一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑及其制備方法
【專利摘要】本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑。本發明所述復合膨脹劑是由氧化鈣、硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏、氧化鎂、硼酸、硫酸鋅和ICA組成，各組分的質量百分比為：氧化鈣10～30%，硫鋁酸鹽水泥熟料28～43%，硬石膏25～40%，氧化鎂5～15%，硼酸0.3～0.5%，硫酸鋅1～1.5%，ICA0.2～0.5%。本發明復合膨脹劑具有早期膨脹能大、可持續膨脹、和膨脹穩定期長的優點，能有效補償混凝土的自收縮和干燥收縮，使混凝土的體積膨脹和強度增長協同發展，非常適合應用于鋼管混凝土和大體積混凝土。
【專利說明】一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑及其制備方
法【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002]由于現代材料制備水平和建筑施工技術的不斷進步，超高層建筑物和大跨徑的鋼管拱橋的建設愈來愈受到人們青睞，因此鋼管混凝土和大體積混凝土的工程應用十分頻繁。然而目前的鋼管混凝土材料，一般強度等級高，膠凝材料用量大，水膠比低，且處于鋼管密閉、無法與外界進行水分交換的環境中，混凝土收縮大，內部自干燥迅速，膨脹劑的水化受限大，難以持續穩定的膨脹，易于造成混凝土與鋼管“脫空”的現象，使結構的整體性受損，極大的影響其承載力和使用壽命；而大體積混凝土中水泥水化的熱量不易散出，水化溫升大，使得混凝土內表溫差大，易于引發不均勻的溫度變形和溫度應力，由此造成溫度裂縫的產生，影響其耐久性。雖然在大體積混凝土中摻入膨脹劑可對其自收縮和干燥收縮進行補償，但膨脹劑一般早期水化較快，放熱迅速，不利于控制其水化溫升，以避免溫度裂縫的出現。故需制備出一種早期膨脹能大、可持續膨脹、膨脹穩定期長，可抑制水化溫升，且后期能自發釋水，調節周圍環境濕度，保證水化膨脹持續進行的內養護復合膨脹劑，并使其在鋼管混凝土和大體積混凝土工程中得到良好應用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑及其制備方法。
[0004]為了實現上述目的，本發明的技術方案為: [0005]一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑，由氧化鈣、硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏、氧化鎂、硼酸、硫酸鋅和ICA組成，各組分的質量百分比為:氧化鈣10?30%，硫鋁酸鹽水泥熟料28?43%，硬石膏25?40%，氧化鎂5?15%，硼酸0.3?0.5%，硫酸鋅I?
1.5%, ICA0.2 ?0.5%ο
[0006]上述方案中，所述氧化鈣為輕燒氧化鈣，是由方解石經破碎后，經過900?1100°C高溫煅燒而成。
[0007]上述方案中，所述硫鋁酸鹽水泥熟料是由無水硫鋁酸鈣(CVljx鐵鋁酸四鈣
(C4AF)和硅酸二鈣(C2S)組成，各組分的質量百分比為, 55?75%，C4AF:3.5?8%，C2S:18.5 ?37.5%。
[0008]上述方案中，所述硬石膏為天然或人工硬石膏。
[0009]上述方案中，所述氧化鎂為過燒氧化鎂，是由菱鎂礦經1300?1400°C高溫煅燒而成，其比表面積> 450m2/kg,比表面積的測定方法為:《GB/T8074-2008水泥比表面積測定方法(勃氏法)》。
[0010]上述方案中，所述硼酸為白色粉末狀結晶，有滑膩手感，無臭味，密度約為1.43g/
3
cm ο
[0011 ] 上述方案中，所述硫酸鋅為白色粉末，無氣味，味澀，密度約為1.96g/cm3。
[0012]上述方案中，所述ICA為木薯淀粉改性聚合物，其結構式如式(I)所示:
[0013]
【權利要求】
1.一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑，其特征在于它由氧化鈣、硫鋁酸鹽水泥熟料、硬石膏、氧化鎂、硼酸、硫酸鋅和ICA組成，各組分的質量百分比為:氧化鈣10-30%，硫鋁酸鹽水泥熟料28-43%，硬石膏25-40%，氧化鎂5-15%，硼酸0.3-0.5%，硫酸鋅 I -1.5%, ICA0.2 -0.5%ο
2.根據權利要求1所述復合膨脹劑，其特征在于所述氧化鈣為輕燒氧化鈣，是由方解石經破碎后，經過900-1100°C高溫煅燒而成。
3.根據權利要求1所述復合膨脹劑，其特征在于，所述硫鋁酸鹽水泥熟料是由無水硫鋁酸鈣、鐵鋁酸四鈣和硅酸二鈣組成，各組分的質量百分比為:無水硫鋁酸鈣:55-75%，鐵鋁酸四鈣:3-8%，硅酸二鈣:18.5-37.5%。
4.根據權利要求1所述復合膨脹劑，其特征在于，所述硬石膏為天然或人工硬石膏。
5.根據權利要求1所述復合膨脹劑，其特征在于，所述氧化鎂為過燒氧化鎂，是由菱鎂礦經1300-1400°C高溫煅燒而成，其比表面積≤450m2/kgo
6.根據權利要求1所述復合膨脹劑，其特征在于，所述ICA的細度為150μ m方孔篩篩余 1.8%ο
7.根據權利要求1所述復合膨脹劑，其特征在于，所述ICA為木薯淀粉改性聚合物，其結構式如式(I)所示:
8.根據權利要求7所述復合膨脹劑，其特征在于所述ICA的制備方法包括如下步驟: (1)淀粉糊化:稱取重量份I-4份木薯淀粉溶于蒸餾水并攪拌均勻，再加入到反應器中，加熱并糊化； (2)自由基引發:稱取硝酸鈰銨和過硫酸銨共0.1-0.5重量份溶于蒸餾水，其中硝酸鈰銨:過硫酸銨的質量比為1:9，攪拌均勻后加入到步驟(I)所述的反應器中； (3)接枝共聚:分別稱取0.1-10重量份單體丙烯酰胺和0.01-0.05重量份雙甲基丙烯酰胺，溶于水并攪拌均勻，得到單體溶液；單體溶液需在步驟(2)所述自由基引發反應IOmin后再滴加到步驟(I)所述反應器中，在50-80°C條件下控制單體溶液的滴加時間為0.5 -Ih ; (4)復合交聯:取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解在蒸餾水中得到2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液，其中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸與步驟(3)所述單體丙烯酰胺的質量比為1:1-1:9 ;取一定量水玻璃溶液，以酚酞做顯色劑，用水玻璃溶液滴加2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液，當2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液中酚酞的顏色從無色逐漸轉變為紅色，并且紅色不再褪去時，得到淺藍色的預聚硅酸溶膠；將所得預聚硅酸溶膠滴加至步驟(I)所述反應器中，機械攪拌轉速為80-100r/min，反應溫度為50-80°C，反應時間為2.5-3h，反應結束后得到無色凝膠狀物質或含無色凝膠狀物質的濃溶液； (5)水解:將NaOH溶于水，調節pH值10?12，加入到步驟(I)所述反應器中，水解得到粗產物； (6)上述粗產物經抽濾后，用乙醇和丙酮進行浸泡，洗滌，得到純產物； (7)將上述純產物烘干至恒重，經破碎和研磨后，得到ICA粉末。
9.根據權利要求7所述復合膨脹劑，其特征在于，所述ICA的吸水率>80g/g,釋水率 80wt%o
10.權利要求1?9所述一種早期抑制溫升后期促進水化的復合膨脹劑的制備方法，其特征在于它包括如下步驟: (1)按各組分質量百分比稱取:氧化鈣10?30%，硫鋁酸鹽水泥熟料28?43%，硬石膏25?40%，氧化鎂5?15%，硼酸0.3?0.5%,硫酸鋅I?1.5%, ICA0.2?0.5% ；(2)將氧化鈣、硫鋁酸鹽水泥熟料和硬石膏進行混合，粉磨至比表面積>280m2/kg ； (3)將氧化鎂單獨粉磨至比表面積≥450m2/kg； (4)將上述步驟(2)和步驟(3)所得材料與硼酸、硫酸鋅和ICA進行混合、均化后，得到所述復合膨脹劑，裝包封存。
【文檔編號】C04B28/14GK103435317SQ201310359215
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】丁慶軍, 漆春生, 牟廷敏, 洪斌, 崔洪海, 苗強, 聶傳振, 胡曙光, 黃修林 申請人:武漢理工大學