一種改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種改性氧化鈣水泥混 凝土膨脹劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥混凝土是目前世界上最大宗的建筑材料，價格低廉，應用廣泛。但是水泥混凝 土易收縮開裂，裂縫會使混凝土中的鋼筋發(fā)生銹蝕，縮短工程結(jié)構(gòu)的使用壽命，嚴重影響了 混凝土的耐久性。
[0003] 為了解決水泥混凝土易收縮開裂的問題，研宄人員發(fā)明了膨脹水泥和水泥混凝土 膨脹劑。自20世紀30年代法國發(fā)明膨脹水泥以來，特別是自日本在膨脹水泥的基礎(chǔ)上將 其中的膨脹組分分離出來作為單獨摻加的膨脹劑以來，混凝土膨脹劑逐漸發(fā)展為混凝土行 業(yè)中用量最大的外加劑之一，廣泛應用于地下防水防滲工程、超長結(jié)構(gòu)以及各類大型的混 凝土施工工程，成為防止混凝土收縮開裂的有效技術(shù)。
[0004] 氧化鈣類膨脹熟料是水泥混凝土膨脹劑的一種，國內(nèi)的研宄相對較少，一個原因 是膨脹熟料易吸濕而失效，熟料存放期短；另一個更主要的原因是氧化鈣類膨脹熟料和水 反應迅速，大部分膨脹能消耗在混凝土塑性階段，作無用功。
[0005] 因此需要對氧化鈣類膨脹熟料進行改進提高。如何延緩氧化鈣類膨脹熟料與水的 接觸，減少水泥混凝土塑性階段膨脹熟料的消耗，增加混凝土硬化后的有效膨脹能是氧化 鈣類膨脹熟料研宄及性能提升的難點之一。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對氧化鈣類膨脹熟料與水反應迅速，氧化鈣類膨脹熟料的膨脹能在混凝土塑性 階段消耗過多的問題，本發(fā)明提供一種改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑及其制備方法，減 少其在混凝土塑性階段的無效膨脹、增加混凝土硬化后膨脹能。
[0008] 本發(fā)明所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑是利用水溶性高分子有機聚合物對 氧化鈣類表面進行包裹改性，在氧化鈣類膨脹熟料表面形成保護膜，作為過渡層，延緩其與 水的接觸時間，減少混凝土塑性階段氧化鈣與水的反應，減少膨脹劑在混凝土塑性階段的 無效膨脹。同時，由于高分子有機聚合物具有水溶性，一方面延緩水分進入氧化鈣顆粒內(nèi)部 與其反應的速度，另一方面在氧化鈣表面的水溶性聚合物吸水后為氧化鈣的水化提供必需 的水分；從而達到提高氧化鈣類膨脹熟料膨脹性能的目的。
[0009] 本發(fā)明所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑，由水溶性高分子有機聚合物和氧化 鈣類膨脹熟料組成，所述水溶性高分子有機聚合物包裹于氧化鈣類膨脹熟料的表面；所述 水溶性高分子有機聚合物占所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑質(zhì)量總量的1% -20%， 所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑的比表面積為100_600m2/kg。
[0010] 所述水溶性高分子有機聚合物的數(shù)均分子量為l-500kg/mol ;選自聚丙烯酰胺、 聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚環(huán)氧乙烷中的一種及以上任意比例的混合 物。
[0011] 所述氧化鈣類膨脹劑熟料可以商購，其比表面積為100_600m2/kg，其中游離氧化 鈣含量（f-CaO)多 6〇%。
[0012] 所述氧化鈣類膨脹熟料也可以由石灰石與復合礦化劑混合粉磨成生料后在 1200-1500°C下煅燒粉磨而成，其比表面積為100_600m 2/kg ;
[0013] 其中復合礦化劑與石灰石的質(zhì)量比為0 :100~10 :90 ;
[0014] 復合礦化劑由質(zhì)量百分比含量為40% -100%的石膏、0% -60%的氧化鋁和/或硫 酸鋁組成。
[0015] 本發(fā)明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑的制備方法，包括下述步驟：
[0016] a)將石灰石與復合礦化劑混合粉磨成生料后在1200-1500°C下煅燒，粉磨至比表 面積為100-600m2/kg，得到氧化鈣類膨脹熟料；
[0017] b)將高分子有機聚合物用無水有機溶劑溶解，加入計量的氧化鈣類膨脹熟料混合 均勻，除去殘余有機溶劑，粉磨至比表面積為100-600m 2/kg ;
[0018] 所述無水有機溶劑為干燥的二氯甲烷、三氯甲烷、四氫呋喃、丙酮、甲苯、二甲苯中 的一種以上任意比例混合物。
[0019] 本發(fā)明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑的應用方法：在生產(chǎn)、拌合混凝土 時，將本發(fā)明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑同其他膠凝材料一同加入即可產(chǎn)生收 縮補償作用；或根據(jù)需要將本發(fā)明所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑同石膏、粉煤灰等 材料以一定的質(zhì)量比混合后，再與膠凝體系一起加入拌合，同樣可以產(chǎn)生收縮補償作用。本 發(fā)明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑的用量為總凝膠材料用量的0-10%。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品相比，本發(fā)明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑減少塑性階 段膨脹劑水化，增加硬化階段膨脹能，可進一步減免混凝土結(jié)構(gòu)物因早期收縮、干縮和冷縮 產(chǎn)生有害裂縫，克服結(jié)構(gòu)滲漏問題，可用于一般混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂防滲，并可大幅度提高混 凝土的耐久性。
【附圖說明】
[0021] 圖1 :實施例1所制備的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑1的掃描電鏡照片
[0022] 圖2 :實施例1所得的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑1和對比未改性的氧化鈣 類膨脹熟料Γ微量熱測試結(jié)果
[0023] 圖3-8 :實施例1-6中的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑和相應對比未改性的氧 化鈣類膨脹熟料在水泥凈漿體系中的收縮結(jié)果 具體實施例
[0024] 根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解， 實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應當也 不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。其中，聚合物購買自阿拉丁試劑公司和 SIGMA-ALDRICH 試劑公司。
[0025] 實施例1
[0026] 將質(zhì)量比為90 :10的石灰石和復合礦化劑混合后經(jīng)球磨機共同粉磨至細度為 200m2/kg的生料粉，其中復合礦化劑為石膏。將粉磨后的生料粉在1200°C下煅燒，并在該 溫度下保溫120min(即1200°C下的煅燒時間為120min)，保溫結(jié)束后立即取出燒成樣品在 空氣中淬冷，粉磨至細度為200m 2/kg制得氧化鈣類膨脹熟料。
[0027] 將制得的氧化鈣類膨脹熟料加入數(shù)均分子量為5kg/mol的聚乙二醇的二氯甲烷 溶液中，氧化鈣與PEG 4k的質(zhì)量比為99:1，攪拌5min后除去溶劑二氯甲烷，所得固體經(jīng)粉磨 至比表面積為500m2/kg，密封包裝即得到本發(fā)明所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑1。
[0028] 作為對比，上述未經(jīng)表面改性的氧化鈣類膨脹熟料標記為Γ。
[0029] 實施例2
[0030] 將質(zhì)量比為99 :1的石灰石和復合礦化劑混合后經(jīng)球磨機共同粉磨至細度為 IOOmVkg的生料粉，其中復合礦化劑為質(zhì)量比為50:25:25的石膏/氧化鋁/硫酸鋁。將粉 磨后的生料粉在1350°C下煅燒，并在該溫度下保溫60min，保溫結(jié)束后立即取出燒成樣品 在空氣中淬冷，粉磨至細度為IOOmVkg制得氧化鈣