[发明专利]一种混凝土膨胀剂及其制备和使用方法

说明书

本发明提出了一种混凝土膨胀剂，由芯材和壳材组成，所述芯材的制备原料包括改性金属氧化物、木质素磺酸钠和三聚磷酸钠，所述壳材的制备原料包括海藻酸钙；所述改性金属氧化物由以下原料制备而成：金属氧化物、柠檬酸、膨润土、低碳醇。本发明膨胀剂的水化速度和同养护条件下水泥浆体结构的形成速度同步，在水泥浆体结构形成时开始水化，当水泥浆体具有较低胶凝强度时，膨胀材料反应速率达最大，水泥浆硬化以后，膨胀材料反应速率逐渐减缓，从而能产生足够的塑性膨胀和一定的后期膨胀，达到双膨胀的效果。

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膨胀剂及其制备和使用方法。

背景技术

混凝土是使用最广泛的建筑材料，随着科学技术的发展，也在不断被深入研究，性能完善和发展。近年来，混凝土的收缩与开裂问题已成为研究的热点，这是由于在水泥凝结硬化初期，水分散失以及温度、湿度的变化容易引起体积收缩，在收缩受到限制而产生的拉应力超过混凝土自身的抗拉强度时，水泥混凝土易发生开裂；同时，开裂后的混凝土，承载能力急剧降低；再者，水分的渗入会进一步恶化混凝土的耐久性，导致钢筋锈蚀、结构破坏，降低混凝土的使用性能。

从材料角度，可以通过在混凝土中掺入纤维、磨细粉煤灰或矿渣粉和膨胀剂来解决混凝土的收缩与开裂问题。但是，纤维拌制混凝土比较麻烦，成本高；磨细粉煤灰或矿渣粉掺量大，所需材料成本高，且不能完全解决混凝土的收缩开裂。膨胀剂是一种常用的混凝土添加剂，掺入加在混凝土中，在混凝土凝结硬化时，发生膨胀并堵塞毛细孔裂缝，改善混凝土内部结构，起到补偿收缩和张拉钢筋产生预应力以及充分填充水泥间隙的作用。因此，膨胀剂是解决混凝土的收缩与开裂问题的一种有效手段。

目前，国内外主要使用的膨胀剂有硫铝酸钙型、氧化钙型和氧化镁型，其原理是通过硫铝酸盐、氧化钙、氧化镁等在水泥水化过程中与水或水泥的水化产物反应生成膨胀性物质。中国专利公开号：CN104386938A公开了名为“用于超长混凝土结构无缝施工的多功能膨胀剂”的专利，该膨胀剂的组分及其重量份数比分别为：硫铝酸盐熟料44-67份；硬石膏15-25份；氧化镁5-8份；氧化钙5-10份；酒石酸1-2.5份；分散剂1.5-2.5份；硅酸钠3.5-5.5份；碳酸钠2.5-7.5份。虽然其能获得一定的强度和补偿收缩能力，但是还不能令人满意。同时氧化钙水化迅速，大部分膨胀发生在混凝土产生强度之前的塑性阶段，膨胀作用不明显。因此，继续探索与研究混凝土膨胀剂是必要的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种混凝土膨胀剂及其制备和使用方法，加入混凝土中，不会立即水化膨胀，避免了普通膨胀剂在混凝土浆体处于流体时就发挥作用，则产生的膨胀大部分被浆体吸收，且不会造成浆体膨胀，导致膨胀材料被大量消耗，在水泥浆硬化后不会产生膨胀；本发明膨胀剂的水化速度和同养护条件下水泥浆体结构的形成速度同步，在水泥浆体结构形成时开始水化，当水泥浆体具有较低胶凝强度时，膨胀材料反应速率达最大，水泥浆硬化以后，膨胀材料反应速率逐渐减缓，从而能产生足够的塑性膨胀和一定的后期膨胀，达到双膨胀的效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种混凝土膨胀剂，由芯材和壳材组成，所述芯材的制备原料包括改性金属氧化物、木质素磺酸钠和三聚磷酸钠，所述壳材的制备原料包括海藻酸钙；所述改性金属氧化物由以下原料制备而成：金属氧化物、柠檬酸、膨润土、低碳醇。

进一步地，所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁、氧化钡和氧化锰中的至少一种；更优选地，所述金属氧化物为氧化钙和氧化镁按照质量比5-10：7-12的复配。

作为本发明的进一步改进，所述混凝土膨胀剂由以下原料按重量份制备而成：改性金属氧化物12-20份、木质素磺酸钠1-3份、海藻酸钠10-20份、氯化钙5-10份和三聚磷酸钠1-2份；所述改性金属氧化物由包括以下重量份的原料制备而成：金属氧化物30-50份、柠檬酸2-4份、膨润土5-10份、低碳醇30-50份。

所述低碳醇为碳原子数1-4的醇，选自甲醇、乙醇、异丙醇中种的至少一种；优选为乙醇。