[发明专利]补偿收缩混凝土用改性氧化钙类膨胀剂及其制备方法

说明书

本发明的补偿收缩混凝土用改性氧化钙类膨胀剂，由质量百分比为0.1～20％的改性剂与80～99.9％的氧化钙类膨胀剂混合球磨制得；氧化钙类膨胀剂为含有游离氧化钙的膨胀剂，并且游离氧化钙作为发挥膨胀作用的一个稳定膨胀源；改性剂由以下一种或多种物质组成：硫酸钠或其结晶水合物、硫酸铵或其结晶水合物、硫酸氢铵或其结晶水合物、亚硫酸钠或其结晶水合物、亚硫酸铵或其结晶水合物。本发明的改性膨胀剂可以降低膨胀剂的早期水化速率，减少其在混凝土塑性阶段膨胀能损失，提高膨胀率，同时减小膨胀剂对混凝土温升的贡献度，还可以避免影响混凝土凝结时间，且不会降低混凝土的坍落度以及扩展度。本发明的制备方法简单，可批量生产，且不使用有毒等危险品做原料。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体地，本发明提供了一种补偿收缩混凝土用早期水化速率低、限制膨胀率高的改性氧化钙类膨胀剂的制备方法。

背景技术

混凝土早期的体积变化是引起混凝土开裂的重要因素，主要包括胶凝材料的化学减缩、自生收缩、干燥收缩和降温收缩。其中减小混凝土降温收缩是最常见的控制混凝土开裂的方式，如加入惰性掺合料、采用冷却水搅拌、降低原材料的温度、降低胶凝材料的反应活性等。而对于补偿收缩混凝土使用的氧化钙类膨胀剂在水化过程中水化速率过快，在短时间内会产生大量的热量，会导致混凝土温度更高，会增加因混凝土降温收缩而引起的开裂风险，并且会降低氧化钙类膨胀剂的有效膨胀能。所以降低氧化钙类膨胀剂的早期水化速率有利于降低氧化钙类膨胀剂对混凝土温度的贡献度，且提高其有效膨胀能。

根据能量守恒定律，氧化钙类膨胀剂在水化过程中所产生的热量是一定的。为降低氧化钙类膨胀剂对混凝土温升的贡献度，需要尽可能的降低水化速率，延长水化周期，从而减少放热集中，并能提高有效膨胀能。

目前市场上，大部分高性能混凝土膨胀剂以石灰石为主要原材料进行煅烧，得到以游离氧化钙为稳定膨胀源的氧化钙类膨胀剂。但这类膨胀剂早期水化速率快，使得大部分膨胀能在混凝土塑性阶段就消耗了，在有效膨胀窗口内补偿收缩能力不足，达不到预期补偿收缩的效果；且此类膨胀剂中游离氧化钙集中放热会增加混凝土温升，使混凝土温度开裂风险加大；最后，此类膨胀剂还存在防潮能力差、保质期短等问题。因此，针对以上问题，急需对氧化钙类膨胀剂进行优化。

现有技术混凝土的膨胀剂或改性膨胀剂大多会影响混凝土的凝结时间，且会降低混凝土的坍落度以及扩展度，不利于混凝土施工。

中国专利CN103964722A公开了一种提高限制条件下混凝土膨胀剂效能的化学外加剂，该专利提到采用外加剂磷酸钠盐能够提高混凝土限制膨胀率，但磷酸钠盐对混凝土胶凝体系有缓凝的作用，而该专利没有提供对于混凝土凝结时间影响的相关数据。

中国专利CN103435317A一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂。所述复合膨胀剂是由氧化钙、硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、氧化镁、硼酸、硫酸锌和ICA组成，各组分的质量百分比为：氧化钙10～30％，硫铝酸盐水泥熟料28～43％，硬石膏25～40％，氧化镁5～15％，硼酸0.3～0.5％，硫酸锌1～1.5％，ICA0.2～0.5％。该专利中加入硼酸和硫酸锌等物质能够延缓膨胀剂水化早期的反应速率，削弱水化放热的峰值，推迟放热峰的出现时间，与ICA共同降低水化温升的作用。但是该专利中的复合膨胀剂的制备方法复杂不利于规模化生产。