泥外加剂和水泥混合物”，是由氧化钙、石膏、铁酸钙或（和）铁铝酸钙等矿物组成的膨胀剂。制备该膨胀剂的粉磨过程中添加了糊精，目的是为了抑制水化热，减小由于水化热引起的热变形。

公开号为CN102674738A的中国专利文献公开了“一种多功能抗裂外加剂”的制备方法，是由氧化钙膨胀熟料25％-40％，糊精1％-3％，剩余量为粉煤灰，其中糊精为市售工业品，比表面积≥200m²/kg，粒径＜0.315mm，溶解度为20％-80％，氧化钙膨胀熟料和粉煤灰粉磨至比表面积为200-400m²/kg，其后将粉磨后的物料和按配比称取的糊精混合均匀即得到多功能抗裂外加剂，可以降低混凝土的开裂温度。但是，该技术没有就合成糊精的原料和工艺对水化热抑制效果进行详细描述、分析，并且该多功能抗裂外加剂存在（1）限制膨胀率小（0.0452％），（2）由于配方中掺加粉煤灰，而使用过程中还需要掺加粉煤灰，增加了产品运输成本的缺点。

在以补偿冷缩为目的的建筑材料，具有代表性的有：（1）以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏的低热微膨胀水泥，（如现行国家标准《低热微膨胀水泥》GB2938规定的水泥），该类水泥存在膨胀效能低、早期强度低的问题。（2）控制水泥中的氧化镁含量4％-5％，以及由此衍生的含有氧化镁的膨胀剂等，如公开号为CN101143769A的中国专利文献公开的一种“三膨胀源混凝土抗裂剂（CMA）”、公开号为CN1412144A的中国专利文献公开的一种“氧化镁复合膨胀剂”、公开号为CN101456694A的中国专利文献公开的一种“耐久型三膨胀源混凝土膨胀剂”，氧化镁类膨胀剂存在烧成温度和水化反应不易控制的问题，所以其在建筑工程领域的应用受到限制。

在减少混凝土温度收缩方面，除了工艺方面采取的诸如减少水泥用量、掺加粉煤灰、矿渣粉、煤矸石等低活性辅助胶凝材料、降低混凝土入模温度、通冷却水管降温等外、掺加水泥缓凝剂等，另外就是添加降低水泥水化热的专用外加剂，如：公开号为CN1108226A的中国专利文献公开了“一种降低混凝土水化热的外加剂及其制备工艺”，是采用60-70重量份的水和8-l5重量份的氯化铁、20-28重量份的氯化钙加热搅拌制成A液，再将55-70重量份的水和0.2-0.7重量份的六甲氧甲基三聚氢胺、2-9重量份的烷基苯磺酸钠、25-50重量份的亚甲墓二萘磺酸钠加热搅拌制成B液，最后将A、B两种液体按照1:1-1.5常温混合搅拌2-6小时，制成降低混凝土水化热的外加剂；公开号为CN1810703A的中国专利文献公开了一种“混凝土水化热降低剂的配制方法”，是将选自聚丙烯酸—淀粉接枝物、聚羟基乙酸—乳酸共聚物、改性淀粉、聚甲酸胺、聚甲基丙烯酸甲醋、聚丙烯睛烷基醋和乙基纤维素中的一种原料用水溶解，在5-55℃反应，将反应后的水相和固相进行分离，分离出的固相即为混凝土水化热降低剂。由于使用效果和实用性等不确定原因，这两种降低水化热的材料迄今没有得到广泛应用。