一種改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料混凝土外加劑技術領域，特別是涉及一種改性氧化鈣類水泥 混凝土膨脹劑及其制備方法。
【背景技術】
[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生銹蝕，縮短工程結構的使用壽命，嚴重影響了 混凝土的耐久性。為了解決水泥混凝土易收縮開裂的問題，研宄人員發明了膨脹水泥或水 泥混凝土膨脹劑。
[0003] 自20世紀30年代法國發明膨脹水泥以來，特別是自日本在膨脹水泥的基礎上將 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展為混凝土行 業中用量最大的外加劑之一，廣泛應用于地下防水防滲工程、超長結構以及各類大型的混 凝土施工工程，成為防止混凝土收縮開裂的有效產品。
[0004] 氧化鈣作為一種膨脹熟料最先是在日本發明并推廣應用的，國內對將氧化鈣作為 膨脹熟料的研宄相對較少，一個原因是膨脹熟料易吸濕而失效，熟料存放期短，膨脹劑成品 保質期短；另一個主要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，減少其在水泥混凝土塑性階段的無效消耗，增加混凝土硬化后的有效膨脹能是氧化 鈣類膨脹劑研宄及性能提升的難點之一。
[0006]
【發明內容】
[0007] 針對氧化鈣類膨脹熟料水化太快，氧化鈣類膨脹熟料在混凝土塑性階段消耗過多 膨脹能的問題，本發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。本發明所 述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑可調節氧化鈣類熟料水化歷程，減少其在混凝土塑性階 段無效膨脹、增加混凝土硬化后膨脹率。
[0008] 本發明專利提出利用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物對氧化鈣類膨脹熟料表面進行包 裹改性，利用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物在氧化鈣類膨脹熟料表面形成保護層，延緩其與水 的接觸，一方面，可以增加其抗吸濕性，延長產品儲存周期；另一方面，可以降低混凝土塑性 階段氧化鈣與水反應的幾率，減少膨脹劑在混凝土塑性階段的無效膨脹。
[0009] 同時，由于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物形成的膜具有一定的吸水性，可通過控制聚 合物結構或其在氧化鈣膨脹熟料表面的用量，調節水分進入氧化鈣顆粒內部與其反應的速 度，從而達到調節了氧化鈣類熟料的水化歷程、提高氧化鈣類膨脹熟料性能的目的。
[0010] 本發明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑，由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和氧 化鈣類膨脹熟料組成，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物包覆于氧化鈣類膨脹熟料的表面，乙烯-醋 酸乙烯酯共聚物占所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑總質量的0. 05% -10% ;所述氧化 鈣類膨脹熟料的比表面積為100-600m2/kg。
[0011] 本發明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑中，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 數均分子量為l-500kg/mol，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中，醋酸乙烯酯含量為5-80mol%。
[0012] 本發明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑中，所述氧化鈣類膨脹劑熟料可以 商購，只要滿足比表面積為100-600m 2/kg，游離氧化鈣含量（f-CaO)多60%。
[0013] 本發明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑中，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 ；
[0014] 其中復合礦化劑與石灰石的質量比為0:100~10:90 ;
[0015] 復合礦化劑由質量百分比含量為40% -100%的石膏、0% -60%的氧化鋁和/或硫 酸鋁組成。
[0016] 本發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：
[0017] 將乙烯-醋酸乙烯酯共聚物用有機溶劑溶解，加入計量的氧化鈣類熟料混合均 勻，除去有機溶劑，粉磨至比表面積為100-600m 2/kg。
[0018] 所述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 種或兩種以上任意比例混合物。
[0019] 本發明所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑的應用方法：在生產、拌合混凝土時， 將本發明所述改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑同其它膠凝材料一同加入即可產生收縮補 償作用；或根據需要將本發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 以一定的質量比混合后，再與膠凝體系一起加入拌合，同樣可以產生收縮補償作用。本發明 所述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] 本發明所述的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑具有以下優點：
[0021] 1.原材料易得，制備工藝簡單，易燒成、易制備。
[0022] 2.由于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物吸水性遠低于氧化鈣與水反應的速度，用其包裹 改性的氧化鈣類膨脹熟料抗吸濕能力強，制備的氧化鈣類膨脹熟料配制的混凝土膨脹劑常 規包裝條件下，產品保質期可延長、方便生產、儲存、應用和管理，減少熟料浪費，同時也減 少變質熟料污染環境，有利于生態環境保護。
[0023] 3.乙烯-醋酸乙烯酯共聚物表面包裹改性氧化鈣類膨脹熟料水化歷程可調，減少 了其在混凝土塑性階段的無效膨脹，混凝土硬化后限制膨脹率高，按混凝土膨脹標準檢驗， 限制膨脹率均高于標準規定，也高于未進行表面改性的產品性能，因此所制得的膨脹劑在 使用過程中可以減少摻量，具有降低成本的優勢。
[0024] 4.膨脹性能高、限制膨脹率大，減少混凝土塑性階段膨脹劑水化，增加混凝土硬化 階段膨脹能，可減免混凝土結構物因早期收縮、干縮和冷縮產生有害裂縫，克服結構滲漏問 題，可用于一般混凝土結構的抗裂防滲，并可大幅度提高混凝土的耐久性。
【附圖說明】
[0025] 圖1 :實施例2所制備的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑2的掃描電鏡照片。
[0026] 圖2 :實施例1的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑1和對比未改性氧化鈣類膨脹 熟料1'微量熱測試結果。
[0027] 圖3 :實施例3中的改性氧化鈣類水泥混凝土膨脹劑3和對比未改性的氧化鈣類 膨脹熟料3'吸濕性結果。 具體實施例
[0028] 根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實 施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限 制權利要求書中所詳細描述的本發明。外購氧化鈣膨脹熟料為江蘇蘇博特新材料股份有限 公司的HME-III，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物分別為美國杜邦150,美國杜邦880,日本住友化 學F2021，日本東曹630,日本旭化成RF7830和日本尤尼卡WSVA3010。
[0029] 實施例1
[0030] 將質量比為90 :10的石灰石和復合礦化劑混合后經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。
[0031] 將制得的氧化鈣類膨脹熟料加入美國杜邦乙烯-醋酸乙烯酯共聚物150的二氯甲 烷溶液中，氧化鈣與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的質量比為999:1，攪拌5m