[发明专利]高效混凝土膨胀剂及其制法

说明书

本发明属于混凝土的填料组份或混凝土外加剂技术领域。

国内外现有的混凝土膨胀剂品种较多，主要如表1所列。这些膨胀剂均存在不足之处。例如，NO1及NO2使用优质矾土煅烧而成的含大量fcao的硫铝酸钙熟料，能耗高、成本高，回转窑烧制技术尚不成熟；而NO5使用石膏废渣，不宜用于饮水工程；除NO.1及NO.2外，均掺入10％以上的明矾石作主要组份，引入的碱含量在0.7％以上，不利于抑制混凝土碱-骨料反应；各膨胀剂均需依赖硅酸盐水泥水化产物Ca(OH)2的参与才能形成足够的钙矾石，因此，膨胀速度缓慢、低效，往往需要增加膨胀剂用量才可起到补偿收缩作用。NO9及NO10以Ca(OH)2为膨胀源，不宜用于水工工程。

本发明的任务是提供一种膨胀速度较快、膨胀率较高、高效、低碱含量及中期又具有微小膨胀的混凝土膨胀剂，其生产工艺简单、易于实施、成本较低。

本发明是这样实现的：一种高效混凝土膨胀剂及其制法，其特征在于，由20-40％的硫铝酸盐水泥熟料或15-35％的铝酸钙熟料，35-60％的硬石膏或经400-500℃脱水处理的二水石膏，5-20％的生石灰，5-10％的天然明矾石共同粉磨而成，一般比表面积大于250m²/kg即可。上述的硫铝酸盐水泥熟料用市售的用回转窑或立窑煅烧制成的，因此其成本较低。

本发明的反应机理用以下化学反应式表示：

…①

  …②

                                            …③

式②及式③表明，形成钙矾石C3A·3CaSO4·H32所需要的CaO，主要由膨胀剂自身含有的生石灰提供，基本上不再依赖C3S及C2S的水化产物Ca(OH)2。由硫铝酸盐水泥熟料提供的Al2O3，能在较短令期大部或全部形成钙矾石，由明矾石提供的Al2O3则在中期形成钙矾石；由于加入的生石灰低于形成钙矾石所需的理论量，所以CaO既不是膨胀源，也不会导致安定性不良。

本发明的优点是明显的：

(1)由于该膨胀剂自身已经含有形成钙矾石所必需的CaO，膨胀功能在早期即可得到较高的利用。

(2)由于形成钙矾石基本上不再消耗C3S及C2S的水化产物Ca(OH)2，利于保持硅酸盐水泥，特别是矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的碱度，对于减小混凝土强度损失，防止钢筋锈蚀具有重要意义。

(3)由于该膨胀剂自身仅含10％以下的明矾石，在保证中期产生的微小膨胀的同时使K2O+Na2O＜0.5％，利于抑制混凝土碱-骨料反应。

(4)由于制造该膨胀剂仅用粉磨设备，不用煅烧，故工艺简单，易于实施；由于可用商品原料：硫铝酸盐水泥熟料，故使成本大大降低。

(5)和与该膨胀剂相近的表1所列NO1、NO2相比，由于用价格低廉的生石灰及市售硫铝酸盐水泥熟料，等效取代了技术难度大、台时产量低、能耗高、污染重的特制硫铝酸钙熟料，使膨胀剂生产成本降低50-60元/t以上。

(6)按日本J1S A6202-1980或中国JC476-92混凝土膨胀剂标准检验，产品性能达到和高于标准规定的水平。尤其膨胀率较高，用量较少。

(7)使用该膨胀剂6-10％等量取代水泥可制备补偿收缩混凝土、11-13％等量取代水泥可制备大膨胀接缝混凝土，可形成0.2-0.1MPa的自应力值，收到抗裂防渗之效果，18-23％等量取代水泥可制备自应力混凝土，用量少、运费低、工程投资省。

表2是生产实施例。表3列出了实施例所用原材料及膨胀剂化学成份、膨胀剂配比；表4列出了在不同养护条件下的膨胀剂标准检验性能，膨胀剂比表面积400m/kg，初凝时间1：30，终凝时间2：20；’表5列出了用该膨胀剂配制的C28、S₆混凝土测定数据。