專利名稱：：一種鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種混凝土膨脹劑及其制備方法，尤其是涉及一種鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：利用高效膨脹劑制備膨脹混凝土是防止混凝土開裂的一項重要技術(shù)措施?；炷僚蛎泟┰谖覈延?0多年的發(fā)展，經(jīng)歷了高堿高摻、中堿中摻和低堿低摻三個階段。在上世紀(jì)90年代及早期的膨脹劑的鋁質(zhì)材料大部分用的是明礬石和煅燒明礬石，這種膨脹劑的堿含量大、摻量大、膨脹能低，容易對鋼筋造成腐蝕并引起混凝土發(fā)生堿骨料反應(yīng)，會降低鋼筋混凝土的使用壽命。2000年以后的膨脹劑雖然使用了硫鋁酸鹽、鋁酸鹽熟料等與硬石膏粉磨制成，堿含量和摻量有所降低，但是還存在膨脹落差和收縮大、配制的混凝土坍落度損失大、強度下降大等缺點。所以開發(fā)出低堿、低摻量、低膨脹落差、低坍落度損失和低強度損失的膨脹劑具有很大的現(xiàn)實意義。發(fā)明人在深入分析，研究和吸收國內(nèi)外技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次分析實驗，研究出一種新型的同時具備低堿、低摻量、低膨脹落差、低坍落度損失和低強度損失的鋁酸鹽_硅鋁酸鹽膨脹劑，以滿足日高性能混凝土對膨脹劑更高的性能要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種同時具備低堿、低摻量、低膨脹落差、低坍落度損失和低強度損失的鋁酸鹽_硅鋁酸鹽膨脹劑，以及這種高性能的鋁酸鹽_硅鋁酸鹽膨脹劑的制備方法。為達上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案本發(fā)明提供一種鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑，其中以重量百分比計含有如下組分40-60%的硬石膏10-20%的高嶺土10-20%的偏高嶺土10-20%的高鋁熟料。其中以重量百分比計所述硬石膏中SO3含量大于46%，所用高嶺土中Al2O3含量大于35%，所用偏高嶺土中Al2O3含量大于40%，所用高鋁熟料中Al2O3含量大于50%。所述的膨脹劑，其中進一步含有選自減水劑、緩凝劑、防凍劑、早強劑的添加劑本發(fā)明還提供所述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑的制造方法，其中將所述的硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料混合，粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10%。一種鋁酸鹽硫質(zhì)原料硬石膏和鋁質(zhì)原料高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料按一定比例混合后，在水泥_膨脹劑的膠凝體系水化過程中匯生成大量的鈣礬石，產(chǎn)生膨脹。鈣礬石的水化反應(yīng)式為C4A3S+8CaS04+6Ca0+9H20—3CSA·3CaS04·32H20。本發(fā)明的鋁酸鹽-硅鋁酸膨脹劑在實際使用時可以直接加入混凝土中作為純膨脹劑使用；也可以與化學(xué)外加劑復(fù)合制備多功能鋁酸鹽-硅鋁酸膨脹劑。后者除具有補償收縮、減小收縮落差、抗裂防滲等功能外，同時具有減水、緩凝、早強、高強、防凍和泵送等多種施工性能。由于采用了以上技術(shù)方案，使得本發(fā)明具備如下技術(shù)效果(1)、堿含量低。堿含量介于0.3-0.4之間，遠低于混凝土膨脹劑標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求；(2)、摻量低。內(nèi)摻水泥重量的6%-8%，摻量6%時，砂漿7天限制膨脹率達3.15X10_4，即可達到良好的補償收縮效果；(3)使用時膨脹落差低、膨脹性能好、坍落損失小，強度損失低。摻量為8%時，與砂漿混合抗折強度7天為5.0-7.OMPa,28天為8.0-9.OMPa；抗壓強度7天為28_31MPa，28天為48-50MPa；水中養(yǎng)護7天限制膨脹率為0.03-0.04%,28天限制膨脹率為0.04-0.05%；90天限制膨脹率為0.06-0.07%。摻量為8%時，與混凝土混合配制，抗壓強度7天為27-29MPa，28天為41_44MPa；水中養(yǎng)護7天限制膨脹率2.10-2.25XIO"4,14天限制膨脹率為2.25-2.50XIO"4；坍落度損失為35_40mm；擴展度損失為90-105mm；(4)本發(fā)明采用的原料主體是由與環(huán)境共存性良好的生態(tài)健康材料一無機礦物材料組成的，因此本發(fā)明的鋁酸鹽_硅鋁酸膨脹劑還具備綠色環(huán)保的技術(shù)效果。總之，本發(fā)明的鋁酸鹽-硅鋁酸膨脹劑堿含量低、摻量低、膨脹落差低、坍落度損失低、強度損失低、綠色環(huán)保；具有較佳的社會經(jīng)濟價值。滿足泵送混凝土的要求，使用本發(fā)明的鋁酸鹽_硅鋁酸膨脹劑配制的高性能膨脹混凝土同時具備高施工性、良好的結(jié)構(gòu)性能和高耐久性能。具體實施例方式實施例1鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑，由硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料混合配置而成，其重量百分比為硬石膏高嶺土偏高嶺土高鋁熟=40%20%20%20%。其中所用的硬石膏中SO3含量為48%，所用高嶺土中Al2O3含量為38.9%，所用偏高嶺土中Al2O3含量為43.1%，所用高鋁熟料中Al2O3含量為53.1%。上述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑的制備方法，將所述的硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料按比例混合，粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10%。得到所述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑A。其性能指標(biāo)見應(yīng)用實例表1-5。實施例2鋁酸鹽_硅鋁酸鹽膨脹劑，硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料混合配置而成，其重量百分比為硬石膏高嶺土偏高嶺土高鋁熟=50%15%15%20%。其中所用的硬石膏中SO3含量為48%，所用高嶺土中Al2O3含量為38.9%，所用偏高嶺土中Al2O3含量為43.1%，所用高鋁熟料中Al2O3含量為53.1%。上述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑的制備方法，將所述的硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料按比例混合，粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10%。得到所述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑B。其性能指標(biāo)見應(yīng)用實例表1-5。實施例3鋁酸鹽_硅鋁酸鹽膨脹劑，硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料混合配置而成，其重量百分比為硬石膏高嶺土偏高嶺土高鋁熟=60%15%15%10%。其中所用的硬石膏中SO3含量為48%，所用高嶺土中Al2O3含量為38.9%，所用偏高嶺土中Al2O3含量為43.1%，所用高鋁熟料中Al2O3含量為53.1%。上述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑的制備方法，將所述的硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料按比例混合，粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10%。得到所述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑C。其性能指標(biāo)見應(yīng)用實例表1-5。實施例4鋁酸鹽_硅鋁酸鹽膨脹劑，硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料混合配置而成，其重量百分比為硬石膏高嶺土偏高嶺土高鋁熟=60%10%10%20%。其中所用的硬石膏中SO3含量為48%，所用高嶺土中Al2O3含量為38.9%，所用偏高嶺土中Al2O3含量為43.1%，所用高鋁熟料中Al2O3含量為53.1%。上述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑的制備方法，將所述的硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料按比例混合，粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10%。得到所述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑D。其性能指標(biāo)見應(yīng)用實例表1-5。應(yīng)用示例1參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混凝土膨脹劑》(JC476-2001)所規(guī)定的方法對砂漿膨脹與強度性能試驗進行。強度測試齡期為7天，28天值。限制膨脹率養(yǎng)護機制有兩種第一種，測初長、水養(yǎng)3天、7天、、28天、56天、90天值；第二種，測初長、水養(yǎng)3天、7天值，7天后轉(zhuǎn)干空(濕度為60%R.H.)測28天、56、90天值(同水養(yǎng)一樣從初長算起)。其中，編號0表示未加入膨脹劑的砂漿性能；膨脹劑A、B、C的摻量為8%，膨脹劑D的摻量為8%(Dl)和6%(D2)。表1各膨脹劑的堿含量及砂漿強度性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2各膨脹劑的砂漿限制膨脹率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3膨脹落差和補償效率<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>對于砂漿試件，按JC476規(guī)定，取水中7天的限制膨脹率ε^作為在干空收縮的起始值，減去干空中任一齡期的限制膨脹率保留值ε^，得到砂漿在干縮過程中不同齡期的膨脹落差Δers0用Rs來表示砂漿的相對膨脹落差。用ε^表示摻膨脹劑的砂漿任一齡期干縮后的剩余限制膨脹率，ε=表示未摻膨脹劑的同配比砂漿的同齡期干縮后的剩余限制膨脹率，C表示補償效率(絕對值)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>應(yīng)用示例2將A、B、C、D膨脹劑摻入C30混凝土中配制成膨脹混凝土，膨脹劑摻量A、B、C均為8%，D的摻量為8%(Dl)和6%(D2)?；炷翉姸刃阅懿捎肎BJ81-85《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》進行測試，成型IOcmXIOcmXIOcm試件，混凝土測試標(biāo)養(yǎng)(霧室養(yǎng)護)7天、28天齡期時抗壓強度?；炷料拗婆蛎浡实臏y試采用《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中所規(guī)定的方法進行，成型IOcmXIOcmX40cm混凝土限制膨脹率試件，在混凝土標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護1天后拆模，測初始、3天、7天、14天標(biāo)養(yǎng)試體的長度及轉(zhuǎn)干空后的21天、28天、42天、56天試體的長度(干空濕度為65士5%R.H.)，計算限制膨脹率?；炷恋幕九浔仁悄z凝材料(水泥為拉法基水泥)用量為360kg/m3，砂率為44%，水膠比為0.52，聚羧酸減水劑摻量1%，0號表示未摻膨脹劑的混凝土。表4新拌混凝土的性能及混凝土的強度<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求一種鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑，其特征在于以重量百分比計含有如下組分40-60％的硬石膏；10-20％的高嶺土；10-20％的偏高嶺土；10-20％的高鋁熟料。2.如權(quán)利要求1所述的膨脹劑，其中以重量百分比計所述硬石膏中303含量大于46%，所用高嶺土中Al2O3含量大于35%，所用偏高嶺土中Al2O3含量大于40%，所用高鋁熟料中Al2O3含量大于50%。3.如權(quán)利要求1或2所述的膨脹劑，其中進一步含有選自減水劑、緩凝劑、防凍劑、早強劑的添加劑。4.一種如權(quán)利要求1所述鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑的制造方法，其特征在于將所述的硬石膏、高嶺土、偏高嶺土和高鋁熟料混合，粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10%。全文摘要本發(fā)明涉及一種鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑及其制備方法，其由重量百分比分別為40-60％的硬石膏，10-20％的高嶺土，10-20％的偏高嶺土和10-20％的高鋁熟料制成，其中所用的硬石膏中SO3含量大于46％，所用高嶺土中Al2O3含量大于35％，所用偏高嶺土中Al2O3含量大于40％，所用高鋁熟料中Al2O3含量大于50％。各組分按比例混合粉磨至比表面積200-350m2/kg，且細度為80μm篩余小于或等于10％。本發(fā)明的鋁酸鹽-硅鋁酸鹽膨脹劑，堿含量低、摻量低、膨脹落差低、坍落度損失低、強度損失低、綠色環(huán)保；滿足泵送混凝土的要求，具有較佳的社會經(jīng)濟價值。文檔編號C04B22/14GK101817653SQ20091000949公開日2010年9月1日申請日期2009年2月26日優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日發(fā)明者段文鋒,熊衛(wèi)鋒,田鳳蘭申請人:北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司