CN1033574C - 凝灰岩膨胀剂 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种水泥、混凝土膨胀剂，在制备混凝土或砂浆时掺入10～12%，可制备补偿收缩混凝土或砂浆，获得0.03～0.08的限制膨胀率，提高抗裂防渗能力。
凝灰岩膨胀剂是由46～56%的经600～900℃煅烧的凝灰岩和44～54%的二水石膏，共同粉磨而成的粉末，粉磨细度为0.08毫米筛余3～10%。
Description
本发明是一种混凝土或砂浆膨胀剂，按比例掺入混凝土或砂浆中，可补偿混凝土的收缩，提高抗裂、抗渗能力，改善建筑性能。
与本发明相近的技术有水泥膨胀材料的制造方法，如《日本特许公报》昭47-2506揭示的硫铝酸钙系膨胀材料，昭56-23936揭示的石灰系水泥膨胀材料的组成物，《发明专利公报》(申请号85100902.6)揭示的复合混凝土膨胀剂及其制造方法，《施工技术》(1987，No.5)U型混凝土膨胀剂等，它们都具有提高混凝土抗裂、抗渗的作用。在制造工艺上，它们都是需要“两磨、一烧”的，煅烧温度为1300～1500℃，制造工艺复杂，有的还需要高铝矾土作原料，因此成本高，且石灰系和复合膨胀剂容易风化，保存期短。《膨胀混凝土》(中国铁道出版社，1990年)报导的明矾石膨胀剂虽然生产工艺比较简单，但是该膨胀剂的碱(K2O，Na2O)含量较高，在存在活性骨料的情况下，易发生碱一骨料反应，影响工程的耐久性。
本发明针对膨胀剂现有技术的不足，研制出一种凝灰岩膨胀剂。将贮量丰富的凝灰岩(或高铝粘土)经600～900℃煅烧，用组成为46～56％的煅烧凝灰岩(重量比)，和44～54％的二水石膏，共同粉磨，粉磨细度为0.08毫米筛筛余3～10％(该膨胀剂的SO3含量为20～29％)，即可制成本发明凝灰岩膨胀剂，所用原料，煅烧凝灰岩中Al2O3含量为20～50％，二水石膏中SO3含量为34～50％，
将本发明10～12％掺入普通水泥中(重量比)就可制备补偿收缩混凝土或砂浆，提高抗裂、防渗能力，延长建筑物的使用寿命。
凝灰岩的煅烧：在砖砌窑中，先放一层木材，放一层煤，上面放一层凝灰岩块。再放一层煤，一层凝灰岩块，一层层的堆上去，点火煅烧。随着火势的上升，再继续堆高，最后在上面复盖一层粘土或粉状铁粉等物料来保温。煅烧温度为600～900℃，冷却后即可使用。
本发明基于钙矾石是产生膨胀的根源，钙矾石是依靠煅烧凝灰岩提供活性Al2O3，石膏提供SO3和水泥水化析出的Ca(OH)2之间的相互反应而形成的。在CaO-Al2O3-SO3-H2O系统中，只要存在活性Al2O3，SO4 -2和Ca(OH)2或CaO就能形成钙矾石而产生膨胀。
本发明开辟了另一活性Al2O3的来源，即在600-900℃煅烧下的凝灰岩可以提供活性Al2O3，具有很大的意义。
与混凝土膨胀剂现有技术相比，本发明的原料来源广，价格低，制造方法上只需一次粉磨，省去一般膨胀剂磨制生料的过程；本发明只有占一半左右的凝灰岩需要煅烧，且煅烧温度比现有膨胀剂低一倍，节省能耗，因此生产工艺简单，成本低。本发明的碱含量很低，无碱骨料反应，可保证工程的长期稳定性与耐久性。另外本发明不易风化，保存期两年以上，
实施例一：
原料化学成份 表1
| 名称 | loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | 结晶水 | K2O | Na2O | ∑ |
| 煅烧凝灰岩 | 1.35 | 52.30 | 32.04 | 9.79 | 1.87 | 0.08 | 0.12 | / | 0.44 | 0.69 | 98.68 |
| 煅烧凝灰岩 | 2.80 | 50.75 | 28.44 | 9.90 | 2.55 | 0.23 | / | / | 0.43 | 0.70 | 95.80 |
| 煅烧凝灰岩 | 5.09 | 49.30 | 27.48 | 10.29 | 4.60 | 0.23 | / | / | 0.45 | 0.68 | 98.12 |
| 煅烧凝灰岩 | 3.80 | 52.58 | 26.25 | 10.25 | 3.01 | 0.53 | / | / | 0.43 | 0.69 | 97.52 |
| 煅烧高铝粘土 | 6.10 | 64.35 | 22.70 | 1.45 | 0.65 | 0.94 | / | / | 1.00 | 0.05 | 97.27 |
| 二水石膏 | 19.15 | 1.94 | 0.16 | 0.28 | 32.71 | 0.28 | 45.02 | 18.88 | / | / | 99.39 |
| 二水石膏 | 19.0 | 0.73 | 0.15 | 0.08 | 39.45 | 1.50 | 38.95 | 18.2 | / | / | 99.86 |
凝灰岩膨胀剂的组成与化学成份 表2
| 编号 | 组成(％) | 细度0.08mm筛筛余％ | 化学成份 ％ | ||||||||||
| 二水石膏 | 煅烧凝灰岩 | loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | ∑ | ||
| 1 | 25 | 75 | 7.8 | 5.80 | 39.72 | 24.07 | 7.41 | 9.58 | 0.13 | 11.45 | 0.33 | 0.51 | 99.0 |
| 2 | 46 | 54 | 4.7 | 9.54 | 29.13 | 17.37 | 5.42 | 16.06 | 0.17 | 21.05 | 0.24 | 0.37 | 99.35 |
| 3 | 50 | 50 | 5.0 | 10.26 | 27.12 | 16.10 | 5.04 | 17.30 | 0.18 | 22.77 | 0.22 | 0.34 | 99.33 |
| 4 | 58 | 42 | 4.5 | 11.68 | 23.10 | 13.55 | 4.27 | 19.76 | 0.19 | 26.39 | 0.18 | 0.29 | 99.41 |
| 5 | 75 | 25 | 8.0 | 14.70 | 14.54 | 8.13 | 2.66 | 25.0 | 0.23 | 34.10 | 0.11 | 0.17 | 99.64 |
凝灰岩膨胀剂的物理性能(续表2)
| 编号 | 掺入量％ | 总SO3％ | 限制膨胀率(％)/自应力值(MPa) | 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPm) | |||||||||
| 普通水泥 | 本膨胀剂 | 水 中 | 空气 | |||||||||||
| 1天 | 3天 | 7天 | 14天 | 28天 | 3天 | 7天 | 28天 | 3天 | 7天 | 28天 | ||||
| 1 | 88 | 12 | 4.30 | 0.0130.20 | 0.0160.25 | 0.0180.28 | 0.0210.34 | -0.005-0.08 | 30.1 | 41.2 | 57.0 | 4.20 | 5.21 | 8.01 |
| 2 | 88 | 12 | 5.78 | 0.0250.39 | 0.0350.55 | 0.0470.74 | 0.0711.11 | 0.0300.47 | 25.3 | 33.2 | 52.8 | 3.90 | 4.87 | 7.30 |
| 3 | 88 | 12 | 5.94 | 0.0260.41 | 0.0390.61 | 0.0520.82 | 0.0761.19 | 0.0400.63 | 24.8 | 32.2 | 51.9 | 3.78 | 4.57 | 7.30 |
| 4 | 88 | 12 | 6.42 | 0.0260.41 | 0.0390.61 | 0.0540.85 | 0.0781.22 | 0.0430.67 | 23.7 | 29.6 | 45.7 | 3.68 | 4.30 | 5.58 |
| 5 | 88 | 12 | 7.35 | 0.0100.16 | 0.0210.33 | 0.0320.50 | 0.0520.82 | 0.0360.56 | 22.6 | 27.5 | 36.9 | 3.52 | 4.00 | 4.82 |
| 6 | 100 | 0 | 3.42 | 上述试验用基础水泥 | 35.2 | 43.8 | 58.2 | 5.81 | 6.82 | 8.32 | ||||
上述试验：凝结时间初凝2：20～3：50，终凝3：05～4：50。安定性：优。
试验表明，按混凝土膨胀剂国家标准进行试验，掺加本膨胀剂的砂浆强度，随着膨胀剂中石膏含量的增多而下降，而膨胀量随着石膏含量的增多而加大；但膨胀剂的石膏含量≥75％时，石膏量增加膨胀反而减少。
实例二：为了找出本膨胀剂的配比范围，探讨不同标号的基础水泥对其性能的影响，我们又作了下列试验。
凝灰岩膨胀剂的组成与化学成份 表3
| 编号 | 组成(％) | 细度0.08mm筛筛余％ | 化学成份 ％ | ||||||||||
| 二水石膏 | 煅烧凝灰岩 | loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | ∑ | ||
| 7 | 32 | 68 | 6.6 | 7.05 | 36.18 | 21.84 | 6.76 | 11.74 | 0.15 | 14.51 | 0.30 | 0.47 | 99.1 |
| 8 | 40 | 60 | 8.5 | 8.47 | 32.16 | 19.28 | 5.98 | 14.20 | 0.16 | 18.24 | 0.26 | 0.41 | 99.16 |
| 9 | 44 | 56 | 6.8 | 9.19 | 30.14 | 18.01 | 5.60 | 15.44 | 0.16 | 20.05 | 0.25 | 0.38 | 99.22 |
| 10 | 46 | 54 | 4.7 | 9.54 | 29.13 | 17.37 | 5.42 | 16.06 | 0.17 | 21.05 | 0.24 | 0.37 | 99.35 |
| 11 | 50 | 50 | 5.0 | 10.26 | 27.12 | 16.10 | 5.04 | 17.30 | 0.18 | 22.77 | 0.22 | 0.34 | 99.33 |
凝灰岩膨胀剂的物理性能(续表3)
| 编号 | 掺入量％ | 总SO3％ | 限制膨胀率(％)/自应力值(MPa) | 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPa) | |||||||||
| 普通水泥 | 本膨胀剂 | 水 中 | 空气 | |||||||||||
| 1天 | 3天 | 7天 | 14天 | 28天 | 3天 | 7天 | 28天 | 3天 | 7天 | 28天 | ||||
| 7 | 88 | 12 | 3.75 | 0.0140.22 | 0.0160.25 | 0.0190.30 | 0.0220.35 | -0.006-0.09 | 26.9 | 34.2 | 52.2 | 4.83 | 5.93 | 7.71 |
| 8 | 88 | 12 | 4.19 | 0.0150.23 | 0.0190.30 | 0.0210.33 | 0.0250.39 | -0.005-0.08 | 27.2 | 35.1 | 49.2 | 4.90 | 5.95 | 7.57 |
| 9 | 88 | 12 | 4.41 | 0.0180.28 | 0.0210.33 | 0.0280.44 | 0.0300.47 | 0.000.0 | 26.3 | 32.2 | 49.1 | 4.4 | 5.60 | 7.13 |
| 10 | 88 | 12 | 5.11 | 0.020.31 | 0.0250.39 | 0.0390.61 | 0.0490.77 | 0.0200.31 | 25.2 | 32.1 | 49.0 | 4.2 | 5.38 | 7.10 |
| 11 | 88 | 12 | 5.32 | 0.0240.38 | 0.0380.60 | 0.050.78 | 0.0641.00 | 0.0410.64 | 24.3 | 31.8 | 49.0 | 4.0 | 5.41 | 7.09 |
| 11-1 | 90 | 10 | 4.32 | 0.020.31 | 0.0260.41 | 0.030.47 | 0.0350.55 | 0.0020.03 | 25.2 | 35.9 | 50.8 | 4.6 | 5.81 | 7.09 |
| 10-1 | 90 | 10 | 4.10 | 0.0190.30 | 0.0240.38 | 0.0260.41 | 0.0320.50 | 0.0010.01 | 24.8 | 34.6 | 50.1 | 4.7 | 5.92 | 7.00 |
| 11-2 | 88 | 12 | 4.75 | 用编号11膨胀剂钢筋限制作强度 | 25.8 | 29.3 | 52.3 | 4.8 | 6.32 | 7.78 | ||||
| 11-3 | 88 | 12 | 4.75 | 用编号11膨胀剂带模养护作强度 | 25.7 | 35.7 | 50.0 | 4.6 | 6.2 | 7.78 | ||||
| 12 | 100 | 0 | 2.27 | 上述试验用基础水泥 | 32.1 | 44.5 | 53.6 | 5.73 | 6.92 | 8.70 | ||||
上述试验：初凝时间2：20～4：00，终凝3：00～5：00，安定性：优。
编号11-1是用的编号11膨胀剂；编10-1是用的编号10膨胀剂。
表2、表3的试验表明：①凝灰岩膨胀剂的组成是煅烧凝灰岩46～56％，二水石膏44～54％(重量比)。二水石膏比例≥58％，其强度下降较多，不能满足膨胀剂国家标准对强度的要求；而二水石膏若小于44％，则膨胀量太小，不能满足国家标准对膨胀量的要求，也起不到抗裂、防渗的作用。
②膨胀剂的粉磨细度为0.08mm筛筛余是3～10％。
③制备砂浆或混凝土时，本发明的掺加量为10～12％，其1∶2砂浆的限制膨胀率为0.03～0.08％，1∶2.5砂浆28天抗压强度为49～53MPa，达到膨胀剂国家标准一级品的要求。
④限制条件下比自由条件下其强度提高5％左右。
⑤总SO3含量(膨胀剂掺入的SO3与基础水泥掺入SO3的总和)为4.4～5.9％时，效果最佳。
实例三
凝灰岩膨胀剂组成与化学成份 表4
| 编号 | 组成(％) | 细度0.08mm筛筛余％ | 化学成份 ％ | ||||||||||
| 二水石膏 | 煅烧凝灰岩 | loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 | K2O | Na2O | ∑ | ||
| 12 | 50 | 50 | 6.4 | 12.31 | 33.14 | 11.43 | 0.86 | 16.68 | 0.91 | 22.51 | 0.52 | 0.03 | 98.49 |
凝灰岩膨胀剂的物理性能(续表4)
| 编号 | 掺入量％ | 总SO3％ | 限制膨胀率(％)/自应力值(MPa) | 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPa) | |||||||||
| 普通水泥 | 本膨胀剂 | 水 中 | 空气 | |||||||||||
| 1天 | 3天 | 7天 | 14天 | 28天 | 3天 | 7天 | 28天 | 3天 | 7天 | 28天 | ||||
| 12 | 88 | 12 | 5.20 | 0.0210.33 | 0.0280.44 | 0.0300.47 | 0.0350.55 | 0.0000.0 | 24.2 | 29.8 | 48.8 | 3.91 | 5.78 | 7.02 |
上述试验的凝结时间和安定性均合格。
试验表明，600～900℃煅烧的高铝粘土与二水石膏共同粉磨，也可制造膨胀剂，这说明煅烧的凝灰岩也可用煅烧的铝粘土代替。
Claims (6)
1.一种混凝土或砂浆的凝灰岩膨胀剂，其特征在于，凝灰岩膨胀剂是由重量组成为：46～56％的煅烧凝灰岩与44～54％的二水石膏共同粉磨而成，粉磨细度为：0.08毫米筛筛余是总重量的3～10％。
2.如权利要求1所说的凝灰岩膨胀剂，其特征在于，煅烧凝灰岩的Al2O3含量为煅烧凝灰岩总重量的20～50％，煅烧凝灰岩的温度600～900℃。
3.如权利要求1所说的凝灰岩膨胀剂，其中的煅烧凝灰岩用煅烧高铝粘土代替。
4.如权利要求1所说的凝灰岩膨胀剂，其特征在于，二水石膏的SO3含量为二水石膏总重量的34～50％。
5.如权利要求1所说的凝灰岩膨胀剂，其中的二水石膏用无水石膏代替。
6.如权利要求1所说的凝灰岩膨胀利的一种应用，其特正在于，在普通水泥中掺入本膨胀利，掺入量为水泥和膨胀剂总重量的10～12％，制备补偿收缩混凝土或砂浆。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 91108533 CN1033574C (zh) | 1991-09-05 | 1991-09-05 | 凝灰岩膨胀剂 |
Applications Claiming Priority (1)
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