CN110066127B - 一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂及制备方法。本发明所述钙镁复合膨胀剂由钙质膨胀组分和镁质膨胀组分构成，所述钙质膨胀组分为通过粉磨工艺优化了颗粒级配的氧化钙膨胀熟料粉，所述作为镁质膨胀组份的轻烧氧化镁由白云石煅烧分解制备得到。本发明以储量丰富的白云石为原料制备钙镁复合膨胀剂中的镁质膨胀组分，以优化了颗粒级配的氧化钙膨胀熟料粉为钙质膨胀组分，很好的解决了钙镁复合膨胀剂中镁质膨胀组分原料产地限制问题和钙质膨胀组分有效膨胀低的问题，降低了钙镁复合膨胀剂的生产成本，提高了钙镁复合膨胀剂的在超长超厚结构混凝土中的应用效果，为钙镁复合膨胀剂的推广应用提供市场竞争力，具有显著的社会经济效益。

Description

一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种膨胀剂的制备方法，具体涉及一种低水胶比超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂及制备方法。

背景技术

补偿收缩混凝土是结构自防水的理想材料，膨胀剂是配制补偿收缩混凝土的必需组分。我国目前市场上流通广泛的膨胀剂当属硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂以及硫铝酸钙氧化钙复合膨胀剂。这些膨胀剂在普通混凝土工程中的应用中具有很多优点，能有效补偿混凝土的早期自干燥收缩和干燥收缩，但在水化温升高、温控措施少、水胶比低的超长超厚结构混凝土的应用效果较差。超长超厚结构混凝土既存在明显的自收缩和干燥收缩，也有较大的温度收缩，浇筑后的3-4d内混凝土温度达到峰值，其后混凝土温度下降并趋于环境温度。硫铝酸钙膨胀剂水化需水量大，难以补偿低水胶比的超长超厚结构混凝土收缩；氧化钙膨胀剂膨胀速度快，只能补偿低水胶比超长超厚结构混凝土的早期自收缩和干燥收缩，无法有效补偿结构混凝土的温度收缩和后期干燥收缩；氧化镁膨胀剂具有延迟膨胀特性，主要用于补偿水工大体积混凝土的温降收缩，对混凝土早期自收缩和干燥收缩的补偿作用有限。因此，开发用于补偿低水胶比超长超厚结构混凝土专用膨胀剂十分必要。钙镁复合膨胀剂兼具氧化钙早期膨胀特性和氧化镁延迟膨胀特性，成为目前研究的热点。

公开号CN1202038C的中国专利文献公开了一种氧化镁复合膨胀剂的生产方法，以白云岩为原料，在1100℃-1300℃温度煅烧60-120分钟制备得到的氧化镁和氧化钙的混合物。这种氧化镁复合膨胀剂是在同一窑炉相同温度下煅烧生产出来的，这种方法所生产的MgO水化活性偏低，膨胀速度发展太慢，所生产的CaO水化活性偏高，膨胀速度太快，这两种CaO和MgO复合使用起不到膨胀历程调控的目的，对低水胶比超长超厚结构混凝土的收缩补偿效果较弱。

公开号CN102092976A的中国专利文献公开了一种生态大体积混凝土膨胀剂及制备方法，将菱镁矿尾矿和白云石尾矿混合均匀配成生料，在850℃-1200℃高温下煅烧60-120min、保温60-90min后空气中冷却，过筛后得到MgO和CaO组成的生态大体积混凝土膨胀剂。这种方法生产的膨胀剂，煅烧温度偏低时，CaO以生石灰的形态存在，水化速度太快，膨胀多发生是混凝土塑性阶段，无法在混凝土硬化阶段形成有效膨胀；煅烧温度偏高时，MgO烧结偏死，水化速度偏慢，混凝土结构稳定后仍可能存在未水化MgO，易造成后期安定性问题。

中国期刊文献(氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响，刘加平、张守治田倩、郭飞、王育江，东南大学学报(自然科学版)2010年第40卷增刊Ⅱ)公开了一种氧化镁复合膨胀剂在低水胶比高性能混凝土中的收缩补偿特性研究，这种方法是将氧化钙膨胀熟料与一定比例氧化镁复配混合，利用氧化钙膨胀熟料的早期膨胀特性，高活性氧化镁的中期膨胀特性以及低活性氧化镁的后期膨胀特性，可实现膨胀历程的调控，对低水胶比超长超厚结构混凝土的收缩有一定的补偿效果。但是这种复合膨胀剂中钙质膨胀组分氧化钙膨胀熟料颗粒较细、膨胀速度较快，而镁质膨胀组分轻烧氧化镁需要采用高品位菱镁矿煅烧制备，菱镁矿矿源主要集中在辽宁海城，产地单一，储量有限，用来生产混凝土用轻烧氧化镁经济性不高，不易在全国范围内推广应用。

白云石是碳酸镁和碳酸钙的复盐，分子式为CaMgO(CO₃)₂，主要成分为MgO和CaO。我国白云石资源分布广泛，保有储量为82.2亿吨，产地遍布全国各地，辽宁、内蒙古、山西、河南、河北、江苏、安徽、湖南、湖北、四川、重庆、福建、浙江等地都有大型白云石矿床。

利用白云石中丰富的镁资源代替菱镁矿生产钙镁复合膨胀剂中的镁质组分轻烧氧化镁，通过优化氧化钙膨胀熟料的颗粒级配调控钙质膨胀组分的膨胀速度，可解决钙镁复合膨胀剂中镁质膨胀组分原料产地限制问题和钙质膨胀组分有效膨胀低的问题，降低了钙镁复合膨胀剂的生产成本，可为制备钙镁复合膨胀剂提供新的途径。

发明内容

本发明克服现有技术中钙镁复合膨胀剂的镁质膨胀组分原料产地限制问题和钙质膨胀组分有效膨胀低的问题，提供一种原料易得、成本低廉、膨胀效能高的新型钙镁复合膨胀剂及其制备方法。

本发明的上述目的是这样实现的：

一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂，由钙质膨胀组分和镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40组成，其中钙质膨胀组分为氧化钙膨胀熟料粉，镁质膨胀组分为轻烧氧化镁；

所述作为钙质膨胀组分的氧化钙膨胀熟料粉由f-CaO含量≥70％的氧化钙熟料颗粒通过联合粉磨工艺粉磨制备得到，所述作为镁质膨胀组份的轻烧氧化镁由白云石煅烧分解制备得到；

所述氧化钙膨胀熟料粉的制备方法包括如下步骤：

(1)将氧化钙熟料颗粒投入辊压机进行预粉磨处理，氧化钙熟料颗粒通过辊压机挤压后，经过筛分设备筛选出粒径≥3mm的粗颗粒返回辊压机重新挤压，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径＜3mm的细颗粒；其后将预粉磨处理后粒径＜3mm的氧化钙熟料细颗粒喂入立式磨机进行深度粉磨；

(2)通过变频选粉机将步骤(1)中深度粉磨后得到的氧化钙熟料进行选粉调控处理，颗粒粒径＞0.10mm的氧化钙熟料粗粉回流送入立式磨机内继续粉磨，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径≤0.10mm的细粉，颗粒粒径≤0.10mm的氧化钙熟料细粉进入氧化钙收尘器处理收集后即得到作为钙质膨胀组分的氧化钙膨胀熟料粉；

优选的氧化钙膨胀熟料粉中颗粒粒径以质量百分比计，粒径为0.03mm-0.10mm的含量控制在70wt％-80wt％之间；

所述轻烧氧化镁的制备方法包括如下步骤：

(1)将白云石粉磨制成细度为0.08mm筛余4％-6％的白云石生料粉，再将白云石生料粉投入悬浮反应塔，白云石生料粉与热风接触混合，吸收热量，使物料温度加热至约550℃-650℃，白云石生料粉受热分解生成氧化镁、二氧化碳和碳酸钙；

(2)由于物料重量的差异性，未分解的碳酸钙受重力作用在悬浮塔中继续下沉由悬浮反应塔出料口排出，分解产生的氧化镁和二氧化碳一起在旋风负压的作用下，经悬浮塔气流分选机处理，从悬浮塔一级出口排出，进入氧化镁收尘器气固分离处理收集后即得到作为镁质膨胀组分的轻烧氧化镁。

本发明所述的悬浮塔气流分选机是指置于悬浮反应塔内部，由旋风系统、变频系统和分隔轮组成的比重风选分离设备。

本发明还提供了一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂的制备方法，具体采用如下工艺步骤：

(1)按上述方法制备镁质膨胀组份；

(2)按上述方法制备镁质膨胀组份；

(3)将步骤(1)制得的钙质膨胀组分和步骤(2)制得的镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40混合复配，即得到本发明所述一种钙镁复合膨胀剂。

本发明与现有产品相比，本发明以储量丰富的白云石为原料制备钙镁复合膨胀剂中的镁质膨胀组分轻烧氧化镁，很好的解决了钙镁复合膨胀剂中镁质膨胀组分原料产地限制问题；以辊压机预粉磨、立式磨机深度粉磨、变频选粉机选粉组成的联合粉磨工艺制备得到颗粒粒径分布呈“中间大、两头小”的氧化钙膨胀熟料粉为钙质膨胀组分，在保证最大粉磨颗粒尺寸的前提下，减少了超细粉磨颗粒产生的数量，优化了氧化钙膨胀熟料粉的颗粒级配，增大了氧化钙膨胀熟料粉在超长超厚结构混凝土中的膨胀效能，解决了现有粉磨工艺生产的钙质膨胀组分氧化钙膨胀熟料有效膨胀低的问题；通过镁质膨胀组分和钙质膨胀组分的优化复合，开辟了一条制备钙镁复合膨胀剂的新途径，降低了钙镁复合膨胀剂的生产成本，提高了钙镁复合膨胀剂的在超长超厚结构混凝土中的应用效果，为钙镁复合膨胀剂的推广应用提供市场竞争力，具有显著的社会经济效益。

附图说明

图1为用于超长超厚结构混凝土的钙镁复合膨胀剂的制备工艺流程图。

图2为模拟超长超厚结构混凝土温度变化的测试温度变化曲线图。

图3为未掺膨胀剂的基准混凝土空白样、内掺8wt％本发明实施例1-3、实施例2-3、实施例3-3及对比例4-3的混凝土在变温养护条件下的自生体积变形曲线图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明一种用于超长超厚结构混凝土的钙镁复合膨胀剂的技术特征作进一步的阐述。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，实施例将有助于理解本发明，但是本发明的保护范围不限于下述的实施例。本发明所用原材料氧化钙膨胀熟料颗粒和白云石的来源均可市场商购，本发明实施例中所使用的氧化钙膨胀熟料颗粒来自江苏苏博特新材料股份有限公司，本发明实施例中所使用的白云石来自安徽白云石矿矿区。

实施例1

一种用于超长超厚结构混凝土的钙镁复合膨胀剂的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将f-CaO含量为70％的氧化钙熟料颗粒投入辊压机进行预粉磨处理，辊压机转速控制在1.4m/s，氧化钙熟料通过辊压机挤压后，经过筛分设备筛选出粒径≥3mm的粗颗粒返回辊压机重新挤压，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径＜3mm的细颗粒；其后将预粉磨处理后粒径＜3mm的氧化钙膨胀熟料细颗粒喂入立式磨机，通过控制立式磨机的磨盘压力为800KN，磨盘转速为20r/min进行深度粉磨；然后通过变频器调控选粉机转速将深度粉磨的氧化钙膨胀熟料粉进行选粉调控处理，粒径＞0.10mm的粗粉返回立式磨机继续粉磨，粒径≤0.10mm的细粉则送入氧化钙收尘器处理收集后即得到本发明所需的钙质膨胀组分——粉磨工艺优化调控后颗粒粒径分布呈“中间大、两头小”的氧化钙膨胀熟料粉，测试表明该氧化钙膨胀熟料粉中颗粒尺寸在0.03mm-0.10mm的部分占全部物料总质量的75％。

(2)将白云石粉磨制成细度为0.08mm筛余5％的白云石生料粉，再将白云石生料粉投入悬浮反应塔，悬浮反应塔内的煅烧温度控制在600℃，白云石生料粉在悬浮反应塔内与热风接触混合，吸收热量受热分解生成氧化镁、二氧化碳和碳酸钙。由于物料重量的差异性，未分解的碳酸钙受重力作用在悬浮塔中继续下沉由悬浮反应塔出料口排出，分解产生的氧化镁和二氧化碳一起在旋风负压的作用下，经悬浮塔气流分选机处理，从悬浮塔一级出口排出，进入氧化镁收尘器气固分离处理收集后即得到本发明所需的镁质膨胀组分——白云石煅烧分解制备得到轻烧氧化镁。

(3)将步骤(1)制得的钙质膨胀组分和步骤(2)制得的镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明产品一种新型钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的实施例检测结果如表1所示，当钙质膨胀组分掺量从30％增加至60％时，复配制得的钙镁复合膨胀剂的20℃水养7d膨胀率和20℃水养7d至28d膨胀率的增量以及40℃水养7d膨胀率均随钙质膨胀组分掺量的增加而增大，40℃水养7d至28d膨胀率的增量随钙质膨胀组分掺量的增加而略微减少。表明通过调控钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的复配比例，可进一步优化钙镁复合膨胀的膨胀历程。

表1钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

实施例2

一种用于超长超厚结构混凝土的钙镁复合膨胀剂的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将f-CaO含量为75％的氧化钙熟料颗粒投入辊压机进行预粉磨处理，辊压机转速控制在1.5m/s，氧化钙熟料通过辊压机挤压后，经过筛分设备筛选出粒径≥3mm的粗颗粒返回辊压机重新挤压，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径＜3mm的细颗粒；其后将预粉磨处理后粒径＜3mm的氧化钙膨胀熟料细颗粒喂入立式磨机，通过控制立式磨机的磨盘压力为850KN，磨盘转速为22r/min进行深度粉磨；然后通过变频器调控选粉机转速将深度粉磨的氧化钙膨胀熟料粉进行选粉调控处理，粒径＞0.10mm的粗粉返回立式磨机继续粉磨，粒径≤0.10mm的细粉则送入氧化钙收尘器处理收集后即得到本发明所需的钙质膨胀组分——粉磨工艺优化调控后颗粒粒径分布呈“中间大、两头小”的氧化钙膨胀熟料粉，测试表明该氧化钙膨胀熟料粉中颗粒尺寸在0.03mm-0.10mm的部分占全部物料总质量的70％。。

(2)将白云石粉磨制成细度为0.08mm筛余5％的白云石生料粉，再将白云石生料粉投入悬浮反应塔，悬浮反应塔内的煅烧温度控制在650℃，白云石生料粉在悬浮反应塔内与热风接触混合，吸收热量受热分解生成氧化镁、二氧化碳和碳酸钙。由于物料重量的差异性，未分解的碳酸钙受重力作用在悬浮塔中继续下沉由悬浮反应塔出料口排出，分解产生的氧化镁和二氧化碳一起在旋风负压的作用下，经悬浮塔气流分选机处理，从悬浮塔一级出口排出，进入氧化镁收尘器气固分离处理收集后即得到本发明所需的镁质膨胀组分——白云石煅烧分解制备得到轻烧氧化镁。

(3)将步骤(1)制得的钙质膨胀组分和步骤(2)制得的镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明产品一种新型钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的实施例检测结果如表2所示，与实施例1类似，调控钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的复配比例，可优化钙镁复合膨胀的膨胀历程。

表2钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

实施例3

一种用于超长超厚结构混凝土的钙镁复合膨胀剂的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将f-CaO含量为80％的氧化钙熟料颗粒投入辊压机进行预粉磨处理，辊压机转速控制在1.5m/s，氧化钙熟料通过辊压机挤压后，经过筛分设备筛选出粒径≥3mm的粗颗粒返回辊压机重新挤压，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径＜3mm的细颗粒；其后将预粉磨处理后粒径＜3mm的氧化钙膨胀熟料细颗粒喂入立式磨机，通过控制立式磨机的磨盘压力为750KN，磨盘转速为18r/min进行深度粉磨；然后通过变频器调控选粉机转速将深度粉磨的氧化钙膨胀熟料粉进行选粉调控处理，粒径＞0.10mm的粗粉返回立式磨机继续粉磨，粒径≤0.10mm的细粉则送入氧化钙收尘器处理收集后即得到本发明所需的钙质膨胀组分——粉磨工艺优化调控后颗粒粒径分布呈“中间大、两头小”的氧化钙膨胀熟料粉，测试表明该氧化钙膨胀熟料粉中颗粒尺寸在0.03mm-0.10mm的部分占全部物料总质量的80％。

(2)将白云石粉磨制成细度为0.08mm筛余5％的白云石生料粉，再将白云石生料粉投入悬浮反应塔，悬浮反应塔内的煅烧温度控制在550℃，白云石生料粉在悬浮反应塔内与热风接触混合，吸收热量受热分解生成氧化镁、二氧化碳和碳酸钙。由于物料重量的差异性，未分解的碳酸钙受重力作用在悬浮塔中继续下沉由悬浮反应塔出料口排出，分解产生的氧化镁和二氧化碳一起在旋风负压的作用下，经悬浮塔气流分选机处理，从悬浮塔一级出口排出，进入氧化镁收尘器气固分离处理收集后即得到本发明所需的镁质膨胀组分——白云石煅烧分解制备得到轻烧氧化镁。

(3)将步骤(1)制得的钙质膨胀组分和步骤(2)制得的镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明产品一种新型钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的实施例检测结果如表3所示，与实施例1和实施例2类似，调控钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的复配比例，可优化钙镁复合膨胀的膨胀历程。

表3钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

对比例1

与实施例1所用粉磨工艺相同，区别仅仅在于所用氧化钙熟料f-CaO含量的不同。将f-CaO含量为55％的氧化钙熟料颗粒投入辊压机进行预粉磨处理，辊压机转速控制在1.4m/s，氧化钙熟料通过辊压机挤压后，经过筛分设备筛选出粒径≥3mm的粗颗粒返回辊压机重新挤压，直至将全部氧化钙膨胀熟料颗粒粉磨为粒径＜3mm的细颗粒；其后将预粉磨处理后粒径＜3mm的氧化钙膨胀熟料细颗粒喂入立式磨机，通过控制立式磨机的磨盘压力为800KN，磨盘转速为20r/min进行深度粉磨；然后通过变频器调控选粉机转速将深度粉磨的氧化钙膨胀熟料粉进行选粉调控处理，粒径＞0.10mm的粗粉返回立式磨机继续粉磨，粒径≤0.10mm的细粉则送入氧化钙收尘器处理收集后即得到本发明对比例所需的钙质膨胀组分——氧化钙膨胀熟料粉，测试表明该氧化钙膨胀熟料粉中颗粒尺寸在0.03mm-0.10mm的部分占全部物料总质量的65％。以实施例1中600℃温度下煅烧白云石制备得到轻烧氧化镁为本对比例的镁质膨胀组分，将钙质膨胀组分和镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明对比例产品一种钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的对比例检测结果如表4所示，与实施例1中表1结果相比可知，虽然粉磨工艺完全相同，但由于氧化钙膨胀熟料中f-CaO含量的不同对氧化钙膨胀熟料粉的易磨性和膨胀性影响是显著的，一方面氧化钙膨胀熟料中f-CaO含量偏低时，其自身的膨胀效能相对变小；另一方面f-CaO含量偏低的氧化钙膨胀熟料的易磨性变好，导致相同粉磨工艺下制得的氧化钙膨胀熟料粉中＜0.03mm的超细粉颗粒含量变多，0.03mm-0.10mm的颗粒含量由75％降低到65％，进一步降低了作为钙镁复合膨胀剂中钙质膨胀组分的氧化钙膨胀熟料粉的膨胀性能。在镁质膨胀组分不变的前提下，由f-CaO含量偏低造成的钙质膨胀组分变化降低了复配制得的钙镁复合膨胀剂的7d内的早期膨胀率，削弱了钙镁复合膨胀剂对混凝土早期收缩的补偿能力。由此表明，氧化钙膨胀熟料中f-CaO含量对氧化钙膨胀熟料粉作为钙镁复合膨胀剂中的钙质膨胀组分有较大的影响，发明人通过大量的实验优选f-CaO含量≥70％的氧化钙膨胀熟料作为复配制备钙镁复合膨胀剂的钙质膨胀组分。

表4钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

对比例2

以实施例1中所用氧化钙膨胀熟料和粉磨工艺制备得到的氧化钙膨胀熟料粉为本发明对比例所用钙质膨胀组分，本对比例与实施例1的区别是将钙镁复合膨胀剂中的镁质膨胀组份由煅烧白云石制备得到的轻烧氧化镁改为菱镁矿在600℃温度下煅烧制备的轻烧氧化镁，将钙质膨胀组分和镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明对比例产品一种钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的对比例检测结果如表5所示，与实施例1中表1结果相比可知，本对比例2所制备的钙镁复合膨胀剂7d内的早期膨胀率和7d至28d膨胀率差值Δε均与实施例1相同复配比例时制备的钙镁复合膨胀剂的膨胀性能相近。由此表明，以白云石为原料煅烧分解制备得到的轻烧氧化镁和以菱镁矿为原料煅烧分解制备得到的轻烧氧化镁在作为镁质膨胀组分时具有相似的膨胀性能，白云石煅烧制备的轻烧氧化镁完全可以代替菱镁矿煅烧制备的轻烧氧化镁用于钙镁复合膨胀剂的生产应用。

表5钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

对比例3

与实施例1所用氧化钙膨胀熟料相同，区别仅仅在于粉磨工艺的不同。将f-CaO含量为70％的氧化钙膨胀熟料颗粒喂入立式磨机，通过控制立式磨机的磨盘压力为800KN，磨盘转速为20r/min进行粉磨，然后通过变频器调控选粉机转速将立式磨机粉磨的氧化钙膨胀熟料粉进行选粉调控处理，粒径＞0.10mm的粗粉返回立式磨机继续粉磨，直至将全部氧化钙膨胀熟料颗粒粉磨为粒径≤0.10mm的细粉，粒径≤0.10mm的细粉则送入氧化钙收尘器处理收集后即得到本发明对比例所需的钙质膨胀组分——氧化钙膨胀熟料粉，测试表明该氧化钙膨胀熟料粉中颗粒尺寸在0.03mm-0.10mm的部分占全部物料总质量的55％。以实施例1中600℃温度下煅烧白云石制备得到轻烧氧化镁为本对比例的镁质膨胀组分，将钙质膨胀组分和镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明对比例产品一种钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的对比例检测结果如表6所示，与实施例1中表1结果相比可知，氧化钙膨胀熟料粉磨工艺的改变明显降低了相同复配比例时制备的钙镁复合膨胀剂7d内的早期膨胀率，对7d至28d膨胀率差值Δε的影响较小。由此表明，氧化钙膨胀熟料颗粒粉磨工艺的改变使制备得到的氧化钙膨胀熟料粉中0.03mm-0.10mm的颗粒含量由75％降低到55％，使作为钙质膨胀组分的膨胀效能降低，进而降低了复配制得的钙镁复合膨胀剂的7d内的早期膨胀率，削弱了钙镁复合膨胀剂对混凝土早期收缩的补偿能力。

表6钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

对比例4

与实施例1所用氧化钙膨胀熟料相同，区别仅仅在于粉磨工艺的不同。将f-CaO含量为70％的氧化钙膨胀熟料投入球磨机粉磨至比表面积为350m²/kg制备得到本发明对比例所需的钙质膨胀组分氧化钙膨胀熟料粉，测试表明该氧化钙膨胀熟料粉中颗粒尺寸在0.03mm-0.10mm的部分占全部物料总质量的40％。以华丰镁业矿产品有限公司生产的轻烧氧化镁为镁质膨胀组分，将钙质膨胀组分和镁质膨胀组分按质量比为30:70～60:40投入搅拌机内搅拌2min、充分混合均匀后即得到本发明对比例产品一种钙镁复合膨胀剂。

不同质量比复配制得的对比例检测结果如表7所示，与实施例1中结果相比可知，氧化钙膨胀熟料颗粒粉磨工艺的改变使制备得到的氧化钙膨胀熟料粉中0.03mm-0.10mm的颗粒含量由75％降低到40％；与对比例3中结果相比可知，氧化钙膨胀熟料颗粒粉磨设备的改变使制备得到的氧化钙膨胀熟料粉中0.03mm-0.10mm的颗粒含量由55％降低到40％；与表1和表6中结果相比可知，氧化钙膨胀熟料粉磨工艺的改变明显降低了相同复配比例时制备的钙镁复合膨胀剂7d内的早期膨胀率，也对7d至28d膨胀率差值Δε有一定的影响，但影响相对较小。由此表明，作为钙质膨胀组分的氧化钙膨胀熟料粉，粉磨工艺改变对其中颗粒分布影响较大，进而对其早期膨胀性能影响较大；作为镁质膨胀组分的轻烧氧化镁，原材料来源的变化对其后期膨胀性能性能的影响相对较小。

表7钙质膨胀组分和镁质膨胀组分的原料配比及其性能检测结果

应用实施例1

现有的标准评价膨胀剂的对混凝土的收缩补偿性能均是在恒温标养条件下进行，但实际混凝土结构中水泥水化放热或者外界环境的变化使混凝土的温度随时间变化。为了评价本发明在实际工程中的应用效果，取某段超长超厚结构混凝土90d龄期内的实际温度变化历程作为测试温度曲线，对比评价本发明实施例和对比例在变温养护环境下的收缩补偿效果。

采用本发明所得到的实施例1-3、实施例2-3、实施例3-3和对比例4-3，与不掺膨胀剂的空白样本进行混凝土检测试验。按表4所示的混凝土配合比，在搅拌机中将本发明实施例、对比例和组成混凝土的其他原料共同搅拌成所需混凝土拌合物，控制混凝土出机坍落度140mm-160mm，浇筑成型φ150×500mm的混凝土圆柱体，在试件内埋设应变计，密封养护于环境试验箱中，环境试验箱中的测试温度变化曲线见图2。以混凝土终凝时间为开始测量的起始时间，样品在变温养护时的混凝土自生体积变形测试结果见图3。

结果表明：升温阶段，掺与不掺膨胀剂的混凝土均产生明显的自生体积膨胀变形，其中掺本发明实施例1-3、实施例2-3和实施例3-3的混凝土产生的自生体积膨胀变形更大，掺对比例4-3的混凝土产生的自生体积膨胀变形略小，未掺膨胀剂的基准混凝土自生体积膨胀变形最小；降温阶段，不掺膨胀剂的基准混凝土和掺对比例4-3的混凝土自生体积变形均随温度的下降产生收缩变形，而掺本发明实施例的混凝土自生体积变形在养护温度下降阶段初期依然表现出一定的持续膨胀变形。

可见，与对比例4-3相比，本发明实施例在混凝土温升阶段具有更大的膨胀效能，在混凝土温降阶段也具有明显的持续膨胀，对低水胶比超长超厚结构混凝土的收缩具有更好的补偿效果。

表4检测混凝土用配合比

Claims (4)

1.一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂，其特征在于：所述钙镁复合膨胀剂由钙质膨胀组分和镁质膨胀组分按质量比为30:70~60:40组成，其中钙质膨胀组分为氧化钙膨胀熟料粉，镁质膨胀组分为轻烧氧化镁；

所述作为钙质膨胀组分的氧化钙膨胀熟料粉由f-CaO含量≥70%的氧化钙熟料颗粒通过联合粉磨工艺粉磨制备得到，所述作为镁质膨胀组份的轻烧氧化镁由白云石煅烧分解制备得到；

所述氧化钙膨胀熟料粉的制备方法包括如下步骤：

（1）将氧化钙熟料颗粒投入辊压机进行预粉磨处理，氧化钙熟料颗粒通过辊压机挤压后，经过筛分设备筛选出粒径≥3mm的粗颗粒返回辊压机重新挤压，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径＜3mm的细颗粒；其后将预粉磨处理后粒径＜3mm的氧化钙熟料细颗粒喂入立式磨机进行深度粉磨；

（2）通过变频选粉机将步骤（1）中深度粉磨后得到的氧化钙熟料进行选粉调控处理，颗粒粒径＞0.10mm的氧化钙熟料粗粉回流送入立式磨机内继续粉磨，直至将全部氧化钙熟料颗粒粉磨为粒径≤0.10mm的细粉，颗粒粒径≤0.10mm的氧化钙熟料细粉进入氧化钙收尘器处理收集后即得到作为钙质膨胀组分的氧化钙膨胀熟料粉；

所述轻烧氧化镁的制备方法包括如下步骤：

（1）将白云石粉磨制成细度为0.08mm筛余4%-6%的白云石生料粉，再将白云石生料粉投入悬浮反应塔，白云石生料粉与热风接触混合，吸收热量，使物料温度加热至550℃-650℃，白云石生料粉受热分解生成氧化镁、二氧化碳和碳酸钙；

（2）由于物料重量的差异性，未分解的碳酸钙受重力作用在悬浮塔中继续下沉由悬浮反应塔出料口排出，分解产生的氧化镁和二氧化碳一起在旋风负压的作用下，经悬浮塔气流分选机处理，从悬浮塔一级出口排出，进入氧化镁收尘器气固分离处理收集后即得到作为镁质膨胀组分的轻烧氧化镁。

2.根据权利要求1所述的一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂，其特征在于，所述氧化钙膨胀熟料粉的制备方法制得的氧化钙膨胀熟料粉中颗粒粒径以质量百分比计，粒径为0.03mm-0.10mm的含量控制在70wt%-80wt%之间。

3.根据权利要求1所述的一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂，其特征在于，所述轻烧氧化镁的制备方法中悬浮塔气流分选机是指置于悬浮反应塔内部，由旋风系统、变频系统和分隔轮组成的比重风选分离设备。

4.权利要求1所述的一种超长超厚结构混凝土用钙镁复合膨胀剂的制备方法，其特征在于，具体采用如下工艺步骤：

（1）按上述方法制备钙质膨胀组份；

（2）按上述方法制备镁质膨胀组份；

（3）将步骤（1）制得的钙质膨胀组分和步骤（2）制得的镁质膨胀组分按质量比为30:70~60:40混合复配，即得到所述一种钙镁复合膨胀剂。

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