CN1092747A - 高效混凝土膨胀剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效混凝土膨胀剂及其制法，
其特征是由20—40％的硫铝酸盐水泥熟料或15—
35％的铝酸钙熟料，35—60％的硬石膏，6—60％的
生石灰，5—10％的天然明矾石共同粉磨而成。该膨
胀剂的优点是：①膨胀率高；②加入量少；③成本低；
④有利于保持水泥碱度，减少水泥强度损失和钢筋锈
蚀；⑤含碱量低于0.5％，可避免或减轻混凝土碱-骨
料反应；⑥工艺简单、易于实施。
Description
本发明属于混凝土的填料组份或混凝土外加剂技术领域。
国内外现有的混凝土膨胀剂品种较多，主要如表1所列。这些膨胀剂均存在不足之处。例如，NO1及NO2使用优质矾土煅烧而成，含大量fcao的硫铝酸钙熟料，能耗高，成本高，回转窑烧制技术尚不成熟，而NO5使用氟石膏废渣，不宜用于饮水工程;除NO.1及NO.2外，均掺入10%以上的明矾石作主要组份，引入的碱含量在0.7%以上，不利于抑制混凝土碱-骨料反应;各膨胀剂均需依赖硅酸盐水泥水化产物Ca（OH）2的参与才能形成足够的钙矾石，因此，膨胀速度缓慢、低效，往往需要增加膨胀剂用量才可起到补偿收缩作用。NO9及NO10以Ca（OH）2为膨胀源，不宜用于水工工程。
本发明的任务是提供一种膨胀速度较快、膨胀率较高、高效、低碱含量及中期又具有微小膨胀的混凝土膨胀剂，其生产工艺简单、易于实施、成本较低。
本发明是这样实现的：一种高效混凝土膨胀剂及其制法，其特征在于，由20-40%的硫铝酸盐水泥熟料或15-30%的铝酸钙熟料，35-60%的硬石膏或经400-500℃脱水处理的二水石膏，5-20%的生石灰，5-10%的天然明矾石共同粉磨而成，一般比表面积大于250m2/kg即可。上述的硫铝酸盐水泥熟料用市售的或用回转窑或立窑煅烧制成的，因其成本较低。
本发明的反应机理用以下化学反应式表示：
式②及式③表明，形成钙矾石C3A·3CaSO4·H32所需要的CaO，主要由膨胀剂自身含有的生石灰提供，基本上不再依赖C3S用C2S的水化产物Ca（OH）2。由市售硫铝酸盐水泥熟料中的Al203，能在较短令期大部或全部形成钙矾石，充分发挥膨胀功能;由明矾石提供的Al203则在中期形成钙矾石，由于加入的生石灰低于形成钙矾石所需的理论量，所以CaO既不是膨胀源，也不会导致安定性不良。
本发明的优点是明显的：
（1）由于该膨胀剂自身已经含有形成钙矾石所必需的CaO，膨胀功能在早期即可得到较高的利用。
（2）由于形成钙矾石基本上不再消耗C3S及C2S的水化产物Ca（OH）2，利于保持硅酸盐水泥，特别是矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的碱度，对于减小混凝土强度损失，防止钢筋锈蚀具有重要意义。
（3）由于该膨胀剂自身仅含10%以下的明矾石，在保证中期产生的微小膨胀的同时使K2O+Na20＜0.5%，利于抑制混凝土碱-骨料反应。
（4）由于制造该膨胀剂仅用粉磨设备，不用煅烧，故工艺简单，易于实施;由于可用商石原料：硫铝酸盐水泥熟料，故使成本大大降低。
（5）和与该膨胀剂相近的表1所列NO1、NO2相比，由于用价格低廉的生石灰及市售硫铝酸盐水泥熟料，等效取代了技术难度大、台时产量低、能耗高、污染重的特制硫铝酸钙熟料，使膨胀剂生产成本降低50-60元/t以上。
（6）按日本J1S A6202-1980或中国JC476-92混凝土膨胀剂标准检验，产品性能达到和高于标准规定的水平。尤其膨胀率较高，用量较少。
（7）使用该膨胀剂6-10%等量取代水泥可制备补偿收缩混凝土、11-13%等量取代水泥可制备大膨胀接缝混凝土，可形成0.2-0.1MPa的自应力值，收到抗裂防渗之效果，18-23%等量取代水泥可制备自应力混凝土，用量少、运费低、工程投资省。
表2是生产实施例。表3列出了实施例1中所用原材料及膨胀剂化学成份、膨胀剂配比;表4列出了在不同养护条件下的膨胀剂标准检验性能，膨胀剂比表面积400m/kg，初凝时间1∶30，终凝时间2∶20;’表5列出了用该膨胀剂配制的C28、Sb混凝土测定数据。
备注：表1所用参考文献如下：
（1）建筑技术，1978、NO147，日本。
（2）中国专利，CN85107101A。
（3）中国专利，88102924.6。
（4）中国专利，89108124.0。
（5）中国专利，91110609.X。
（6）中国专利，92105187.5。
（7）复合膨胀剂技术鉴定证书，1987。
（8）明矾石膨胀剂技术鉴定证书，1980。
（9）游宝坤等，《膨胀剂与碱-集料反应》，1992。
表2：
表3
| 项别 | LoSS | SiO2 | AL2O3 | Fe2O3 | TiO2 | CaO | MgO |
| 硫铝酸盐水泥熟料 | 10.13 | 32.30 | 2.50 | 1.26 | 43.34 | 1.12 | |
| 硬石膏 | 9.86 | 1.29 | 0.18 | 0.03 | 37.68 | 1.58 | |
| 明矾石 | 7.04结晶水 | 55.13 | 16.34 | 1.67 | 0.58 | 0.36 | 0.01 |
| 生石灰 | 9.03 | 2.23 | 0.86 | 0.23 | 84.38 | 2.89 | |
| 膨胀剂 | 6.58 | 9.22 | 11.42 | 0.96 | 0.44 | 40.32 | 1.42 |
表3续
| 项别 | SO3 | K2O | Na2O | Σ | 配比％ |
| 硫铝酸盐水泥熟料 | 9.25 | 99.90 | 30.0 | ||
| 硬石膏 | 49.05 | 99.67 | 50.0 | ||
| 明矾石 | 14.70 | 3.89 | 0.41 | 99.72 | 10.0 |
| 生石灰 | 99.62 | 10.0 | |||
| 膨胀剂 | 28.78 | 0.39 | 0.04 | 99.87 |
表5
| 项别 | 3d | 7d | 14d | 28d | 360d | 备注 |
| 限制膨胀率％ | 0.011 | 0.014 | 0.018 | 0.033 | 0.045 | 取代水泥 |
| 抗压强度MPa | 27.9 | 33.1 | 35.3 | 49.9 | 率10％ |
Claims (2)
1、一种高效混凝土膨胀剂及其制法，其特征在于，由20-40%的硫铝酸盐水泥熟料或15-35%的铝酸钙熟料，35-60%的硬石膏或经400-500℃脱水处理的二水石膏，5-20%的生石灰，5-10%的天然明矾石共同粉磨而成。
2、根据权利要求1所述的高效混凝土膨胀剂及其制法，其特征在于所用的硫铝酸盐水泥熟料为市售的或用回转窑或立窑煅烧制成的。
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