本發(fā)明涉及一種建筑混凝土膨脹劑，屬于建筑材料混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
混凝土是使用最廣泛的建筑材料，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也在不斷被深入研究，性能完善和發(fā)展。近年來，混凝土的收縮與開裂問題已成為研究的熱點(diǎn)，這是由于在水泥凝結(jié)硬化初期，水分散失以及溫度、濕度的變化容易引起體積收縮，在收縮受到限制而產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，水泥混凝土易發(fā)生開裂；同時(shí)，開裂后的混凝土，承載能力急劇降低；再者，水分的滲入會進(jìn)一步惡化混凝土的耐久性，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、結(jié)構(gòu)破壞，降低混凝土的使用性能。
從材料角度，可以通過在混凝土中摻入纖維、磨細(xì)粉煤灰或礦渣粉和膨脹劑來解決混凝土的收縮與開裂問題。但是，纖維拌制混凝土比較麻煩，成本高；磨細(xì)粉煤灰或礦渣粉摻量大，所需材料成本高，且不能完全解決混凝土的收縮開裂。然而，膨脹劑是一種化學(xué)添加劑，摻入加在混凝土中，在混凝土凝結(jié)硬化時(shí)，發(fā)生膨脹并堵塞毛細(xì)孔裂縫，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，起到補(bǔ)償收縮和張拉鋼筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力以及充分填充水泥間隙的作用。因此，膨脹劑是解決混凝土的收縮與開裂問題的一種有效手段。
目前，國內(nèi)外主要使用的膨脹劑有硫鋁酸鈣型、氧化鈣型和氧化鎂型，其原理是通過硫鋁酸鹽、氧化鈣、氧化鎂等在水泥水化過程中與水或水泥的水化產(chǎn)物反應(yīng)生成膨脹性物質(zhì)。中國專利公開號：CN104386938A公開了名為“用于超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工的多功能膨脹劑”的專利，該膨脹劑的組分及其重量份數(shù)比分別為：硫鋁酸鹽熟料44-67份；硬石膏15-25份；氧化鎂5-8份；氧化鈣5-10份；酒石酸1-2.5份；分散劑1.5-2.5份；硅酸鈉3.5-5.5份；碳酸鈉2.5-7.5份。雖然其能獲得一定的強(qiáng)度和補(bǔ)償收縮能力，但是還不能令人滿意。同時(shí)氧化鈣水化迅速，大部分膨脹發(fā)生在混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度之前的塑性階段，膨脹作用不明顯。因此，繼續(xù)探索與研究混凝土膨脹劑是必要的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中混凝土膨脹劑的強(qiáng)度、補(bǔ)償能力和氧化鈣水化反應(yīng)過快不足的技術(shù)問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出了一種能有效地提高膨脹劑強(qiáng)度和補(bǔ)償能力，且能調(diào)控氧化鈣反應(yīng)的建筑混凝土膨脹劑。
一種建筑混凝土膨脹劑，由以下重量份配比的各組分制成：硅鋁酸鈣10～20份、硫鋁酸鈣20～25份、固硫廢渣20～30份、赤泥15～25份、鎂渣10～15份、改性氧化鈣4～8份、氧化鎂4～7份、甲基硅酸鈉3～8份、三異丙醇胺3～5份、硫酸鋁鉀5～8份、偶氮二甲酰胺0.1～0.3份、檸檬酸鈉0.5～0.8份、十二烷基苯磺酸鈉2～4份、乙烯－醋酸乙烯共聚物0.4～0.6份、聚羧酸減水劑1～3份。
優(yōu)選地，
一種建筑混凝土膨脹劑，由以下重量份配比的各組分制成：硅鋁酸鈣15份、硫鋁酸鈣22份、固硫廢渣25份、赤泥20份、鎂渣12份、改性氧化鈣6份、氧化鎂5份、甲基硅酸鈉6份、三異丙醇胺4份、硫酸鋁鉀7份、偶氮二甲酰胺0.2份、檸檬酸鈉0.6份、十二烷基苯磺酸鈉3份、乙烯－醋酸乙烯共聚物0.5份、聚羧酸減水劑2份。
所述的赤泥是按照以下步驟進(jìn)行處理：
1)先將按重量比為赤泥：水＝10：1物料，球磨混合20～30min，然后在攪拌條件下滴加FeCl3至pH＝7，靜置2～3d，洗滌，100～110℃烘干，得到改性赤泥1，備用；
2)按重量比為改性赤泥1：磷石膏＝5：1物料，球磨混合40～60min，然后加熱煮沸10～20min后，過濾、洗滌并烘干；
3)在750～800℃煅燒1～2h后，自然冷卻，并粉碎成200～300目，即可得到改性赤泥。
所述的改性氧化鈣是由以下重量份配比的各組分制成：氧化鈣40～50份、硬脂酸鈣3～8份、聚四氟乙烯7～9份、聚丙烯酸鈉吸水樹脂6～9份、納米氧化鎂1～3份、無水乙醇100～120份。
所述的改性氧化鈣是按照以下步驟進(jìn)行處理：
1)先將氧化鈣分散于乙醇中，浸泡25～30min后置于在水浴中，并加熱到85～95℃；
2)依次加入硬脂酸鈣和聚四氟乙烯攪拌均勻，然后冷卻到35～40℃后加入聚丙烯酸鈉吸水樹脂繼續(xù)攪拌均勻；
3)加入納米氧化鎂，并置于頻率為20～30KHz超聲機(jī)上超聲30～40min后，濃縮、烘干，即可得到改性氧化鈣。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明中將硅鋁酸鈣與硫鋁酸鈣進(jìn)行復(fù)配，增強(qiáng)了膨脹效果，同時(shí)，還結(jié)合了氧化鈣和氧化鎂膨脹源，發(fā)生協(xié)同作用，提高補(bǔ)償能力。再者，固硫廢渣主要含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、SO3、f-CaO，并含有一定量的無水CaSO4和少量MgO等，在混凝土中水化反應(yīng)生成大量的鈣礬石而引起水泥石膨脹，進(jìn)一步提高補(bǔ)償能力。此外，赤泥具有膠結(jié)的孔架狀結(jié)構(gòu)、孔隙多、比表面積大等特征，且其成分中含有Al2O3、Fe2O3、CaO等，鎂渣粉中含有CaO和MgO，這些有助于提高混凝土的膨脹效果、強(qiáng)度、抗裂性、抗?jié)B性和耐久性。更重要的是，通過改性赤泥，不僅降低赤泥中的堿含量，提高赤泥的內(nèi)在活性，而且還提高補(bǔ)償能力和早期強(qiáng)度、后期強(qiáng)度，進(jìn)而使混凝土的性能得以改善，提高市場價(jià)值。
2、通過改性氧化鈣，使氧化鈣表面形成包裹層，有效地控制了水化速度，減緩了膨脹速度，使大部分膨脹發(fā)生在混凝土產(chǎn)生強(qiáng)度之后的塑性階段，提高膨脹作用。同時(shí)，聚丙烯酸鈉吸水樹脂具有保水作用，隨著水化進(jìn)行緩慢釋放水分，為氧化鈣提供水源，促進(jìn)膨脹作用發(fā)生。再者，與納米氧化鎂復(fù)配，能延長膨脹作用時(shí)間，有效補(bǔ)償混凝土早期收縮和后期收縮，有效地預(yù)防裂縫產(chǎn)生。此外，檸檬酸鈉起到緩凝作用，能減緩固硫廢渣、赤泥和鎂渣中氧化鈣膨脹作用，使膨脹劑的膨脹效果更佳。
3、甲基硅酸鈉具有良好的滲透結(jié)晶性和微膨脹性，不僅能提高混凝土的強(qiáng)度，還能提高膨脹劑的補(bǔ)償性能；偶氮二甲酰胺起到發(fā)泡作用，能在混凝土中形成細(xì)小的、均勻分布的、并在硬化后仍能保持微氣泡，可補(bǔ)償原料組分的沉降收縮。
4、本發(fā)明充分利用固硫廢渣、赤泥和鎂渣，不僅節(jié)省了工程成本，而且優(yōu)異的膨脹性能。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種建筑混凝土膨脹劑，為達(dá)到本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
一種建筑混凝土膨脹劑，由以下重量份配比的各組分制成：硅鋁酸鈣10～20份、硫鋁酸鈣20～25份、固硫廢渣20～30份、赤泥15～25份、鎂渣10～15份、改性氧化鈣4～8份、氧化鎂4～7份、甲基硅酸鈉3～8份、三異丙醇胺3～5份、硫酸鋁鉀5～8份、偶氮二甲酰胺0.1～0.3份、檸檬酸鈉0.5～0.8份、十二烷基苯磺酸鈉2～4份、乙烯－醋酸乙烯共聚物0.4～0.6份、聚羧酸減水劑1～3份。
所述的赤泥是按照以下步驟進(jìn)行處理：
1)先將按重量比為赤泥：水＝10：1物料，球磨混合20～30min，然后在攪拌條件下滴加FeCl3至pH＝7，靜置2～3d，洗滌，100～110℃烘干，得到改性赤泥1，備用；
2)按重量比為改性赤泥1：磷石膏＝5：1物料，球磨混合40～60min，然后加熱煮沸10～20min后，過濾、洗滌并烘干；
3)在750～800℃煅燒1～2h后，自然冷卻，并粉碎成200～300目，即可得到改性赤泥。
所述的改性氧化鈣是由以下重量份配比的各組分制成：氧化鈣40～50份、硬脂酸鈣3～8份、聚四氟乙烯7～9份、聚丙烯酸鈉吸水樹脂6～9份、納米氧化鎂1～3份、無水乙醇100～120份。
所述的改性氧化鈣是按照以下步驟進(jìn)行處理：
1)先將氧化鈣分散于乙醇中，浸泡25～30min后置于在水浴中，并加熱到85～95℃；
2)依次加入硬脂酸鈣和聚四氟乙烯攪拌均勻，然后冷卻到35～40℃后加入聚丙烯酸鈉吸水樹脂繼續(xù)攪拌均勻；
3)加入納米氧化鎂，并置于頻率為20～30KHz超聲機(jī)上超聲30～40min后，濃縮、烘干，即可得到改性氧化鈣。
實(shí)施例1
一種建筑混凝土膨脹劑，由以下重量份配比的各組分制成：硅鋁酸鈣15份、硫鋁酸鈣22份、固硫廢渣25份、赤泥20份、鎂渣12份、改性氧化鈣6份、氧化鎂5份、甲基硅酸鈉6份、三異丙醇胺4份、硫酸鋁鉀7份、偶氮二甲酰胺0.2份、檸檬酸鈉0.6份、十二烷基苯磺酸鈉3份、乙烯－醋酸乙烯共聚物0.5份、聚羧酸減水劑2份。
實(shí)施例2
一種建筑混凝土膨脹劑，由以下重量份配比的各組分制成：硅鋁酸鈣10份、硫鋁酸鈣20份、固硫廢渣20份、赤泥15份、鎂渣10份、改性氧化鈣4份、氧化鎂4份、甲基硅酸鈉3份、三異丙醇胺3份、硫酸鋁鉀5份、偶氮二甲酰胺0.1份、檸檬酸鈉0.5份、十二烷基苯磺酸鈉2份、乙烯－醋酸乙烯共聚物0.4份、聚羧酸減水劑1份。
實(shí)施例3
一種建筑混凝土膨脹劑，由以下重量份配比的各組分制成：硅鋁酸鈣20份、硫鋁酸鈣25份、固硫廢渣30份、赤泥25份、鎂渣15份、改性氧化鈣8份、氧化鎂7份、甲基硅酸鈉8份、三異丙醇胺5份、硫酸鋁鉀8份、偶氮二甲酰胺0.3份、檸檬酸鈉0.8份、十二烷基苯磺酸鈉4份、乙烯－醋酸乙烯共聚物0.6份、聚羧酸減水劑3份。
對比例1(對比例1與實(shí)施例1的差別僅在于，對比例1中的赤泥沒有經(jīng)過改性處理，而是直接用，其余的同實(shí)施例1)。
對比例2(對比例2與實(shí)施例1的差別僅在于，對比例2中的氧化鈣沒有經(jīng)過改性處理，而是直接用，其余的同實(shí)施例1)。
將上述實(shí)施例1-3、對比例1-2和背景技術(shù)(CN104386938A)制得的混凝土膨脹劑采用現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行測試，測試結(jié)果如下表1所示：
表1混凝土膨脹劑測試結(jié)果
可以看出，不同參數(shù)制備的建筑混凝土膨脹劑相對背景技術(shù)而言，具有摻量低、膨脹效果佳、且強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是很有發(fā)展前途的一種混凝土外加劑。
當(dāng)然，上面只是本發(fā)明優(yōu)選的具體實(shí)施方式作了詳細(xì)描述，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡依本發(fā)明的原理、構(gòu)造以及結(jié)構(gòu)所作的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。