水泥基膨脹劑及其制備方法和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種水泥基膨脹劑及其制備方法和使用，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，該 膨脹劑專門用于水泥基體系，具體體現(xiàn)在水泥基材料在塑性階段以及硬化后階段的補(bǔ)償收 縮，其可廣泛應(yīng)用于壓漿料(劑）、灌漿料、水泥砂漿、混凝土等水泥基材料中，可在公路橋 梁、鐵路、建筑等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥基材料由于其水化過程中和凝結(jié)后均會(huì)產(chǎn)生收縮，對(duì)應(yīng)為塑性收縮和硬化后 收縮。水泥水化其在塑性階段當(dāng)表面水分的蒸發(fā)速度大于內(nèi)部水分的迀移速度就會(huì)產(chǎn)生塑 性收縮甚至是塑性開裂，從而嚴(yán)重影響水泥基材料的應(yīng)用性能，但目前為止，并未找到替代 水泥這種膠凝材料的替代材料，從而塑性收縮及開裂一直是行業(yè)的難點(diǎn)。目前業(yè)內(nèi)大都采 用膨脹劑來補(bǔ)償收縮，現(xiàn)在的膨脹劑主要分為:氧化鈣類，UEA，硫鋁酸鈣類，石灰類，氧化鐵 類，復(fù)合類。但這幾類膨脹劑的作用機(jī)理是水泥水化后產(chǎn)生的水化產(chǎn)物和這類物質(zhì)想結(jié)合 生成鈣礬石類的物質(zhì)從而產(chǎn)生膨脹。由此機(jī)理可見，此類膨脹劑均是在后期才會(huì)發(fā)生作用， 無法解決水泥基材料在塑性階段的收縮。行業(yè)一直缺少能夠補(bǔ)償水泥基材料在塑性階段的 收縮的塑性膨脹劑，早期有使用鋁粉作為膨脹劑，但是鋁粉產(chǎn)品的氫氣對(duì)鋼筋有腐蝕作用， 并且因?yàn)榘l(fā)泡不均勻等問題已經(jīng)被禁止使用。而在水泥水化硬化后其水化也會(huì)一直伴進(jìn) 行，因而其收縮也會(huì)一直伴隨著整個(gè)過程，因而需要一種材料進(jìn)行補(bǔ)償收縮，目前傳統(tǒng)上采 用的還是鈣礬石類膨脹劑。
[0003] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利CN104692690公開了一種氧化鈣類膨脹 劑，該膨脹劑由長(zhǎng)鏈脂肪酸和氧化鈣類膨脹劑組成，且長(zhǎng)鏈脂肪酸包裹于氧化鈣類膨脹劑 的表面，但是這類膨脹劑在后期會(huì)影響水泥或混凝土的整體強(qiáng)度，不能形成有效的體積膨 脹。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種水泥基膨脹劑及其制備方法和 使用。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 第一方面，本發(fā)明提供了一種水泥基膨脹劑，其包括按重量份計(jì)的如下組分： 發(fā)氣組分： 6~10份； 改性增強(qiáng)組分： 20~35份；
[0007] 硫鋁酸鈣類組分· 1000~3500份； 改性膨潤土： 200~1000份。
[0008] 作為優(yōu)選方案，所述發(fā)氣組分為偶氮化合物，如偶氮二甲基酰胺，偶氮二異丁腈， 其細(xì)度為80~200目。此類發(fā)氣組分在水中不溶解，在強(qiáng)堿性環(huán)境下才會(huì)分解出放出氣體， 因而在水泥基體系遇水后，水泥水化，產(chǎn)生強(qiáng)堿性環(huán)境，從而為其提供了反應(yīng)所需要的必要 條件。由于發(fā)氣速度與氣泡大小直接與組分的細(xì)度有關(guān)，根據(jù)多次試驗(yàn)結(jié)果，在此細(xì)度范圍 內(nèi)的發(fā)氣組分所產(chǎn)生氣泡均勻細(xì)小，在〇.〇1-1〇μπι范圍內(nèi)，并且發(fā)氣組分的時(shí)間控制在遇水 4小時(shí)內(nèi)，滿足相應(yīng)需求，若低于80目，產(chǎn)品發(fā)氣過慢，不能達(dá)到塑性膨脹的需求，若高于200 目，則產(chǎn)品發(fā)氣過快，最終會(huì)損失一部分氣泡，從而發(fā)氣效果較差，因而選擇此范圍區(qū)間。
[0009] 作為優(yōu)選方案，所述改性增強(qiáng)組分選自酒石酸、硼酸、糖鈉、檸檬酸一種或兩種，所 述改性增強(qiáng)組分的細(xì)度為80~200目。改性增強(qiáng)組分主要通過控制水泥材料的反應(yīng)速度，從 而起到調(diào)節(jié)控制發(fā)氣速度，因而其細(xì)度直接反應(yīng)了其反應(yīng)速度，在此區(qū)間范圍內(nèi)，能夠與發(fā) 氣組分相配合，達(dá)到氣泡均勻細(xì)小，發(fā)氣時(shí)間達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)效果。
[0010] 作為優(yōu)選方案，所述硫鋁酸鈣類膨脹組分為鈣礬石類膨脹劑，負(fù)責(zé)對(duì)后期膨脹起 到主要作用。經(jīng)過前期試驗(yàn)，鈣礬石類膨脹劑膨脹穩(wěn)定，膨脹產(chǎn)物強(qiáng)度高，是目前最常用的 膨脹劑之一。
[0011]作為優(yōu)選方案，所述改性膨潤土為鈉基改性膨潤土、鈣基改性膨潤土，所述改性膨 潤土的細(xì)度為80~200目。鈉基、鈣基改性膨潤土，能夠提高產(chǎn)品的整體性，使產(chǎn)品適應(yīng)性加 強(qiáng)。而其細(xì)度區(qū)間主要考慮到材料整體混合不分層等方面因素。
[0012] 第二方面，本發(fā)明提供了一種如前述的水泥基膨脹劑的制備方法，其包括如下步 驟：
[0013] 將發(fā)氣組分和改性增強(qiáng)組分混合均勻后，再加入硫鋁酸鈣類和改性膨潤土，混合 均勻即可。
[0014] 第三方面，本發(fā)明還提供了一種如前述的水泥基膨脹劑的使用方法，其包括如下 步驟：
[0015] 將所述水泥基膨脹劑與膠凝材料混合均勻后，加入水，進(jìn)行施工。
[0016] 作為優(yōu)選方案，所述水泥基膨脹劑的用量為膠凝材料重量的6~10%。
[0017] 摻量若低于6 %則膨脹不足，不能達(dá)到有效補(bǔ)償水泥收縮，若摻量高于10 %，則膨 脹量過大，會(huì)引起水泥基材料孔隙過大，強(qiáng)度低等缺陷。
[0018] 在按照上述摻量，與水泥等原材料混合后，在遇水60min后開始產(chǎn)生均勻細(xì)小的氣 泡，開始塑性階段的膨脹，主要集中在遇水60~180min階段內(nèi)，主要由發(fā)氣組分和改性增強(qiáng) 組分承擔(dān)。
[0019] 按照上述摻量在水泥基材料硬化階段，膨脹逐步產(chǎn)生，并不斷補(bǔ)償水泥水化產(chǎn)生 的收縮，主要由硫鋁酸鈣和改性膨潤土組分完成。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0021] 本發(fā)明是為了解決水泥基材料在塑性階段和后期的補(bǔ)償收縮，合理配置出能夠在 水泥水化后塑性階段和硬化階段均能產(chǎn)生膨脹的物質(zhì)。
[0022] 在塑性階段，水泥水化產(chǎn)生氫氧化鈣的時(shí)候，本發(fā)明的塑性膨脹組分與之反應(yīng)生 成均勻而細(xì)小的氣泡，這些氣泡孔徑在0.01~ΙΟμπι，從而使水泥基材料在塑性階段形成膨 脹，由于其中氣泡微小，即便消泡劑也不能消除掉這些微小氣泡，因而使水泥基材料在塑性 階段完成膨脹并且因氣泡微小在水泥硬化后形成封閉的氣孔并在后期并不影響整體強(qiáng)度。
[0023] 在硬化階段，本法明中的硬化階段的膨脹組分可以與水泥水化產(chǎn)物生成鈣礬石， 從而形成有效的體積膨脹，從而達(dá)到補(bǔ)償收縮的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0025] 以下實(shí)施例中涉及的偶氮二甲基酰胺可選購于上海士鋒生物科技有限公司、寧夏 電化廠精細(xì)化工廠、青島潤興光電材料有限公司、上海恒遠(yuǎn)生物科技有限公司、或臺(tái)州凱信 化工有限公司等。
[0026] 酒石酸和硼酸均為市售產(chǎn)品。
[0027]硫鋁酸鈣類為C-S-A膨脹劑，市售產(chǎn)品。
[0028]改性膨潤土鈉基改性膨潤土，生產(chǎn)廠家為信陽市平橋區(qū)新光膨潤土廠、新疆雪山 化工有限責(zé)任公司、遼西粘土科技開發(fā)有限公司（原富山石粉廠）、綿陽市光華福利企業(yè)有 限責(zé)任公司、四川三臺(tái)光華膨潤土有限公司、河南省信陽申光膨潤土有限公司、成都市勝迪 膨潤土有限公司等。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 本實(shí)施例提供了一種水泥基膨脹劑，其包括按重量份計(jì)的如下組分： 發(fā)氣組分:： 6~10份； 改性增強(qiáng)組分： 20~3:5份；
[0031] 硫鋁酸鈣類： 1000~3500份； 改性膨潤土： 200~1000份。
[0032]該