本發(fā)明本發(fā)明涉及水工建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種具有內(nèi)養(yǎng)護作用的混凝土防裂抗?jié)B劑及其配制方法。

背景技術(shù)：

混凝土是當(dāng)代最主要的土木工程材料之一，廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域行業(yè)。但是，由于混凝土(尤其大體積混凝土及高強混凝土等)自身存在收縮變形的現(xiàn)象，在使用過程中往往會出現(xiàn)混凝土開裂、強度、防滲、抗侵蝕等性能降低的情況。目前市場上普遍使用膨脹劑來作為補償收縮材料來改善混凝土抗體積形變的性能，但是使用后混凝土仍存在水化熱高、收縮變形大、開裂、滲漏等現(xiàn)象，且強度大幅度的降低。同時，國內(nèi)各種類型的混凝土補償收縮材料絕大部分是利用純原料進行高溫處理，既造成了巨大的能源消耗，又給環(huán)境帶來了不同程度的影響，而且產(chǎn)品生產(chǎn)成本高、市場銷售價格昂貴。此外，國外進口產(chǎn)品雖說具有一定的防裂抗?jié)B性能，但是效果并不明顯。因此，對于混凝土建筑，特別是對于大體積混凝土、高強度的混凝土建筑(如水電大壩、軍事工程、核電工程、地鐵等)，尋找一種新型補償收縮材料，能在保證混凝土強度的前提下解決混凝土形變的問題，防止混凝土開裂和滲漏，一直是建筑科技者重大研究課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能降低混凝土水化溫升、補償體積收縮、激發(fā)膠凝體系活性而達到提高體積穩(wěn)定性、增加密實性、改善耐久性的內(nèi)養(yǎng)護型防裂抗?jié)B劑及制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰30～60份，石膏粉10～50份，氧化鎂5～50份，磷酸氫二鋁3～15份，硫酸鋁鉀3～15份，聚丙烯酸鈉0.1～1份，羥丙基甲基纖維素0.1～1份，甲基硅醇鈉0.1～1份，葡萄糖酸鈉0.1～1份。

優(yōu)選地，所述內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰35份，石膏粉20份，氧化鎂20，磷酸氫二鋁8份，硫酸鋁鉀6份，聚丙烯酸鈉0.6份，羥丙基甲基纖維素0.5份，甲基硅醇鈉0.4份，葡萄糖酸鈉0.5份。

優(yōu)選地，所述粉煤灰燒失量≤5％，以粉煤灰的總重為100％計，其中SiO₂的重量百分含量為30％～60％，Al₂O₃的重量百分含量為20％～40％。

優(yōu)選地，所述石膏粉的燒失量≤5％，以石膏粉的總重為100％計，其中CaO的重量百分含量為20％～50％，SO₃的重量百分含量為40％～70％。

優(yōu)選地，所述氧化鎂的燒失量≤5％，純度為85％～100％。

優(yōu)選地，所述聚丙烯酸鈉有效保水率為90％以上。

本發(fā)明內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑產(chǎn)品比表面積≥400m²/kg，燒失量≤5％。

本發(fā)明還公開了一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑的制備方法，包括如下步驟：按照上述內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑的配方分別稱取各組分；將上述各組分加入球磨機中，球磨時間為15～30min，即可制得內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑。

本發(fā)明內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑可作為混凝土外加劑，優(yōu)選地，所述的內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑占膠凝材料總重量的8％～12％。

本發(fā)明防裂抗?jié)B劑具有健康環(huán)保，整體抗裂性能優(yōu)異，降低混凝土水化溫升，抗?jié)B效果顯著，增強混凝土強度，提高混凝土密實性、耐久性、體積穩(wěn)定性以及激發(fā)膠凝體系活性改善混凝土施工性能等優(yōu)點。采用本發(fā)明防裂抗?jié)B劑改良后的混凝土密實度好無開裂，混凝土強度和抗?jié)B等級符合設(shè)計要求。

附圖說明

圖1絕熱溫升值對比曲線圖；

圖2齡期在360天內(nèi)干縮值對比曲線圖；

圖3齡期在90天內(nèi)膨脹應(yīng)變對比曲線圖；

圖4抗裂指數(shù)對比圖。

具體實施方式

一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰30～60份，石膏粉10～50份，氧化鎂5～50份，磷酸氫二鋁3～15份，硫酸鋁鉀3～15份，聚丙烯酸鈉0.1～1份，羥丙基甲基纖維素0.1～1份，甲基硅醇鈉0.1～1份，葡萄糖酸鈉0.1～1份。

在上述原料中，氧化鎂能夠有效減輕混凝土前期的水化熱，降低收縮變形，另一方面，由于氧化鎂具有優(yōu)秀的膨脹性能，能高效地延長膨脹時間、調(diào)整膨脹速率，有效的補償混凝土的收縮率，使得混凝土少收縮或不收縮。研究發(fā)現(xiàn)，單獨使用氧化鎂作為混凝土用防裂抗?jié)B劑，混凝土的后期膨脹量不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致混凝土開裂，而在氧化鎂中加入粉煤灰、石膏粉，三者之間能產(chǎn)生協(xié)同作用，對混凝土抗壓、拉伸性能的提高有明顯的增強作用，且后期膨脹量一直處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。優(yōu)選地，所述氧化鎂的燒失量≤5％，純度為85％～100％；優(yōu)選地，所述粉煤灰燒失量≤5％，以粉煤灰的總重為100％計，其中SiO₂的重量百分含量為30％～60％，Al₂O₃的重量百分含量為20％～40％；優(yōu)選地，所述石膏粉的燒失量≤5％，以石膏粉的總重為100％計，其中CaO的重量百分含量為20％～50％，SO₃的重量百分含量為40％～70％。

磷酸氫二鋁、硫酸鋁鉀能與混凝土中水化產(chǎn)物反應(yīng)，生產(chǎn)難溶于水的晶體填充在毛細孔隙中，形成防水層，提高混凝土抗?jié)B能力。磷酸氫二鋁、硫酸鋁鉀中鋁離子還能與混凝土中鈣離子、甲基硅酸離子形成配合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高混凝土整體抗裂能力和抗折能力，硫酸鋁鉀改善混凝土的工作性能，提高混凝土的各齡期強度、抗?jié)B性能、密實度等。

聚丙烯酸鈉能與混凝土中鈣離子形成不溶性鹽，引起分子交聯(lián)而凝膠化沉淀，增大凝膠防水層的厚度，提高混凝土耐久性，此外，聚丙烯酸鈉還能起到助膜劑、分散劑和保水劑的作用，能夠促使防水劑混合物的流動性增強，從而加快混合物的均勻速度和滲透速度，防止抗?jié)B劑不均勻產(chǎn)生的空隙，進而提高混凝土抗?jié)B性能。優(yōu)選地，所述聚丙烯酸鈉有效保水率為90％以上。

羥丙基甲基纖維素能夠使抗?jié)B劑與混凝土之間發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)，提高混凝土的粘度、抗拉能力，還能增強混凝土的保水能力和抗裂性能等。

甲基硅醇鈉摻入防水組分，通過合成與反應(yīng)在混凝土可以形成許多的膠體及結(jié)合物填充于混凝土中，堵塞了混凝土中的毛細孔隙，減少了孔隙率，提高了混凝土的密實度和抗?jié)B透能力。

葡萄糖酸鈉能增強混凝土的抗壓強度，進一步提高混凝土防裂抗?jié)B性能。

上述各組分采用最佳配比且組分之間有效結(jié)合，促使混凝土中活性成分進行優(yōu)勢互補和合理有效重組，保障了混凝土收縮補償和強度的增長，能夠在有效的保證混凝土強度的基礎(chǔ)上，提高防裂抗?jié)B性能。

優(yōu)選地，所述內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰35份，石膏粉20份，氧化鎂20份，磷酸氫二鋁8份，硫酸鋁鉀6份，聚丙烯酸鈉0.6份，羥丙基甲基纖維素0.5份，甲基硅醇鈉0.4份，葡萄糖酸鈉0.5份。

本發(fā)明內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑產(chǎn)品比表面積≥400m²/kg，燒失量≤5％。

本發(fā)明內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑可作為混凝土外加劑，優(yōu)選地，所述的內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑占膠凝材料總重量的8％～12％。

本發(fā)明還公開了一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑的制備方法，包括如下步驟：按照重量份數(shù)分別稱取各組分；將上述各組分加入球磨機中，球磨時間為15～30min，即可制得內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑。

采用上述方法制備本發(fā)明內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，經(jīng)檢測，不同配方的內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑各性能隨球磨時間變化的幅度相同，故在下述實施例中僅列舉其中一種制備方法用于制備本發(fā)明的內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，而該制備方法并不作為本發(fā)明實施例的進一步限定。

下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰35份，石膏粉20份，氧化鎂20份，磷酸氫二鋁8份，硫酸鋁鉀6份，聚丙烯酸鈉0.6份，羥丙基甲基纖維素0.5份，甲基硅醇鈉0.4份，葡萄糖酸鈉0.5份。本實施例內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑的制備方法，包括如下步驟：按照重量份數(shù)分別稱取各組分；將上述各組分加入球磨機中，球磨時間為20min，即可制得內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑。

實施例2

一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰50份，石膏粉29.4份，氧化鎂20份，磷酸氫二鋁10份，硫酸鋁鉀8份，聚丙烯酸鈉0.6份，羥丙基甲基纖維素0.8份，甲基硅醇鈉0.7份，葡萄糖酸鈉0.9份。本實施例防裂抗?jié)B劑的制備方法與實施例1相同。

實施例3

一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰50份，石膏粉25份，氧化鎂44.2份，磷酸氫二鋁10份，硫酸鋁鉀8份，聚丙烯酸鈉0.8份，羥丙基甲基纖維素0.6份，甲基硅醇鈉0.3份，葡萄糖酸鈉0.2份。本實施例防裂抗?jié)B劑的制備方法與實施例1相同。

實施例4

一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰60份，石膏粉10份，氧化鎂20份，磷酸氫二鋁10份，硫酸鋁鉀3份，聚丙烯酸鈉0.1份，羥丙基甲基纖維素0.1份，甲基硅醇鈉0.1份，葡萄糖酸鈉0.1份。本實施例防裂抗?jié)B劑的制備方法與實施例1相同。

實施例5

一種內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰30份，石膏粉30份，氧化鎂50份，磷酸氫二鋁3份，硫酸鋁鉀15份，聚丙烯酸鈉1份，羥丙基甲基纖維素1份，甲基硅醇鈉1份，葡萄糖酸鈉1份。本實施例防裂抗?jié)B劑的制備方法與實施例1相同。

對比例1

一種混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰35份，石膏粉20份，氧化鎂28份，硫酸鋁鉀6份，聚丙烯酸鈉0.6份，羥丙基甲基纖維素0.5份，甲基硅醇鈉0.4份，葡萄糖酸鈉0.5份。

對比例2

一種混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰35份，石膏粉20份，氧化鎂26份，磷酸氫二鋁8份，聚丙烯酸鈉0.6份，羥丙基甲基纖維素0.5份，甲基硅醇鈉0.4份，葡萄糖酸鈉0.5份。

對比例3

一種混凝土防裂抗?jié)B劑，按重量份數(shù)計，其原料包括：粉煤灰35份，石膏粉20份，氧化鎂20.6份，磷酸氫二鋁8份，硫酸鋁鉀6份，羥丙基甲基纖維素0.5份，甲基硅醇鈉0.4份，葡萄糖酸鈉0.5份。

將上述實施例及對比例中的防裂抗?jié)B劑摻入混凝土中，摻量占膠凝材料總重量的10％，混凝土部分性能測試結(jié)果如下：

從上述測試結(jié)果可以看出，摻入本發(fā)明實施例內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑的混凝土性能均優(yōu)于摻入對比例的混凝土。

對比例4

采用內(nèi)摻法向普通混凝土中摻入本發(fā)明實施例1防裂抗?jié)B劑，摻量占膠凝材料重量的10％，將普通混凝土作為空白對照組，分別對空白對照組及摻入本發(fā)明實施例1防裂抗?jié)B劑所得的混凝土的性能進行測試并對比，其中齡期在28天內(nèi)絕對溫升值、齡期在360天內(nèi)的干縮值以及齡期在90天內(nèi)膨脹應(yīng)變對比結(jié)果見圖1-3。

根據(jù)測試結(jié)果，采用下列公式計算混凝土抗裂指數(shù)：

注：K為抗裂指數(shù)；ε_p為極拉值，R_L為軸拉強度；G為自變；α為線性膨脹系數(shù)；T為水化熱溫升；ε_s為干縮率。

空白對照組與摻雜本發(fā)明實施例1防裂抗?jié)B劑混凝土的抗裂指數(shù)對比如圖4所示。

發(fā)明人還將本發(fā)明防裂抗?jié)B劑用于替代粉煤灰/磷渣粉所得的混凝土的性能進行了大量長期監(jiān)測與實踐，經(jīng)檢驗發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)達到或者超過國家標(biāo)準(zhǔn)，將本發(fā)明產(chǎn)品用于混凝土中其優(yōu)點是顯而易見的，本發(fā)明防裂抗?jié)B劑具有以下優(yōu)點：

(1)改善拌合物性能：改善混凝土拌合物的粘聚性和抗分離性，減少泌水，提高混凝土澆筑密實度。摻入混凝土中，替代粉煤灰等優(yōu)質(zhì)摻合料，增加或減少用水量在(-2～2)kg/m³范圍。

(2)降低水化熱：降低膠凝材料早期水化熱，降低混凝土絕熱溫升值，推遲溫升峰值出現(xiàn)時間，從而簡化溫控措施、降低溫控成本。替代水泥或粉煤灰，7d水化熱可分別降低(30～60)kJ/m³和(0～10)kJ/m³，混凝土28d絕熱溫升可降低(1.5～3.0)℃。

(3)提高強度：激發(fā)混合材、摻合料活性，提高混凝土后期強度，尤其是后期劈拉強度、軸拉強度和極限拉伸值。替代粉煤灰，混凝土90d抗壓強度、劈拉強度、軸拉強度和極限拉伸值可分別提高0～15％、8％～35％、5％～25％和2～15％。

(4)改善耐久性：改善混凝土孔結(jié)構(gòu)，增強混凝土密實度，提高混凝土抗凍融、抗?jié)B性和耐腐蝕性等長期耐久性能，其中90d抗?jié)B等級可提高W2以上。

(5)減少干縮：可顯著降低混凝土各齡期的干縮值，減少因干燥引起的表面裂縫。替代粉煤灰或磷渣粉，混凝土360d齡期干縮值可分別降低(10～70)×10^-6和(30～90)×10^-6。

(6)補償收縮：自生體積變形表現(xiàn)為微膨脹，膨脹起止時間、膨脹量可控，膨脹量回落值可控在較小范圍，有效補償混凝土體積收縮，顯著改善大體積混凝土的體積穩(wěn)定性。相對普通防裂抗?jié)B劑的混凝土，摻內(nèi)養(yǎng)護型防裂抗?jié)B劑的混凝土自生體積變形在15天后其膨脹值還能保持在(30～120)×10^-6范圍，提供后期水化需要的水分；膨脹峰值出現(xiàn)在14d以前，在60d～120d齡期內(nèi)達到穩(wěn)定，且膨脹回落值不大于30×10^-6。

(7)提高綜合抗裂能力：改善復(fù)合膠凝材料的砂漿脆性系數(shù)，顯著提高大體積混凝土的抗裂性能。

(8)施工方便：為滿足施工操作要求，內(nèi)養(yǎng)護型混凝土防裂抗?jié)B劑作為混凝土外加劑，在施工過程中可直接采用內(nèi)摻法或外摻法進行拌合。

(9)無毒環(huán)保：本發(fā)明內(nèi)養(yǎng)護型防裂抗?jié)B劑為無毒無味的粉狀材料，健康環(huán)保。易于施工。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。