CN101643333A - 混凝土膨胀剂及其在补偿混凝土干燥收缩中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混凝土膨胀剂及其在补偿混凝土干燥收缩中的应用，所述混凝土膨胀剂对浆体成型后的湿养护要求不高，早期具有适量膨胀，后期具有持续微膨胀，且膨胀后水化产物稳定，对混凝土干燥收缩具有较好补偿作用。所述混凝土膨胀剂为水化活性值为40－90s的轻烧MgO。作为本发明的优选方案，所述混凝土膨胀剂的MgO含量≥85％，烧失量≤5％。用80μm水泥分析筛检测，所述混凝土膨胀剂筛余为3％－10％。本发明与现有产品相比，水化产物需水量小，对浆体成型后的湿养护要求低，水化活性较高，既具有较快的早期膨胀，又具有持续的后期微膨胀，且膨胀后的水化产物性能稳定，不产生回缩现象，对水泥浆体的干燥收缩具有较好的补偿作用。

Description

混凝土膨胀剂及其在补偿混凝土干燥收缩中的应用
技术领域
本发明涉及一种混凝土膨胀剂，具体涉及一种对混凝土干燥收缩具有较好补偿作用的膨胀剂。
背景技术
国内外现有的混凝土膨胀剂专利及品种较多，按其含有的主要矿物成分划分，主要有硫铝酸盐型、铝酸盐型、石灰型、明矾石型。我国目前市场上流通较广泛的混凝土膨胀剂当属基于钙矾石的硫铝酸盐型膨胀剂，其在应用上有很多优点，但也存在水化速率快、早期膨胀大、膨胀后的收缩落差大，以及延迟钙矾石反应、需水量大、需加强湿养护等不利因素。钙矾石型膨胀剂早期膨胀发挥过快的特性决定了这类混凝土膨胀剂只有在限制条件下才能发挥作用，即限制膨胀补偿限制收缩，其对目前建筑行业中大量无钢筋限制或限制条件较小的工程或部分结构(道路、墙体)起不到应有的补偿作用。并且此类混凝土膨胀剂对收缩的补偿主要发生在水化早期，对水泥基材料的中后期收缩补偿作用不明显。钙矾石的形成需要大量的水分，早期的养护湿度要求高，而在民用建筑工程中，大量的墙体和钢筋密集结构复杂的箱梁等不易进行湿养护的部位，掺入膨胀剂的混凝土反而更易出现裂缝。钙矾石型膨胀剂的本质属性决定了其对民用建筑中普遍存在的混凝土干燥收缩补偿作用不大。相对而言，我国从上世纪70年代就开始研究把MgO膨胀剂用于补偿大坝混凝土的温降收缩，从而形成了拥有自主知识产权的MgO混凝土筑坝技术。这种用于水工大坝的MgO膨胀剂由于煅烧温度偏高，水化活性偏低(其水化活性值一般为240s左右)，只能在后期发挥作用，对大体积混凝土的温降收缩有较好的补偿作用，但对民用建筑中普遍存在的混凝土干燥收缩补偿作用不大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土膨胀剂，对浆体成型后的湿养护要求不高，早期具有适量膨胀，后期具有持续微膨胀，且膨胀后水化产物稳定，对混凝土干燥收缩具有较好补偿作用。
本发明还提供上述混凝土膨胀剂在补偿混凝土干燥收缩中的应用。
所述混凝土膨胀剂为水化活性值为40-90s的轻烧MgO。优选水化活性值50-80s。
作为本发明的优选方案，所述混凝土膨胀剂的MgO含量≥85％，烧失量≤5％。用80μm水泥分析筛检测，所述混凝土膨胀剂筛余为3％-10％。前述百分比均为质量百分比。
轻烧MgO是一种公知公用的产品，可由公知的各种方法得到，将菱镁矿、水镁石和由海水或卤水中提取的氢氧化镁经800-1000℃左右煅烧，使其分解排出CO2或H2O，即得到轻烧MgO，也称轻烧镁粉、苛性氧化镁或轻烧镁，俗称苦土粉，其中菱镁矿是一种碳酸镁矿物，它是镁的主要来源。轻烧MgO质地疏松、化学活性大。本发明选择水化活性值为40-90s的轻烧MgO作为混凝土膨胀剂。本领域普通技术人员可经实验确定具体的工艺方法，优选的是由菱镁矿经700-900℃煅烧得到。煅烧时间优选为40-80min。作为进一步优选方案，煅烧后在空气中冷却。
所述的混凝土膨胀剂用于补偿混凝土干燥收缩时，可由本领域普通技术人员根据工程需要确定其产量，优选的掺量为等质量取代胶凝材料总量的5-10％。
本发明与现有产品相比，水化产物需水量小，对浆体成型后的湿养护要求低，水化活性较高，既具有较快的早期膨胀，又具有持续的后期微膨胀，且膨胀后的水化产物性能稳定，不产生回缩现象，对水泥浆体的干燥收缩具有较好的补偿作用。
附图说明
图1为制备实施例1所得混凝土膨胀剂掺入水泥浆体后对水泥浆体干燥收缩补偿曲线图；
图2为制备实施例2所得混凝土膨胀剂掺入水泥浆体后对水泥浆体干燥收缩补偿曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
制备实施例1
用颚式破碎机将菱镁矿破碎为粒径＜2cm的颗粒小块；将破碎后的菱镁矿生料矿石颗粒在750℃下煅烧，并在此温度下保温80min，空气中冷却至室温；然后用球磨机将煅烧产物粉磨至一定细度(80um筛，筛余3％～10％)，用柠檬酸法检测其水化活性，用X荧光分析仪检测其MgO含量，并测试其烧失量，具体见表1所示。然后将其密封包装后即成混凝土膨胀剂M750。产品符合JC476-2001混凝土膨胀剂行业标准要求。
制备实施例2
用颚式破碎机将菱镁矿破碎为粒径＜2cm的颗粒小块；将破碎后的菱镁矿生料矿石颗粒在850℃下煅烧，并在此温度下保温50min，空气中冷却至室温；然后用球磨机将煅烧产物粉磨至一定细度(80um筛，筛余3％～10％)，用柠檬酸法检测其水化活性，用X荧光分析仪检测其MgO含量，并测试其烧失量，具体见表1所示。然后将其密封包装后即成混凝土膨胀剂M850。产品符合JC476-2001混凝土膨胀剂行业标准要求。
表1
Figure A20091003421900051
应用实施例1
采用江南-小野田水泥有限公司生产的P·II 52.5硅酸盐水泥，水胶比为0.35，M750和M850，以及市场上常用的水工MgO膨胀剂(以下简称MEA)和钙矾石型膨胀剂(以下简称UEA)分别等质量替代水泥总量的5％、5％、5％和8％，不掺膨胀剂的水泥胶砂基准样用空白表示。采用25mm×25mm×280mm的棱柱体试件，两端埋置铜头。试件成型以后表面即覆盖PVC塑料薄膜，在(20±1)℃环境下，标准养护(24±2)h后拆模，1h后测量每个试件的初始长度L0。然后将试件放在温度为(20±1)℃，相对湿度60％±5％的干燥收缩环境中养护，测量养护1d、3d、7d、14d、28d、60d、90d、120d、150d、180d的试件长度L。干燥收缩变形率均用线性干燥收缩变形率表示，结果如图1、2所示。结果表明，采用本发明所得混凝土膨胀剂在拆模后直接干养的条件下，对干燥收缩有明显的补偿作用，效果优于MEA和UEA。
应用实施例2
参照混凝土膨胀剂行业标准JC476-2001，对比研究MEA和UEA)及采用本发明制得的混凝土膨胀剂M750和M850对水泥胶砂干燥收缩的抑制效果。试验配合比如表3所示，试验结果见表4。
由表4可以看出，与不掺膨胀剂的水泥砂浆基准样相比，掺本发明产品和UEA的水泥砂浆试件在限制条件下均表现出较大的水养膨胀变形，而掺MEA的水泥砂浆试件在水养条件下也表现出一定的微膨胀变形。当水养7d后在空气中养护21d时，掺UEA以及掺MEA的水泥砂浆试件都出现了较大的收缩变形，而掺本发明(M750和M850)的水泥砂浆试件依然表现出膨胀性能。因此，采用本发明制得的轻烧MgO膨胀剂的掺入能使水泥砂浆在水养条件下具有均匀、稳定的膨胀变形，并且对水泥砂浆在失水条件下的干燥收缩有较好的抑制效果。
表3
Figure A20091003421900061
表4
Figure A20091003421900062

Claims (8)

1、一种混凝土膨胀剂，其特征在于为水化活性值为40-90s的轻烧MgO。
2、如权利要求1所述的混凝土膨胀剂，其特征在于所述混凝土膨胀剂的MgO含量≥85％，烧失量≤5％。
3、如权利要求1所述的混凝土膨胀剂，其特征在于用80μm水泥分析筛检测，所述混凝土膨胀剂筛余为3％-10％。
4、如权利要求1-3中任一项所述的混凝土膨胀剂，其特征在于由菱镁矿经700-900℃煅烧得到。
5、如权利要求4所述的混凝土膨胀剂，其特征在于煅烧后在空气中冷却。
6、如权利要求4所述的混凝土膨胀剂，其特征在于煅烧时间为40-80min。
7、如权利要求1-6中任一项所述的混凝土膨胀剂在补偿混凝土干燥收缩中的应用。
8、如权利要求7所述的混凝土膨胀剂在补偿混凝土干燥收缩中的应用，其特征在于所述混凝土膨胀剂等质量取代胶凝材料总量的5-10％。
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