CN108083670A - 混凝土用膨胀剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0068—Ingredients with a function or property not provided for elsewhere in C04B2103/00

Abstract

本发明公开了一种混凝土用膨胀剂及其制备方法和应用，该混凝土用膨胀剂由以下百分比原料制成：Al2O315～30%，CaO 35～50%，SiO20.5～5%，Fe2O30.5～3%，SO320～35%。其制备方法具体步骤为：将各配比的原料高速搅拌，至混合均匀，即为生料；将所述生料缓慢投放在电弧炉内，升温至1500℃；喷吹高压空气快速冷却，得熟料；将所述熟料破碎；分选得细粉，即成。所述的混凝土用膨胀剂在建材中的应用。本发明的膨胀剂为非结晶性质，反应性和效率性更高；对硅酸盐水泥都有很高的适应性；对硅酸盐水泥有优秀的快凝和快硬效果；结构稳定，强度性好，同时水化后体积膨胀，形成预应力和抗缩性。

Description

混凝土用膨胀剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种混凝土用膨胀剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着城镇化的推进，低强度等级自然密实混凝土胶凝材料用量逐渐加大，但是，低强度等级自然密实混凝土胶凝材料水胶比小，硬化后收缩大，易引起混凝土开裂等问题。普通水泥在空气中硬化，通常都表现出有一定的收缩值，这种收缩往往在砂浆或混凝土内部产生微裂缝，使硬化体的性能劣化。
目前，针对以上问题采用的主要技术措施是掺入膨胀剂补偿混凝土的收缩变形。膨胀剂是在混凝土或砂浆中因化学反应而产生膨胀的外加剂，它依靠本身或与水泥中某些组分的反应，在水化过程中产生有制约的膨胀，有效地克服了混凝土开裂等问题。
然而，市售的膨胀剂早期膨胀速率快，稳定性差，对后期水分补充依赖度高，很难匹配强度和膨胀协调发展的要求。
因此，急需开发一种适用于低标号自密实混凝土，并能够合理调配混凝土强度和膨胀的膨胀剂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种混凝土用膨胀剂及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种混凝土用膨胀剂，由以下百分比原料制成：Al2O3 15～30%，CaO 35～50%，SiO20.5～5%，Fe2O3 0.5～3%，SO3 20～35%。
优选的，由以下百分比原料制成：Al2O3 20～25%，CaO 40～45%，SiO2 1～3%，Fe2O31～2%，SO3 25～30%。
一种混凝土用膨胀剂的制备方法，具体步骤如下：
（1）将上述混凝土用膨胀剂中各配比的原料高速搅拌，至混合均匀，即为生料；
（2）将所述生料缓慢投放在电弧炉内，升温至1500℃；
（3）喷吹高压空气快速冷却，得熟料；
（4）将所述熟料破碎；
（5）分选得细粉，即成。
优选的，在步骤（2）中，所述升温时使用的电压为120V，电流为3000～4500A。
优选的，在步骤（3）中，所述高压空气的压力为0.3～0.5 Mpa。
优选的，在步骤（4）中，所述破碎的颗粒大小小于2mm。
优选的，在步骤（5）中，所述细粉的比表面积为5500～6500cm/g2。
所述的混凝土用膨胀剂在建材中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
1.本发明的膨胀剂为非结晶性质，比结晶性产品的反应活性更高，与普通硅酸盐配合使用，能达到更高的反应性和效率性。
2.本发明的膨胀剂对于普通硅酸盐水泥，含矿渣、粉煤灰、火山灰、石灰石粉等混合材的硅酸盐水泥都有很高的适应性。
3.本发明对硅酸盐水泥有优秀的快凝和快硬效果，在正确使用化学添加剂的情况下，可以使凝结时间获得很宽的调节范围，而硬化强度又可以在小时级范围内发挥，而且都后期强度影响较小。
4.本发明的膨胀剂中非结晶铝酸钙与石膏和水快速反应生成钙矾石，将其适量的添加到普通硅酸盐水泥中，初凝短时间内即可完成。
5. 本发明的膨胀剂中钙矾石结构稳定，强度性好，同时水化后体积膨胀，形成预应力和抗缩性。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种混凝土用膨胀剂
该混凝土用膨胀剂以百分比计，由以下原料制成：Al2O3 20%，CaO 45%，SiO2 3%，Fe2O32%，SO3 30%。
实施例2：一种混凝土用膨胀剂
该混凝土用膨胀剂以百分比计，由以下原料制成：Al2O3 25%，CaO 41%，SiO2 3%，Fe2O32%，SO3 29%。
实施例3：一种混凝土用膨胀剂
该混凝土用膨胀剂以百分比计，由以下原料制成：Al2O3 24%，CaO 44%，SiO2 1%，Fe2O31%，SO3 30%。
实施例4：一种混凝土用膨胀剂
该混凝土用膨胀剂以百分比计，由以下原料制成：Al2O3 25%，CaO 44%，SiO2 2.5%，Fe2O3 1.5%，SO3 27%。
实施例5：一种混凝土用膨胀剂
该混凝土用膨胀剂以百分比计，由以下原料制成：Al2O3 24.5%，CaO 45%，SiO2 3%，Fe2O3 1.5%，SO3 26%。
实施例6：一种混凝土用膨胀剂
该混凝土用膨胀剂以百分比计，由以下原料制成：Al2O3 22%，CaO 44%，SiO2 2%，Fe2O32%，SO3 30%。
实施例7：电熔法制备膨胀剂
采用电熔法生产，详细生产工艺如下：
（1）将实施例1中各配比的原料放入高速搅拌机内，以每分钟转速不低于300转的速度混合10分钟，直至混合均匀，即为生料；
（2）将混合好的生料缓慢投放在电弧炉内，用120V电压，3000A电流，使其温度达到1500℃后，慢慢融化生料；
（3）喷吹压力为0.3 Mpa的高压空气快速冷却，得到具有非结晶形态的熟料；
（4）将冷却后的熟料在颚式破碎机和对辊机内联合破碎到颗粒大小在2mm以下，再用连续式球磨机研磨和分级机分选得到比表面积6500cm/g2左右的细粉，即得。
实施例8：电熔法制备膨胀剂
采用电熔法生产，详细生产工艺如下：
（1）将实施例2中各配比的原料放入高速搅拌机内，以每分钟转速不低于300转的速度混合20分钟，直至混合均匀，即为生料；
（2）将混合好的生料缓慢投放在电弧炉内，用120V电压，4500A电流，使其温度达到1500℃后，慢慢融化生料；
（3）喷吹压力为0.5 Mpa的高压空气快速冷却，得到具有非结晶形态的熟料；
（4）将冷却后的熟料在颚式破碎机和对辊机内联合破碎到颗粒大小在2mm以下，再用连续式球磨机研磨和分级机分选得到比表面积5500cm/g2左右的细粉，即得。
实施例9：膨胀剂的应用
将膨胀剂和各种添加剂，如减水剂，硼酸，硅灰，石膏等，准确称量后在高速搅拌机内，以每分钟转速不低于300转的转速，混合30分钟即得到最终成品。
实施例10：膨胀剂对建材的适用性检测
取实施例7制备出的膨胀剂，检测膨胀剂对普通硅酸盐水泥，含矿渣、粉煤灰、火山灰、石灰石粉等混合材的硅酸盐水泥的适应性。
试验方法：
试件在湿气养护箱中养护至加水后30min时进行第一次测定。测定时，从湿气养护箱中取出试模放在试针下，降低试针与水泥净浆表面接触。拧紧螺丝1s～2s后，突然放松，试针垂直自由地沉入水泥净浆。观察试针停止下沉后释放试针30s时的指针读数。临近初凝时间每间隔5min测定一次，当试针沉至距底板4mm±1mm时为水泥达到初凝状态。初凝时间测定完后立即将试模连同浆体以平移方式从玻璃板下翻转180度。放入养护箱继续养护。临近终凝时每隔15min测定一次，当试针沉入0.5mm时，即环形附件开始不能在试件上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，记录终凝时间。
检测结果如表1所示。
表1膨胀剂对建材的适用性检测
结果显示，实施例7制备出的膨胀剂对于普通硅酸盐水泥，含矿渣、粉煤灰、火山灰、石灰石粉等混合材的硅酸盐水泥都有良好的适应性。
实施例9：膨胀剂和添加剂种类协同作用对硅酸盐水泥凝结的影响
取实施例7制备出的膨胀剂，检测膨胀剂对和添加剂种类协同作用对硅酸盐水泥凝结时间和凝结2小时后其强度的影响。
试验方法同实施例8。
检测结果如表2所示。
表2膨胀剂和添加剂种类协同作用对硅酸盐水泥凝结的影响
结果显示，实施例7制备出的膨胀剂对硅酸盐水泥有优秀的快凝和快硬效果，在正确使用化学添加剂的情况下，可以使凝结时间获得很宽的调节范围，而硬化强度又可以在小时级范围内发挥，而且都后期强度影响较小。
上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种混凝土用膨胀剂，其特征在于，由以下百分比原料制成：Al2O3 15～30%，CaO 35～50%，SiO2 0.5～5%，Fe2O3 0.5～3%，SO3 20～35%。
2.根据权利要求1所述的混凝土用膨胀剂，其特征在于，由以下百分比原料制成：Al2O320～25%，CaO 40～45%，SiO2 1～3%，Fe2O3 1～2%，SO3 25～30%。
3.权利要求1所述的混凝土用膨胀剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）将权利要求1中各配比的原料高速搅拌，至混合均匀，即为生料；
（2）将所述生料缓慢投放在电弧炉内，升温至1500℃；
（3）喷吹高压空气快速冷却，得熟料；
（4）将所述熟料破碎；
（5）分选得细粉，即成。
4.根据权利要求3所述的混凝土用膨胀剂的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述升温时使用的电压为120V，电流为3000～4500A。
5.根据权利要求3所述的混凝土用膨胀剂的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述高压空气的压力为0.3～0.5 Mpa。
6.根据权利要求3所述的混凝土用膨胀剂的制备方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述破碎的颗粒大小小于2mm。
7.根据权利要求3所述的混凝土用膨胀剂的制备方法，其特征在于，在步骤（5）中，所述细粉的比表面积为5500～6500cm/g2。
8.权利要求1所述的混凝土用膨胀剂在建材中的应用。
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