[发明专利]一种混凝土用核-壳结构膨胀剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种混凝土用核‑壳结构膨胀剂，包括氧化钙55～76％、高分子聚合物7～12％、偶氮二异丁腈1～5％、3‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷3～6％、六偏磷酸钠2～4％、硅酸钠2～4％、氯化铁9～14％。上述膨胀剂的制备方法中，将氧化钙中先后加高分子聚合物的无水二氯甲烷溶液、3‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷的乙醇溶液；再加偶氮二异丁腈完成表面接枝改性；最后加六偏磷酸钠溶液、硅酸钠溶液和氯化铁溶液，经马福炉焙烧制成核‑壳结构膨胀剂成品。该膨胀剂颗粒粒径均匀，氧化铁外壳能避免氧化钙膨胀剂早期水化过快，氧化铁与混凝土中的碱液反应生成氢氧化铁，提供二次膨胀源，解决有效补偿收缩问题；增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗压强度和抗渗性能。

技术领域

本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种混凝土用核-壳结构膨胀剂及其制备方法。

背景技术

氧化钙(CaO)是一种重要的无机膨胀剂原料，在混凝土中，主要利用其在需水量少的条件下，能与水反应生成溶解性较低的氢氧化钙，同时产生较大的膨胀能，补偿早期混凝土收缩，从而降低裂缝产生的概率。由于氧化钙和水反应非常剧烈，与水接触时能瞬间放出很高的反应热，放热量大使得混凝土内部温升较快，但是内部散热慢，表面冷却速度又很快，致使温度应力的产生，出现温度裂缝，另外由于氧化钙反应活性较高，在混凝土结构形成之前的塑性阶段，水化的膨胀能并不能起到补偿收缩的作用，而出现无效膨胀，导致混凝土浇筑后极易开裂，从而严重影响了混凝土结构的耐久性。

为了解决氧化钙(CaO)与水反应程度相当剧烈的问题，减少无效膨胀能的产生，现有技术大多对氧化钙表面进行包覆处理，避免其与水直接接触产生剧烈放热现象，同时延长与水反应时间。例如专利号为201510060677.9的发明“一种水泥混凝土用改性氧化钙类膨胀剂”，对膨胀剂表面进行长链脂肪酸包覆，但只简单解决了氧化钙反应迅速的问题，但膨胀剂中缺少二次膨胀源，对于充分提高混凝土的抗裂能力仍不够理想。又例如专利号为201510061056.2的发明“一种改性氧化钙类水泥混凝土膨胀剂及其制备方法”，其提供的膨胀剂，采用聚酯、聚碳酸酯或聚酯碳酸酯等可降解高分子聚合物包裹在氧化钙表面，同样缺少二次膨胀源。

发明内容

为了保证在对氧化钙表面进行包裹处理后，提供二次膨胀源，本发明提供了一种混凝土用核-壳结构膨胀剂，具体通过以下技术实现。

一种混凝土用核-壳结构膨胀剂，按质量百分比包括：氧化钙55～76％、高分子聚合物7～12％、偶氮二异丁腈1～5％、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷3～6％、六偏磷酸钠2～4％、硅酸钠2～4％、氯化铁9～14％；其中，所述高分子聚合物是生物可降解的。

上述的混凝土用核-壳结构膨胀剂中，六偏磷酸钠溶液和硅酸钠溶液作为复配的分散剂，能够促进氯化铁溶解以及生成的氢氧化铁均匀吸附在经表面接枝处理的氧化钙的表面。在马福炉中经过焙烧，表面的氢氧化铁反应生成氧化铁，使其附着更稳定。这种核-壳结构的氧化该膨胀剂，一方面有效缓解了CaO膨胀剂早期水化过快问题，避免其在混凝土塑性阶段，水化的膨胀能不能起到有效补偿收缩；另一方面，在使用时，氧化铁与混凝土中的碱性液体再次反应生成氢氧化铁，引起体积膨胀，为混凝土提供了二次膨胀源，同时又能增加混凝土的密实度，提高混凝土的抗压强度和抗渗性能。

优选地，生物可降解的所述高分子聚合物包括聚原酸酯、聚丙交酯-乙交酯中至少一种。

更优选地，上述的混凝土用核-壳结构膨胀剂，按质量百分比包括：氧化钙66％、高分子聚合物8.5％、偶氮二异丁腈3％、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷4.5％、六偏磷酸钠3.5％、硅酸钠3.5％、氯化铁11％。

本发明还提供了上述的混凝土用核-壳结构膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：