專利名稱：高效能鋁酸鈣膨脹劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土(砂漿)膨脹劑，使用時(shí)按一定比例摻入水泥中(替代水泥)，水化時(shí)能使混凝土(砂漿)產(chǎn)生適度的體積膨脹，補(bǔ)償其收縮開裂，提高防滲性能，延長構(gòu)筑物的使用壽命。
普通混凝土是一種用途最廣泛的建筑材料，但它的極限拉伸變形值僅為1～2/萬，而收縮率卻達(dá)到4～6/萬。由于前者小于后者，普通混凝土的收縮開裂時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致滲漏、鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)的使用功能和壽命。為此，國內(nèi)外工程界在材料設(shè)計(jì)和施工技術(shù)等方面進(jìn)行了多年研究。工程實(shí)踐證明，采用膨脹劑制成膨脹混凝土，是十分理想的建筑結(jié)構(gòu)材料，將結(jié)構(gòu)承重與結(jié)構(gòu)自防水合二為一，具有優(yōu)良的自防水性能。由于膨脹劑使用方便，成本較低，具有廣闊的發(fā)展前景，這些優(yōu)點(diǎn)已被國內(nèi)外眾多的重要工程所證實(shí)，充分顯示了它的獨(dú)特技術(shù)性能和良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
王延生等人(1988年)提出的鋁酸鈣膨脹劑，其配比為45％的礬土水泥熟料，45％二水石膏，10％天然明礬石。按JC476-1998標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)，已不能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求。化學(xué)成分中規(guī)定的堿含量、氯離子大大超標(biāo)，限制膨脹率及收縮率都不能達(dá)到要求。1998年北京等地相繼規(guī)定外加劑中堿含量等重要指標(biāo)必須嚴(yán)格限制。因此，此類產(chǎn)品目前基本無市場。
本發(fā)明的目的是研制一種高效能鋁酸鈣膨脹劑，使其使用時(shí)摻量減少，膨脹率提高，具備高效能。該膨脹劑是由10-30％的高鋁熟料，40-70％的硬石膏，10-30％的煅燒高嶺土，5-20％的高鋁礦渣共同粉磨至比表面積300-400m2/kg而制成。其中所用的高鋁熟料中Al2O3含量必須大于50％，所用的硬石膏中SO3含量必須大于48％，所用的煅燒高嶺土中Al2O3含量必須大于30％,SiO2含量必須小于45％，所用的高鋁礦渣中Al2O3含量必須大于13％。下面是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例原材料化學(xué)成分(％)表1
高效能鋁酸鈣膨脹劑配比組成(％)表2
高效能鋁酸鈣膨脹劑化學(xué)成分(％) 表3
高效能鋁酸鈣膨脹劑摻入水泥制成膨脹混凝土或砂漿和水后，體系中CA首先與石膏中CaSO4作用生成水化硫鋁酸鈣，其化學(xué)反應(yīng)式為這一反應(yīng)過程伴隨水化進(jìn)程的延續(xù)與水泥同步進(jìn)行。早期生成的鈣礬石有較大的膨脹效應(yīng)，此間的膨脹能補(bǔ)償水泥石的化學(xué)減縮干燥收縮。中后期體系中的高嶺土、高鋁礦渣的活性組分繼續(xù)發(fā)揮這一作用，生成的鈣礬石補(bǔ)償水泥石的溫度收縮，極大地降低了水泥石的冷縮應(yīng)力。
高效能鋁酸鈣膨脹劑水化時(shí)形成的鈣礬石與水化氫氧化鋁凝膠同時(shí)生成，使得膨脹相與膠凝相合理匹配，即保持了適度的膨脹又保證了水泥石的強(qiáng)度。根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用，合理選擇高效能膨脹劑在水泥中的摻量，可獲得適度的體積膨脹，在鋼筋等限制條件下，導(dǎo)入0.2-0.7Ma的自應(yīng)力值，起到良好的補(bǔ)償收縮作用。鈣礬石還有填充堵塞孔隙的作用，提高了混凝土的密實(shí)性和抗?jié)B性能，大大減少了水泥石的體積收縮，從根本上改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)。
用基準(zhǔn)水泥90-94％，高效能鋁酸鈣膨脹劑6-10％，均勻混合后，按JC476-1998標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)各項(xiàng)性能，試驗(yàn)結(jié)果見表4。
高效能鋁酸鈣膨脹劑不同摻量下的物理性能 表4
在水泥中加入6-10％膨脹劑，可以制備補(bǔ)償收縮混凝土。摻量20-25％可制成2.0-3.0MPa的自應(yīng)力混凝土。
權(quán)利要求
1．一種高效能鋁酸鈣膨脹劑，其特征在于由10-30％的高鋁水泥熟料，40-70％的硬石膏，10-30％的煅燒高嶺土，5-20％的高鋁礦渣制成，其中所用的高鋁熟料中Al2O3含量必須大于50％，所用的硬石膏中SO3含量必須大于48％，所用的煅燒高嶺土中Al2O3含量必須大于30％,SiO2含量必須小于45％，所用的高鋁礦渣中Al2O3含量必須大于13％。
2．一種制造權(quán)利要求1所述的高效能鋁酸鈣膨脹劑的方法，其特征在于將所述的高鋁水泥熟料、硬石膏、煅燒高嶺土及高鋁礦渣的組成物，共同粉磨至比表面積300-400m2/kg。
全文摘要
本發(fā)明是一種混凝土(砂漿)膨脹劑。本發(fā)明所述的高效能鋁酸鈣膨脹劑是由10－30%的高鋁水泥熟料,40－70%的硬石膏,10－30%的煅燒高嶺土,5－20%的高鋁礦渣,共同粉磨至300－400m
文檔編號(hào)C04B22/06GK1320573SQ01118138
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者江云安, 劉克忠, 王顯斌 申請(qǐng)人:中國建筑材料科學(xué)研究院