專利名稱：：高性能混凝土膨脹劑及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及用于補償收縮混凝土和耐久性高性能混凝土專用的混凝土外加劑，具體涉及混凝土膨脹劑。
背景技術：
：普通混凝土由于干縮和冷縮等原因，往往導致開裂和劣化。人們希望有這樣一種水泥，它在凝結硬化時能產生一定量的膨脹，以抵消其收縮，從而消除因混凝土收縮而引起的各種弊端。從另一種角度，人們探索能否用水泥水化所產生的膨脹來張拉鋼筋，以達到機械預應力的目的。經過多年的努力，膨脹混凝土已成為獨立的學科。由此，混凝土膨脹劑應運而生。我國膨脹劑研發約有30年的歷史，膨脹劑發展之初，多用于薄壁結構，混凝土配合比中礦物摻合料不多，在加強養護的條件下，膨脹的發展與強度的增長基本同步，能夠在混凝土結構中建立足夠的預應力，抵抗后期收縮，從而有效控制開裂。隨著我國商品混凝土和高性能混凝土的發展，混凝土的組份也在發生變化，現代混凝土大量是商品混凝土和泵送混凝土，泵送混凝土使用了大摻量的礦物摻合料、緩凝高效減水劑等，膨脹劑與水泥、礦物摻合料、緩凝高效減水劑要有良好的相容性，膨脹劑的膨脹速率和強度要相互匹配，對膨脹劑的功能提出了更高的要求，要開發出新的ZY(即高性能混凝土膨脹劑)，以適應工程的需要。
發明內容本發明要解決的技術問題是提供一種減少混凝土的收縮尤其是塑性收縮，有效地減免混凝土結構物因早期收縮、干縮和冷縮產生有害裂縫，達到良好的抗裂防滲效果，以解決鋼筋混凝土超長結構無縫施工難題的高性能混凝土膨脹劑及其生產方法。本發明高性能混凝土膨脹劑的組份，是選用回轉窯高溫煅燒制得的鋁酸鹽膨脹熟料、除鋁酸膨脹熟料之外的其它鋁質熟料、硬石膏、脫硫石膏及聚醇醚按一定比例配比后經特殊工藝粉磨而成。本發明高性能混凝土膨脹劑配方如下組分含量(重量%)硬石膏25-45脫硫石膏15-30鋁酸鹽熟料20-353其它鋁質熟料5-15聚醇醚0-5。其中鋁酸鹽熟料和其它鋁質熟料為膨脹熟料，是構成膨脹性水化產物鈣礬石的必要組分，起補償收縮和抗裂防滲作用，鋁酸鹽熟料優選為鋁酸鈣熟料，熟料中Al2O3》50%，其它鋁質熟料優選為礬泥，Al2O3》40%;聚醇醚為減縮組分，減縮組分通過調節溶液表面張力等物理手段，減少混凝土的收縮尤其是塑性收縮。'在上述材料中，硬石膏符合GBZT5483-1996標準，SO3>50%,脫硫石膏S03>45%。硬石膏和脫硫石膏在膨脹劑中是構成膨脹性水化產物鈣礬石的必要組分，起補償收縮和抗裂防滲作用。本發明多種材料的復合通過化學反應和物理作用，能有效地減免混凝土結構物因早期收縮、干縮和冷縮產生有害裂縫，達到良好的補償收縮效果。本發明高性能混凝土膨脹劑生產方法是該劑是用回轉窯高溫煅燒制得的鋁酸鹽膨脹熟料，其它鋁質熟料，硬石膏，脫硫石膏及減縮組份按一定比例組成，將塊狀的鋁酸鹽熟料先進入立磨粉磨至一定的比表面積，然后與硬石膏、脫硫石膏、其它鋁質熟料一同進入球磨機粉磨至一定的比表面積，在球磨粉磨過程中，將減縮組份經專用的設備霧化后噴入球磨機內，使各種組分均勻混合，制成產品。本發明對傳統的單磨粉磨的生產工藝進行改進，通過充分利用不同礦物材料的易磨性差異，進行配方和工藝參數控制，實現顆粒的合理級配，采用立磨加球磨混合粉磨的生產工藝，以達到配方設計要求和產品質量上的最優化。本發明高性能混凝土膨脹劑要達到的主要技術指標表1-1混凝土膨脹劑的技術要求(JC476-2001)項百指標氧化鎂0/。《5.0化學含水率％《3.0成分總堿量％《0.75氯離子％《0.05物理比表面積m2/kg》250性能細度0.08mm篩篩余％《121.25mm篩篩余％《0.5凝結初凝min》45時間終凝h《10水中7d》0.025限制膨脹率28d《0.10%空氣中21d》-0.020抗壓強度7d》2528d》45抗折強度7d》4.5MPa28d》6.5表l-2本發明產品性能指標項巨指標氧化鎂％2.32化學含水率o/。0.58成分總堿量％0駕氯離子％0.01比表面積m2/kg460細度0.08mm篩篩余％6.81.25mm篩篩余％0凝結初凝min3:25時間終凝h5:20物理水中7d0.052性能限制膨脹率28d0.059空氣中21d0.011抗壓強度7d29.2MPa28d49.5抗折強度7d5.7MPa28d7.3注l.檢驗采用基準水泥2.高性能混凝土膨脹劑的摻量為8%。3.化學成分和物理性能按JC476-2001進行。本發明高性能混凝土膨脹劑與混凝土膨脹劑相比，在化學成份和物理性能上都優于JC476-2001的技術指標。綜合本發明，有下述優點1、本發明首次用回轉窯高溫煅燒制得的鋁酸鹽膨脹熟料、其它鋁質熟料、硬石膏、脫硫石膏及減縮組份按一定比例組成，將塊狀的鋁酸鹽熟料先進入立磨粉磨至一定的比表面積，然后與硬石膏、脫硫石膏、其它鋁質熟料一同進入球磨機粉磨至一定的比表面積，在球磨粉磨過程中，將減縮組份經專用的設備霧化后噴入球磨機內，使各種組分均勻混合，制成產品。利用不同礦物生成鈣礬石的不同反應過程，調整膨脹速率，膨脹與強度的關系以及改善與化學外加劑的適應性。減縮組分通過調節溶液表面張力等物理手段，減少混凝土的收縮尤其是塑性收縮，多種材料的復合通過化學反應和物理作用，有效地減免混凝土結構物因早期收縮、干縮和冷縮產生有害裂縫，達到良好的抗裂防滲效果。2.本發明在工藝上采用立磨加球磨的工藝，充分利用不同礦物材料的易磨性差異，進行配方和工藝參數控制，先立磨預粉磨，后在球磨中混合粉磨工藝，控制不同的比表面5積，使產品顆粒級配更合理，實現了連續生產。3、減縮組份經專用的設備霧化后噴入球磨機內，能達到較好的均勻性，保證了產品質量。4、高性能混凝土膨脹劑尤其適用于難以養護的混凝土結構。在混凝土工程應用中，高性能混凝土膨脹劑可以簡化施工工藝，提高勞動效率，保護環境，確保混凝土質量。5、本發明用的脫硫石膏、礬泥都是工業廢渣，綠色環保，資源綜合利用。6、本發明經檢測各項指標均優于JC476-2001《混凝土膨脹劑》標準要求，可應用于高等級混凝土剛性結構自防水、超長結構無縫施工及大體積混凝土的裂縫控制等方面。具體實施例方式實施例高性能混凝土膨脹劑的配方及其生產配方如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>將塊狀的鋁酸鈣熟料先進入立磨烘干粉磨至180-220m2/Kg,進入專用庫，然后硬石膏、脫硫石膏、鋁酸鈣熟料、礬泥按配方經電子稱配料25.221鄺然后進入球磨，粉磨至比表面積400-500m2/Kg,同時聚乙醇醚以0.78t/h經專用的噴霧設備將其霧化后噴入球磨機內，各種組分均勻混合后，入成品庫，即制成高性能混凝土膨脹劑。本發明產品性能指標如表1-2一、本發明高性能混凝土膨脹劑在混凝土工程中的應用應用試驗研究主要結果如下1.不同廠家的普通42.5水泥摻高性能混凝土膨脹劑的膠砂強度和限制膨脹率表2不同廠家的普通42.5水泥摻8%本發明時的膠砂強度和限制膨脹率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>不同廠家的普通42.5水泥摻8%高性能混凝土膨脹劑的膠砂強度(即抗折、抗壓強度)和限制膨脹率達到JC476-2001《混凝土膨脹劑》標準要求，強度和限制膨脹率指標大大優于標準要求。2.在普通42.5水泥中高性能混凝土膨脹劑不同摻量的膠砂強度和限制膨脹率表3在普通42.5水泥中本發明不同摻量的膠砂強度和限制膨脹率<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>隨著摻量的提高，膠砂強度有所降低，限制膨脹率增大，在實際工程應有中可根據工程部位和設計要求不同，通過試驗確定最佳摻量。3.摻高性能混凝土膨脹劑混凝土強度和限制膨脹率表4混凝土配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表5混凝土拌和物性能和抗壓強度混凝七性能及抗壓強度<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從混凝土試驗結果可以看出，摻高性能混凝土膨脹劑的混凝土在早期強度與基準混凝土相當或略為降低，28d強度達到甚至超過基準混凝土強度，隨著高性能混凝土膨脹劑摻量的增加，混凝土限制膨脹率逐漸增大，可滿足混凝土不同部位的設計要求。4.高性能混凝土膨脹劑混凝土抗滲性能表7混凝土配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>采用上述配比的混凝土，按GBJ82標準方法進行抗滲試驗，試驗儀器為HP-4.0型自動調壓混凝土滲透儀，試塊在2.0MPa壓力下保持8h不滲水，將試塊劈裂，6塊試塊平均滲水高度為25mm，說明摻ZY混凝土具有良好的抗滲性能，混凝土抗滲標號可達到P20以上，摻高性能混凝土膨脹劑的混凝土可達到較好的抗滲效果。二、高性能混凝土膨脹劑在實際工程的應用實例l:高性能混凝土膨脹劑在慈溪市維科中央商務區大樓中地下室C35、C40抗滲混凝土中的應用。混凝土設計要求(1)底板設計混凝土等級C35，抗滲標號PIO，混凝土限制膨脹率水中14d》0.015%。(2)邊墻設計混凝土等級C40，抗滲標號PIO，混凝土限制膨脹率水中14d》0.020%。具體數據見表表9地板和邊墻混凝土配合比<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>邊墻C40P10313784071310481907.90.43表10混凝土性能指標部位坍落度mm抗壓強度MPa限制膨脹率％抗滲初始60min3d7d28d水中14d空氣中28d28d地板16015023.032.845.50.018-O.010〉P10邊墻16014526.335.652.10.028-0.008>P10以上數據全部達到設計要求。實例2:高性能混凝土膨脹劑在臨海湖畔尚城地下室底板、邊墻、后澆帶中的應用。混凝土設計要求(1)底板設計混凝土等級C35，水中14(1混凝土限制膨脹率>0.015%。(2)邊墻設計混凝土等級C40，水中14d混凝土限制膨脹率》0.020%。(3)后澆帶設計混凝土等級C40,水中14(1混凝土限制膨脹率》0.025%。表11地板、邊墻、后澆帶混凝土配合比混凝土配合比(kg/m3)部位等級水泥粉煤灰ZY砂碎石水泵送劑地板C35296702469710502048.0邊墻C40311803464210702078.0后澆帶C40306774764010682078.5表12混凝土性能指標部位坍落度mm.虎壓強度MPa限制膨脹率％3d7d28d水中14d空氣中28d地板160019.027.439.60.018-0.011邊墻16520.534.045.30.025-0.007后澆帶16023.343.049.90.031-0.006以上數據全部達到設計要求。本發明通過充分利用不同礦物材料的易磨性差異，進行配方和工藝參數控制，實現顆粒的合理級配。高性能混凝土膨脹劑在原有的高效混凝土膨脹劑的基礎上復合了減縮組份，其特制的膨脹熟料和石膏在水化過程中與水泥的水化產物生產鈣鞏石(3CaOAl20.,'3CaSCV32H20)，使混凝土產生體積膨脹，在鋼筋和鄰位約束的情況下，產生自應力，提高混凝土抗裂性能，減縮組分通過調節溶液表面張力等物理手段，減少混凝土的塑性收縮和自收縮。其配制的補償收縮混凝土可減免混凝土結構物因早期收縮、干縮和冷縮產生有害裂縫，克服結構滲漏問題(結構自防水)，以及解決鋼筋混凝土超長結構無9縫施工的難題。高性能混凝土膨脹劑在各項性能指標上達到國際先進水平。本發明產品生產工藝科學先進，可連續生產，補償收縮性能優良，使用方便。權利要求1.高性能混凝土膨脹劑，其特征在于，它包括下列組分及含量組分含量(重量％)硬石膏25-45脫硫石膏15-30鋁酸鹽熟料20-35其它鋁質熟料5-15聚醇醚0-5。2.根據權利要求1所述的高性能混凝土膨脹劑，其特征在于，所述的鋁酸鹽熟料為鋁酸鈣熟料。3.根據權利要求1所述的高性能混凝土膨脹劑，其特征在于，所述的其它鋁質熟料為砜泥。4.根據權利要求1所述的高性能混凝土膨脹劑，其特征在于，所述的聚醇醚為聚乙醇醚。5.制備權利要求1所述的高性能混凝土膨脹劑的生產方法，其特征在于該方法包括以下步驟將塊狀的鋁酸鹽熟料先進入立磨粉磨至一定的比表面積，然后與硬石膏、脫硫石膏、其它鋁質熟料一同進入球磨機粉磨至一定的比表面積，在球磨粉磨過程中，將聚醇醚經專用的設備霧化后噴入球磨機內，使各種組份均勻混合，制成產品。6.根據權利要求5所述的高性能混凝土膨脹劑的生產方法，其特征在于立磨比表面積控制在180-220m7Kg,球磨比表面積控制在400-500m2/Kg。全文摘要高性能混凝土膨脹劑及其生產方法，該劑是用回轉窯高溫煅燒制得的鋁酸鹽膨脹熟料，其它鋁質熟料，硬石膏，脫硫石膏及聚醇醚(減縮組份)按一定比例組成，將塊狀的鋁酸鹽熟料先進入立磨粉磨至一定的比表面積，然后與硬石膏、脫硫石膏、其它鋁質熟料一同進入球磨機粉磨至一定的比表面積，在球磨粉磨過程中，將減縮組份經專用的設備霧化后噴入球磨機內，使各種組分均勻混合，制成產品。本發明通過充分利用不同礦物材料的易磨性差異，進行配方和工藝參數控制，實現顆粒的合理級配，可減免混凝土結構物因早期收縮、干縮和冷縮產生有害裂縫，克服結構滲漏問題。本發明可連續生產，補償收縮性能優良，使用方便。文檔編號C04B24/24GK101538133SQ200810060179公開日2009年9月23日申請日期2008年3月17日優先權日2008年3月17日發明者丁小富,程占蓮申請人:浙江合力新型建材有限公司