本發(fā)明涉及混凝土膨脹，具體地，涉及一種淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑及其制備方法以及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

混凝土在凝結(jié)的初期和水化過程中，都會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶化合物，由于結(jié)晶化合物比原材料體積小，所以會(huì)導(dǎo)致混凝土體積收縮，當(dāng)收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，便產(chǎn)生混凝土開裂。

混凝土膨脹劑是在混凝土開始收縮時(shí)或在開始收縮前產(chǎn)生微膨脹，給混凝土構(gòu)件施加壓應(yīng)力，用以抵消、消弱或平衡由于收縮而導(dǎo)致的拉應(yīng)力，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力最小、防止裂紋出現(xiàn)、避免開裂的目的。

目前市場上膨脹劑大多是用煅燒高嶺土、明礬石、地開石、鋁礦渣、鋁酸鈣熟料或硫鋁酸鈣熟料與石膏配制的鈣礬石類膨脹劑，存在膨脹能低、膨脹速率與混凝土凝結(jié)核水化反應(yīng)速率不匹配、摻量大、堿含量高易引起堿骨料反應(yīng)等不利因素；以cao為主要成分的氧化鈣類膨脹劑，存在膨脹速度過快、膨脹時(shí)間短、膨脹與混凝土收縮速率不協(xié)調(diào)、不易保存等缺點(diǎn)；以mgo為主要成分的氧化鎂類膨脹劑，存在膨脹速度過慢，膨脹開始時(shí)間遠(yuǎn)落后于混凝土收縮開始時(shí)間，無法起到抗裂作用等弊端。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑及其制備方法以及應(yīng)用，該淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑具有膨脹能高、性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)而使得其能夠應(yīng)用于混凝土中，并且該制備方法具有工序簡單和原料易得的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑的制備方法，包括：

1）將粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石進(jìn)行煅燒以制得煅燒混合物；

2）將煅燒混合物與水混合，接著進(jìn)行陳化，然后置于密閉的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)、過濾取濾餅、干燥以制得水熱固化物；

3）將水熱固化物進(jìn)行煅燒以制得前驅(qū)體；

4）將前驅(qū)體、聚乙烯基吡咯烷酮、水、環(huán)糊精和淀粉進(jìn)行接觸反應(yīng)，然后過濾取濾餅、干燥以制得淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑。

本發(fā)明還提供了一種淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑，該淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑通過上述的制備方法制備而得。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種如上述的淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑在混凝土中的應(yīng)用。

在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明首先通過對(duì)粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石進(jìn)行煅燒，接著陳化、水熱反應(yīng)、干燥制得前驅(qū)體，然后通過環(huán)糊精、淀粉、聚乙烯基吡咯烷酮對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行改性進(jìn)而使得淀粉能夠進(jìn)入前驅(qū)體的片層縫隙中，然后環(huán)糊精能夠順利地包裹淀粉，由此使得該膨脹劑在使用過程中，不僅前驅(qū)體能夠進(jìn)行有效地膨脹，同時(shí)環(huán)糊精有能夠有效地控制該膨脹劑膨脹速率進(jìn)而使得其能夠具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。并且，該制備方法具有工序簡單和原料易得的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑的制備方法，包括：

1）將粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石進(jìn)行煅燒以制得煅燒混合物；

2）將煅燒混合物與水混合，接著進(jìn)行陳化，然后置于密閉的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)、過濾取濾餅、干燥以制得水熱固化物；

3）將水熱固化物進(jìn)行煅燒以制得前驅(qū)體；

4）將前驅(qū)體、聚乙烯基吡咯烷酮、水、環(huán)糊精和淀粉進(jìn)行接觸反應(yīng)，然后過濾取濾餅、干燥以制得淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑。

在上述制備方法的步驟1）中，各物料的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，步驟1）中，粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石的重量比為100：18-22：9-14：7-9。

在上述制備方法的步驟1）中，煅燒的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，在步驟1）中，煅燒至少滿足以下條件：煅燒溫度為1150-1200℃，煅燒時(shí)間為8-10h。

在上述制備方法的步驟2）中，原料的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，在步驟2）中，煅燒混合物與水的重量比為1：1.5-2。

在上述制備方法的步驟2）中，陳化的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，在步驟2）中，陳化至少滿足以下條件：陳化溫度為35-40℃，陳化時(shí)間為24-36h。

在上述制備方法的步驟2）中，水熱反應(yīng)的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，水熱反應(yīng)至少滿足以下條件：反應(yīng)溫度為80-100℃，反應(yīng)時(shí)間為6-10h。

在上述制備方法的步驟2）中，干燥的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，干燥至少滿足以下條件：干燥溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為5-7h。

在上述制備方法的步驟3）中，煅燒的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，在步驟3）中，煅燒至少滿足以下條件：煅燒溫度為450-550℃，煅燒時(shí)間為4-7h。

在上述制備方法的步驟4）中，各物料的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，在步驟4）中，前驅(qū)體、聚乙烯基吡咯烷酮、水、環(huán)糊精、淀粉的重量比為100：6-9：150-200：1-3：15-25。

在上述制備方法的步驟4）中，接觸反應(yīng)的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇，但是為了進(jìn)一步提高制得的膨脹劑的膨脹能高和穩(wěn)定性，優(yōu)選地，接觸反應(yīng)至少滿足以下條件：反應(yīng)溫度為15-35℃，反應(yīng)時(shí)間為6-8h。

本發(fā)明還提供了一種淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑，該淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑通過上述的制備方法制備而得。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種如上述的淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑在混凝土中的應(yīng)用。

以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

1）將粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石按照100：20：12：8的重量比于1180℃下煅燒9h以制得煅燒混合物；

2）將煅燒混合物與水按照1：1.8的重量比混合，接著于38℃下陳化30h，然后置于密閉、90℃的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)8h、過濾取濾餅、于110℃下干燥6h以制得水熱固化物；

3）將水熱固化物于500℃下煅燒5h以制得前驅(qū)體；

4）將前驅(qū)體、聚乙烯基吡咯烷酮、水、環(huán)糊精和淀粉按照100：7：180：2：20的重量比于25℃下接觸反應(yīng)7h，然后過濾取濾餅、干燥以制得淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑a1。

實(shí)施例2

1）將粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石按照100：18：9：7的重量比于1150℃下煅燒8h以制得煅燒混合物；

2）將煅燒混合物與水按照1：1.5的重量比混合，接著于35℃下陳化24h，然后置于密閉、80℃的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)6h、過濾取濾餅、于100℃下干燥5h以制得水熱固化物；

3）將水熱固化物于450℃下煅燒4h以制得前驅(qū)體；

4）將前驅(qū)體、聚乙烯基吡咯烷酮、水、環(huán)糊精和淀粉按照100：6：150：1：15的重量比于15℃下接觸反應(yīng)6h，然后過濾取濾餅、干燥以制得淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑a2。

實(shí)施例3

1）將粉煤灰、高嶺土、石灰石和石膏石按照100：22：14：9的重量比于1200℃下煅燒10h以制得煅燒混合物；

2）將煅燒混合物與水按照1：2的重量比混合，接著于40℃下陳化36h，然后置于密閉、100℃的條件下進(jìn)行水熱反應(yīng)10h、過濾取濾餅、于120℃下干燥7h以制得水熱固化物；

3）將水熱固化物于550℃下煅燒7h以制得前驅(qū)體；

4）將前驅(qū)體、聚乙烯基吡咯烷酮、水、環(huán)糊精和淀粉按照100：9：200：3：25的重量比于35℃下接觸反應(yīng)8h，然后過濾取濾餅、干燥以制得淀粉改性粉煤灰基混凝土膨脹劑a3。

對(duì)比例1

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得膨脹劑b1，不同的是，步驟3）中未使用聚乙烯基吡咯烷酮。

對(duì)比例2

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得膨脹劑b2，不同的是，步驟3）中未使用環(huán)糊精。

對(duì)比例3

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得膨脹劑b3，不同的是，步驟3）中未使用淀粉。

對(duì)比例4

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得膨脹劑b4，不同的是，步驟3）中未使用環(huán)糊精和淀粉。

對(duì)比例5

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得膨脹劑b5，不同的是，步驟3）中未使用聚乙烯基吡咯烷酮和淀粉。

對(duì)比例6

按照實(shí)施例1的方法進(jìn)行制得膨脹劑b6，不同的是，步驟3）中未使用聚乙烯基吡咯烷酮、環(huán)糊精和淀粉。

應(yīng)用例1

參照混凝土膨脹劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)jc476-2001，檢測上述膨脹劑對(duì)水泥膠砂干燥收縮的抑制效果，其中，水膠比為0.35，膨脹劑的用量為8%，具體結(jié)果見表1。

表1

通過上述實(shí)施例、對(duì)比例和應(yīng)用例可知，本發(fā)明提供的膨脹劑在混凝土中具有優(yōu)異的膨脹能力和穩(wěn)定性。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。