CN110723921A - 一种低碱防水抗裂膨胀剂及其在混凝土中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土添加剂技术领域，提出了一种低碱防水抗裂膨胀剂及其在混凝土中的应用，该低碱防水抗裂膨胀剂由A、B两个组分组成，其中，组分A、组分B质量占比分别为30‑60wt%、40‑70wt%；组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏；组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，本发明通过对膨胀剂配方进行优化改进，有效提高了膨胀剂的效用和持久性，限制膨胀率显著改善，同时抗压强度也有所提高，综合性能更佳，值得推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种低碱防水抗裂膨胀剂及其在混凝土中的应用。
背景技术
U型膨胀剂，英文名称u-type expansive agent for concrete，简称UnitedExpansing Agent，简写UEA，它是以硫酸铝、氧化铝、硫酸铝钾等为主要多种膨胀源。
UEA早期主要以无水硫酸铝钙作为膨胀源，中期主要以明矾石为膨胀源，具有稳定的膨胀作用。普通混凝土由于收缩开裂，往往会发生渗漏，因而降低它的使用功能和耐久性，在普通混凝土中加入一定量的UEA，膨胀性结晶水化物产生的压应力挤压水泥水化物钙矾石等形成微膨胀混凝土，使凝固时产生的膨胀力密实膨胀混凝土。UEA-H膨胀剂，1986年研制成功，1993年研制成低碱膨胀剂，1994年推广低碱膨胀剂(UEA-H)，1994年建设部把低碱膨胀剂(UEA-H)列为重点推广项目，通过调整配方降低碱性，避免了水泥制品的碱骨料反应，优化了水泥制品的性能，为建筑材料技术做出了重大贡献。目前，UEA的防水性、限制膨胀率、抗压强度等仍存在提升空间，对此，本申请在现有UEA的基础上提出了一种低碱防水抗裂膨胀剂及其在混凝土中的应用。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种低碱防水抗裂膨胀剂及其在混凝土中的应用，通过对膨胀剂配方进行优化改进，有效提高了膨胀剂的效用和持久性，限制膨胀率显著改善，同时抗压强度也有所提高，综合性能更佳，值得推广应用。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，其中，组分A、组分B质量占比分别为30-60wt％、40-70wt％；组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏；组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚。
作为本发明的进一步优化，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡5-15％、轻质碳酸钙10-30％、木质素磺酸钙5-10％、石膏余量。
作为本发明的进一步优化，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源30-55％、无机铝盐防水剂25-40％、熟石灰粉10-30％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚4-9％。
作为本发明的进一步优化，改性负载海绵铁膨胀源制备方法为，
①取海绵铁破碎成2-5mm的颗粒，得物料一备用；
②取复合膨胀剂熟粉料置于溶胶乳液中，混匀后烘干破碎至过400-500目筛，得物料二备用；
③将物料二置于含中空涤纶短纤的溶胶乳液中，搅拌混匀，再次烘干破碎至过300-400目筛，得物料三备用；
④将物料一置于5wt％聚乙二醇水溶液中，超声处理5-15min，然后将物料三加入其中，升温搅拌30-150min，取出干燥即得。
作为本发明的进一步优化，步骤②中复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1-2的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm。
作为本发明的进一步优化，步骤②、③中的溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:0.5-1；步骤③的溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为8-13wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
作为本发明的进一步优化，步骤④中超声处理具体为温度35℃，频率26KHz；升温搅拌具体为温度75℃，转速80rpm。
作为本发明的进一步优化，上述低碱防水抗裂膨胀剂可应用于混凝土中，其掺量为混凝土掺胶凝材料质量的8-10wt％。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明通过对膨胀剂配方进行优化改进，有效提高了膨胀剂的效用和持久性，限制膨胀率显著改善，同时抗压强度也有所提高，综合性能更佳(适用于32.5级以上的水泥)，值得推广应用。
本发明以两个组分先分别预制然后再混合共制，有效降低了组分间的部分干扰，对原料性能的发挥效果具有促进作用。组分A主要作为辅助料，用于调控添加剂的流变和分散性，同时具有良好的成膜粘附效果，不仅有利于添加剂控水的性能发挥，同时对膨胀源的包覆缓释性也有优异的促进，以组分A包覆或嵌合于组分B外部/内部，显然大大提高了和易性和分散的均匀度，有利于添加剂性能的高效发挥。
组分B中包含主要的膨胀源(本申请为氧化钙和氧化铝)，并以高比表面积的多孔海绵铁作为基体负载，提供限制框架，不仅具有良好的体积收缩率控制性，同时具有优异的强化效果，对混凝土的力学性能有明显的提高，而且改性负载海绵铁膨胀源以含中空涤纶纤维的溶胶为流变凝结料，不仅负载牢度高，膨胀可控性强，同时配合中空涤纶纤维赋以更多的化学键合位，对混凝土材料间的配伍具有优异的促进作用，综合物化性能更强，另外，被中空涤纶纤维掺杂的膨胀源具有一定的悬浮性，物料间的板结、沉淀问题明显改善，对混凝土的质量具有显著的提升促进效果。
本发明产品与各类减水剂相容性好，对凝结时间无影响，选用高效膨胀熟料和活性低碱原材料，不含钠盐，不会引起混凝土碱骨料反应，也不含氯离子，对钢筋无锈蚀作用，整体无毒、无味，属于环境友好型材料，应用性强。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为40wt％、60wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡12％、轻质碳酸钙20％、木质素磺酸钙10％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源50％、无机铝盐防水剂30％、熟石灰粉15％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚5％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法为，
①取海绵铁破碎成2-5mm的颗粒，得物料一备用；
②取复合膨胀剂熟粉料置于溶胶乳液中，混匀后烘干破碎至过400-500目筛，得物料二备用；
复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:1。
③将物料二置于含中空涤纶短纤的溶胶乳液中，搅拌混匀，再次烘干破碎至过300-400目筛，得物料三备用；
溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:1，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为12.3wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
④将物料一置于5wt％聚乙二醇水溶液中，然后于温度35℃，频率26KHz条件下超声处理5-15min，然后将物料三加入其中，升温至75℃，以80rpm搅拌30-150min，取出干燥即得。
低碱防水抗裂膨胀剂的制备，按比列称取配制完成的组分A、组分B，先将组分A置于惰性气氛(如氮气或氩气或两者混合气等)下60-65℃热处理20-60min，然后分多次(至少3次)加入组分B中，此过程同样在惰性氛围下进行，并保证添加过程中不断搅拌研磨，最后气流干燥粉碎得颗粒物料(粒径为0.5-3mm)即为最终成品。
实施例2：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为30wt％、70wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡15％、轻质碳酸钙30％、木质素磺酸钙5％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源40％、无机铝盐防水剂30％、熟石灰粉21％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚9％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:1，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为10wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
实施例3：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为50wt％、50wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡12％、轻质碳酸钙20％、木质素磺酸钙10％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源35％、无机铝盐防水剂30％、熟石灰粉30％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚5％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:2的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:1，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为11.7wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
实施例4：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为40wt％、60wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡10％、轻质碳酸钙15％、木质素磺酸钙10％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源54％、无机铝盐防水剂30％、熟石灰粉10％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚6％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:2的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:0.5，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为11.2wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
实施例5：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为60wt％、40wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡10％、轻质碳酸钙15％、木质素磺酸钙5％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源45％、无机铝盐防水剂33％、熟石灰粉15％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚7％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:2的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:0.5，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为9.4wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
实施例6：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为30wt％、70wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡12％、轻质碳酸钙22％、木质素磺酸钙8％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源55％、无机铝盐防水剂29％、熟石灰粉12％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚4％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:1，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为10.8wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
实施例7：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为30wt％、70wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡15％、轻质碳酸钙15％、木质素磺酸钙10％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源55％、无机铝盐防水剂30、熟石灰粉10％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚5％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:0.5，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为13wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
实施例8：
一种低碱防水抗裂膨胀剂，由A、B两个组分组成，组分A、组分B质量占比分别为50wt％、50wt％；其中，
组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏，组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡13％、轻质碳酸钙25％、木质素磺酸钙5％、石膏余量；
组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚，组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源45％、无机铝盐防水剂30％、熟石灰粉20％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚5％。
改性负载海绵铁膨胀源制备方法、低碱防水抗裂膨胀剂制备方法同实施例1。具体的，复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm；溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:0.5，溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为10.4wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
将本发明实施例制得的产品与市售UEA低碱膨胀剂做对比，以同样的条件掺杂应用于混凝土中，测得的成品性能如下：
由上述性能检测可知，本申请方案制得的膨胀剂相较于现有的常用UEA综合性能具有明显的提高，制得市场推广应用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于：由A、B两个组分组成，其中，组分A、组分B质量占比分别为30-60wt％、40-70wt％；组分A包括半精炼石蜡、轻质碳酸钙、木质素磺酸钙、石膏；组分B包括改性负载海绵铁膨胀源、无机铝盐防水剂、熟石灰粉、羟基烷基酚聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于：所述组分A中各原料质量百分含量占比为半精炼石蜡5-15％、轻质碳酸钙10-30％、木质素磺酸钙5-10％、石膏余量。
3.根据权利要求1所述的低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于：所述组分B中各原料质量百分含量占比为改性负载海绵铁膨胀源30-55％、无机铝盐防水剂25-40％、熟石灰粉10-30％、羟基烷基酚聚氧乙烯醚4-9％。
4.根据权利要求1所述的低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于，所述改性负载海绵铁膨胀源制备方法为，
①取海绵铁破碎成2-5mm的颗粒，得物料一备用；
②取复合膨胀剂熟粉料置于溶胶乳液中，混匀后烘干破碎至过400-500目筛，得物料二备用；
③将物料二置于含中空涤纶短纤的溶胶乳液中，搅拌混匀，再次烘干破碎至过300-400目筛，得物料三备用；
④将物料一置于5wt％聚乙二醇水溶液中，超声处理5-15min，然后将物料三加入其中，升温搅拌30-150min，取出干燥即得。
5.根据权利要求4所述的低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于：步骤②中复合膨胀剂熟粉料为质量比1:1-2的氧化铝、氧化钙组合物，且复合膨胀剂熟粉料纯度大于70％，粒径小于50μm。
6.根据权利要求4所述的低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于：步骤②、③中的溶胶乳液为硅溶胶与聚丙烯酸酯乳液的混合物，两者体积比为1:0.5-1；步骤③的溶胶乳液中中空涤纶短纤含量为8-13wt％，中空涤纶短纤长度为0.01-0.1mm。
7.根据权利要求4所述的低碱防水抗裂膨胀剂，其特征在于：步骤④中超声处理具体为温度35℃，频率26KHz；升温搅拌具体为温度75℃，转速80rpm。
8.一种由权利要求1-7任一项所述的低碱防水抗裂膨胀剂在混凝土中的应用，其掺量为混凝土掺胶凝材料质量的8-10wt％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200124 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |