本發(fā)明創(chuàng)造屬于外加劑領(lǐng)域，尤其是涉及一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑。

背景技術(shù)：

收縮變形是水泥基材料一個重要特性，在初凝階段：水泥基灌漿材料、橋梁孔道壓漿材料、裝配式建筑中的套筒灌漿材料等在塑性階段就產(chǎn)生了明顯的體積收縮。塑性階段收縮變形主要是由毛細(xì)管壓力收縮、塑性沉降收縮、早期化學(xué)收縮和早期自收縮等引起。水泥基材料的塑性階段的收縮會影響材料的充盈程度，影響灌漿性能，留下孔隙使設(shè)備或鋼筋過早銹蝕，影響工程質(zhì)量。

對于塑性階段補償收縮，目前有兩種方式，其一是非產(chǎn)生氣體方式，如生石灰或石膏類，但這類不是很穩(wěn)定，膨脹效率也不高，對流動性能有影響。另一種就是靠產(chǎn)生氣體方式。目前的塑性膨脹劑產(chǎn)生氣體的速度和穩(wěn)定性不能有效控制，因此無法有效的補償水泥基材料整個塑性階段的收縮。通常前期產(chǎn)生氣體速度過快能夠補償水泥基材料的收縮，后期產(chǎn)生速度不能補償材料的收縮，造成材料先膨脹后收縮的效果，無法滿足水泥基材料對體積微膨脹性能的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種補償水泥材料塑性階段收縮的高性能復(fù)合膨脹劑，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用多種膨脹源復(fù)合技術(shù)有效補償水泥基材料整個塑性階段的收縮。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，包括按重量份計的如下組分：過氧化鈉10～20份、過氧化鈣15份～25份、改性過氧化鈉10份～25份、改性過氧化鈣15份～30份。

進一步的，所述復(fù)合膨脹劑還包括粉末瀝青5份～30份。

進一步的，所述復(fù)合膨脹劑還包括消泡劑5份～10份。

更進一步的，所述過氧化鈉和所述過氧化鈣的研磨細(xì)度為100～200目。

更進一步的，所述改性過氧化鈉由過氧化鈉及包覆于所述過氧化鈉表面的改性材料組成；所述改性過氧化鈣由過氧化鈣及包覆于所述過氧化鈣表面的改性材料制成；所述改性材料為聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醋酸酯、聚乙二醇、聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸衍生物中的一種或幾種。

更進一步的，所述粉末瀝青為乳化瀝青經(jīng)噴霧干燥后形成的平均粒徑為100μm的粉末。

更進一步的，所述消泡劑為硅聚醚類消泡劑。

進一步的，所述改性過氧化鈉及所述改性過氧化鈣的制備方法包括如下步驟：將過氧化鈉或過氧化鈣粉末加入到質(zhì)量濃度為10％～20％的改性材料溶液中，加熱至沸騰，回流20～50min后過濾干燥，得到目標(biāo)產(chǎn)物；

其中，在制備改性過氧化鈉或改性過氧化鈣時，選用的改性材料溶液(如聚醋酸乙烯酯的乙酸乙酯溶液)的濃度不同，所制備的改性過氧化鈉和改性過氧化鈣在補償水泥基材料塑性階段收縮時產(chǎn)生氣體的速度不同。

進一步的，所述改性材料溶液中的溶質(zhì)和溶劑分別為聚醋酸乙烯酯和乙酸乙酯或聚乙二醇和甲醇。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明所述的復(fù)合膨脹劑含有多種膨脹源，利用多種膨脹源復(fù)合技術(shù)有效補償水泥基材料整個塑性階段的收縮。其中過氧化鈉和過氧化鈣用于補償中前期塑性收縮，改性過氧化鈉和改性過氧化鈣用于補償中后期收縮，多種膨脹源協(xié)同作用能夠充分補償水泥基材料整個塑性階段的收縮。過氧化鈉產(chǎn)生氧氣的速度高于過氧化鈣，因此一定目數(shù)和比例的兩種物質(zhì)協(xié)同作用可以用于補償水泥基材料塑性階段中前期階段的體積收縮。改性過氧化鈉和改性過氧化鈣在水泥基材料中產(chǎn)生氣體的速度遠(yuǎn)小于過氧化鈉及過氧化鈣，兩種物質(zhì)用于補償水泥基材料中后期收縮。

(2)本發(fā)明所述的復(fù)合膨脹劑中采用的粉末瀝青能夠降低水泥基材料塑性階段水分的揮發(fā)，在塑性階段與過氧化鈉和過氧化鈣協(xié)同作用，可以有效的控制補償水泥基材料塑性階段的體積收縮，降低水泥基材料硬化后的彈性模量，增加耐腐蝕性能。

(3)本發(fā)明所述的復(fù)合膨脹劑中采用的硅聚醚類消泡劑可以有效的消除水泥基材料在攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡，消除部分過氧化鈉、過氧化鈣以及改性過氧化鈉和改性過氧化鈣產(chǎn)生的較大的氣泡，確保產(chǎn)生氣泡的均勻性及一致性。

附圖說明

圖1為實施例1～3及對比例1所述水泥基壓漿材料在塑性階段的時間-自由膨脹度曲線；

圖2為實施例4及對比例2所述水泥基灌漿材料在塑性階段的時間-豎向膨脹度曲線。

具體實施方式

除有定義外，以下實施例中所用的技術(shù)術(shù)語具有與本發(fā)明創(chuàng)造所屬領(lǐng)域技術(shù)人員普遍理解的相同含義。以下實施例中所用的試驗試劑，如無特殊說明，均為常規(guī)生化試劑；所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下面結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。

實施例1

本發(fā)明涉及補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，本實施例典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉0.4％；加水量為材料總重量的28％；

其中，所述的復(fù)合膨脹劑，包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入10份改性過氧化鈉，15份改性過氧化鈣，30份粉末瀝青，10份硅聚醚消泡劑；

所述改性過氧化鈉是將過氧化鈉加入到濃度為10％的聚醋酸乙烯酯的乙酸乙酯溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得；所述改性過氧化鈣是將過氧化鈣加入到濃度為15％的聚醋酸乙烯酯的乙酸乙酯溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得；

實施例2

本發(fā)明涉及補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，本實施例典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉0.4％；加水量為材料總重量的28％；

其中，所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入10份改性過氧化鈉，15份改性過氧化鈣，400目40份的重鈣粉；

所述改性過氧化鈉及改性過氧化鈣的制備方法與實施例1中的相同。

實施例3

本發(fā)明涉及補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，本實施例典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉0.4％；加水量為材料總重量的28％；

其中，所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入10份改性過氧化鈉，15份改性過氧化鈣，30份粉末瀝青，400目10份的重鈣粉；

所述改性過氧化鈉及改性過氧化鈣的制備方法與實施例1中的相同。

對比例1

本實施例典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉0.4％；加水量為材料總重量的28％；

其中，所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目25份的過氧化鈉、200目35份的過氧化鈣、400目的40份的重鈣粉；所述重鈣粉為配平用惰性填料。

在實施例1～3及對比例1中所述CSA膨脹劑為硫鋁酸鈣型混凝土膨脹劑，用于補償孔道壓漿料硬化后體積收縮；所述減水劑為聚羧酸型減水劑；所述重鈣粉粒徑為400目。

實施例1～3及對比例1的材料性能如表1所示：

表1

由表1可知，實施例1～3和對比例1均滿足JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求，但膨脹效果不同。加入本發(fā)明所述的復(fù)合膨脹劑，對于除膨脹性能外的其他性能指標(biāo)影響較小，不會對其他性能造成不利影響，保證成型后的壓漿材料各項指標(biāo)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

如圖1所示，對比例1為過氧化鈣和過氧化鈉的復(fù)合膨脹劑，在補償壓漿材料整個塑性階段的收縮過程中，呈現(xiàn)出中早期快速膨脹，然后體積有所倒縮后趨于穩(wěn)定。雖然達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，但存在充盈度問題，容易造成施工質(zhì)量問題；

實施例2為過氧化鈉、過氧化鈣以及改性過氧化鈉和過氧化鈣的復(fù)合膨脹劑，由圖1可知，能夠有效補償壓漿材料整個階段的收縮，通過過氧化鈉、過氧化鈣以及改性過氧化鈣和過氧化鈉的協(xié)同作用，在中前期通過過氧化鈉和過氧化鈣補償中前期收縮，在中后期通過改性的過氧化鈉和過氧化鈣補償收縮；

實施例3所用的復(fù)合膨脹劑在實例2的基礎(chǔ)上加入粉末瀝青，由圖1可知，對壓漿材料在塑性階段的收縮補償較實施例2更為平穩(wěn)，粉末瀝青的加入減少了塑性階段的水分揮發(fā)，在相同的塑性源膨脹劑條件下，具有更好的補償效應(yīng)；

實施例1所用的復(fù)合膨脹劑在實例3基礎(chǔ)上加入了硅聚醚消泡劑，在對塑性階段收縮的補償中，膨脹過程更加平穩(wěn)，硅聚醚消泡劑消除了攪拌過程產(chǎn)生的氣泡和塑性膨脹源產(chǎn)生的部分的氣泡，使得壓漿材料整個塑性階段的微膨脹更加均勻一致，在圖1中呈現(xiàn)出線條平緩上升后趨于穩(wěn)定。

實施例4

本實例典型應(yīng)用為裝配式建筑用套筒灌漿材料，所述裝配式建筑用套筒灌漿材料由以下原料在常溫下按重量比配制而成：P·O42.5硅酸鹽水泥45％、0.6以下連續(xù)級配石英砂50％、CSA膨脹劑3％、復(fù)合膨脹劑0.6％、減水劑0.4％、重鈣粉為1％。加水量為材料總重量的12.5％。

其中，所述的復(fù)合膨脹劑，包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入10份改性過氧化鈉，15份改性過氧化鈣，30份粉末瀝青，10份硅聚醚消泡劑；

所述改性過氧化鈉是將過氧化鈉加入到濃度為10％的聚醋酸乙烯酯的乙酸乙酯溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得；所述改性過氧化鈣是將過氧化鈣加入到濃度為15％的聚醋酸乙烯酯的乙酸乙酯溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得；

所述CSA膨脹劑為硫鋁酸鈣型混凝土膨脹劑，用于補償孔道灌漿料硬化后體積收縮；所述減水劑為聚羧酸型減水劑；所述重鈣粉的粒徑為400目。

對比例2

本實例典型應(yīng)用為水泥基灌漿材料，所述水泥基灌漿材料由以下原料在常溫下按重量比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥45％、4.75以下連續(xù)級配石英砂50％、UEA型膨脹劑4％、復(fù)合膨脹劑0.5％、減水劑0.3％、重鈣粉為0.2％。加水量為材料總重量的12％；

其中，所述的復(fù)合膨脹劑，包括按重量份計的如下組分：200目25份的過氧化鈉、200目35份的過氧化鈣、400目的40份的重鈣粉；所述重鈣粉為配平用惰性填料；

所述UEA型膨脹劑為市售混凝土膨脹劑，用于補償水泥基灌漿材料硬化后體積收縮；所述減水劑為聚羧酸型減水劑；所述重鈣粉粒徑為400目。

實施例4及對比例2的材料性能如表2所示：

表2

由表2可知，實施例4和對比例2均滿足GB/T 50448-2015水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范。加入本發(fā)明所述的復(fù)合膨脹劑，不會對其他性能造成不利影響，保證成型后的壓漿材料各項指標(biāo)符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。

如圖2所示，對比例2的膨脹源為過氧化鈉和過氧化鈣混合物，在補償灌漿材料整個塑性階段的收縮過程中，呈現(xiàn)出中早期快速膨脹，然后體積有所倒縮后趨于穩(wěn)定，其中，在40分鐘左右達(dá)到最大膨脹數(shù)值0.61％，然后體積發(fā)生收縮，3h的豎向膨脹率為0.46％，水泥基灌漿材料中的UEA膨脹劑發(fā)生反應(yīng)補償后期非塑性收縮，24h于3h的豎向膨脹率的差值為0.02％。雖然達(dá)到了規(guī)范要求，但由于存在體積倒縮現(xiàn)象導(dǎo)致灌漿料填充不夠密實，充盈度存在問題；

實施例4的膨脹源額外加入了改性過氧化鈣、改性過氧化鈉、粉末瀝青和消泡劑兩種助劑，在多種膨脹源和兩種外加劑的作用下，不僅僅達(dá)到了規(guī)范要求，同時對水泥基灌漿材料的整個塑性階段的收縮都能夠進行有效的補償，體積變化呈現(xiàn)微膨脹正向增加的變化趨勢，在圖2中呈現(xiàn)隨時間增加，豎向膨脹平緩上升后趨于穩(wěn)定，膨脹過程均勻、平穩(wěn)，補償效應(yīng)更好。

實施例5

本實施例涉及一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉為0.4％；加水量為材料總重量的28％；

所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入10份改性過氧化鈉，15份改性過氧化鈣，30份粉末瀝青，10份硅聚醚消泡劑；

所述改性過氧化鈉是將過氧化鈉加入到濃度為10％的聚乙二醇的甲醇溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得；所述改性過氧化鈣是將過氧化鈣加入到濃度為15％的聚乙二醇的甲醇溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得。

實施例6

本實施例涉及一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉為0.4％；加水量為材料總重量的28％；

所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入15份改性過氧化鈉，20份改性過氧化鈣，30份粉末瀝青，10份硅聚醚消泡劑；所述改性過氧化鈉及所述改性過氧化鈣與實施例5中的相同。

實施例7

本實施例涉及一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉為0.4％；加水量為材料總重量的28％；

所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入25份改性過氧化鈉，30份改性過氧化鈣，20份粉末瀝青，10份硅聚醚消泡劑；

所述改性過氧化鈉及所述改性過氧化鈣與實施例5中的相同。

實施例8

本實施例涉及一種補償水泥材料塑性階段收縮的復(fù)合膨脹劑，典型應(yīng)用為橋梁孔道壓漿料，所述橋梁孔道壓漿料由以下原料在常溫下按重量百分比配制而成：P·O42.5普通硅酸鹽水泥85％、CSA膨脹劑8％、復(fù)合膨脹劑1％、減水劑0.6％、重鈣粉為0.4％；加水量為材料總重量的28％；

所述復(fù)合膨脹劑包括按重量份計的如下組分：200目的15份的過氧化鈉與200目20份的過氧化鈣混合后，加入10份改性過氧化鈉，15份改性過氧化鈣，30份粉末瀝青，10份硅聚醚消泡劑；

所述改性過氧化鈉是將過氧化鈉加入到濃度為15％的聚乙二醇的甲醇溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得；所述改性過氧化鈣是將過氧化鈣加入到濃度為20％的聚乙二醇的甲醇溶液中，加熱至沸騰，回流30min后過濾干燥而得。

經(jīng)檢測實施例5～8中的性能指標(biāo)均滿足JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范要求(檢測數(shù)據(jù)與表1及圖1中實施例1結(jié)果相近，此處不再列出)，同時均能夠有效補償壓漿材料整個塑性階段的收縮，整個塑性階段的微膨脹平緩而均勻。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。