本发明公开了一种抗干燥收缩型混凝土膨胀剂的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术：
现代建筑物多属于大体积混凝土结构，浇筑后，水泥产生的水化热常使混凝土内部温度比周围环境高20～30℃以上，由于热量不能快速散发，使混凝土在冷缩时产生温度收缩应力，再伴随着干燥收缩、化学减缩等收缩，在混凝土内部产生较大的收缩拉应力，如果拉应力超过了混凝土的抗拉强度，就会使混凝土产生裂纹，严重的将出现基础贯穿裂缝，因此，混凝土结构的开裂问题成为人们关注的热点。
混凝土膨胀剂是一种在水泥凝结硬化过程中混凝土（包括砂浆及净浆）产生可控膨胀，减少收缩的外加剂。现在主流膨胀剂主要包括氧化钙类膨胀剂、硫铝酸钙类膨胀剂以及复合型膨胀剂。无论何种膨胀剂，其膨胀机理都在于通过溶解析晶或吸水肿胀，形成膨胀源，使混凝土产生膨胀效果，即膨胀剂在混凝土内部参与反应，形成膨胀产物，产生体积变形。无论是溶解析晶还是吸水肿胀理论，其关键在于水的存在，即混凝土内部相对湿度。
实验研究表明，掺膨胀剂混凝土在饱水状态下具有良好的膨胀性能，可以抑制收缩开裂，随着混凝土内部相对湿度的降低，其膨胀效果劣化严重。因此，充足的水分供给，是保证膨胀剂发挥膨胀效果的关键所在，在膨胀剂的应用过程中特别强调了浇筑后的饱水养护措施。然而，由于工地施工现场环境复杂，加上工程管理的漏洞疏忽，很多混凝土都无法满足养护条件，在缺乏充足的养护水分的情况下，混凝土内部湿度下降明显，干燥收缩加剧，膨胀剂很难发挥其应有的补偿收缩效果，且现有混凝土膨胀剂膨胀率偏低，不能与混凝土的强度发展相适应，导致混凝土存在收缩开裂的风险，所以抗干燥收缩混凝土膨胀剂应运而生。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题：针对现有的混凝土膨胀剂在使用后需要饱水养护，在无充足养护水分的情况下，混凝土内部湿度下降明显，干燥收缩加剧，膨胀剂很难发挥其应有的补偿收缩效果缺陷，提供一种通过废弃苹果渣制备吸水凝胶粉并吸附至微孔煅烧粉末颗粒中，通过吸水并缓释蒸发，阻止混凝土内部快速干燥收缩的方法，本发明通过将废弃苹果渣碱化处理并聚合制备吸水凝胶颗粒，再与粉煤灰与高炉矿渣煅烧后制备得复合颗粒复合，随后冷压、活化，通过微孔颗粒负载吸水凝胶树脂，在混凝土加水养护期间吸收水分并在干燥条件下缓释蒸发，有效防止混凝土因干燥而快速收缩的问题，本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂适应性强、补偿收缩效果好，且膨胀率较高，膨胀速率能够与混凝土的强度发展相适应，有效提高了混凝土的抗压、抗折强度，具有广泛的应用空间。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）收集废弃苹果渣，将其洗净后真空冷冻干燥，收集得干燥苹果渣，将其置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，过70～80目筛，得苹果渣粉末，按重量份数计，分别称量45～50份质量分数20%乙醇溶液、20～25份苹果渣粉末和30～40份质量分数20%氢氧化钠溶液，在200～300W下超声分散10～15min，在室温下静置3～5h，制备得碱化苹果渣分散液；
（2）按重量份数计，分别称量10～15份氯乙酸、3～5份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、25～30份上述制备的碱化苹果渣分散液置于烧杯中，在78～80℃下水浴加热45～60min，随后用冰醋酸调节pH至7.0，在2500～3000r/min下离心分离10～15min，收集下层沉淀并用无水乙醇洗涤3～5次，随后真空冷冻干燥并碾磨，制备得干燥吸水凝胶颗粒，备用；
（3）按质量比1:1，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h，随后过120～130目筛，收集得混合球磨粉末，将混合粉末置于150～200℃马弗炉中，保温预热15～20min后，按10℃/min升温至800～1000℃，保温煅烧1～2h后，停止加热并静置冷却至室温，制备得煅烧混合粉末；
（4）按质量比1:5，将步骤（2）制备的干燥吸水凝胶颗粒与上述制备的煅烧混合粉末搅拌混合，制备得复合吸水混合粉末，随后将复合吸水混合粉末置于模具中，在20～30℃、5～10MPa条件下，冷压处理5～10min，待冷压完成后，将其置于100～120℃马弗炉中，保温活化处理3～5h，待保温活化完成后，静置冷却至室温，碾磨收集即可制备得一种抗干燥收缩型混凝土膨胀剂。
本发明的应用方法是：首先根据质量比5:2:10:1，将砂、水泥、石子、水依次放入混凝土搅拌车中搅拌，随后加入本发明制得的混凝土膨胀剂混合均匀，控制混凝土膨胀剂添加量为水泥用量的8%，搅拌80～120s，再利用常规浇筑方式将混凝土倒入模板浇筑成形，最后养护14～18天，拆除模板即可。经检测，本添加本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂后，混凝土初凝时间为160～180min，终凝时间为200～210min，在水中养护7天限制膨胀率达0.085～0.092%，转入空气中存放28天时的限制膨胀率为0.021～0.023%，抗压强度7天达42～45MPa，28天为56～60MPa，抗折强度28天达8～10MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限较普通混凝土提高了8～10年，同时本发明混凝土膨胀剂储存方便，在通风阴凉的室内，有效期达20～24个月。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂具有优异的膨胀性能，在干燥环境下仍能进行水化反应，产生体积膨胀，抑制干燥收缩，从而使混凝土各龄期产生的收缩均能得到同步补偿，有效提高了混凝土中后期的强度，延长其凝结时间；
（2）本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂具有优异高抗裂防渗性，避免混凝土抗裂防渗性能不够造成渗漏积水无法使用的隐患，同时改善了混凝土工作性能和耐久性能，具有较好的应用前景。
具体实施方式
首先收集废弃苹果渣，将其洗净后真空冷冻干燥，收集得干燥苹果渣，将其置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，过70～80目筛，得苹果渣粉末，按重量份数计，分别称量45～50份质量分数20%乙醇溶液、20～25份苹果渣粉末和30～40份质量分数20%氢氧化钠溶液，在200～300W下超声分散10～15min，在室温下静置3～5h，制备得碱化苹果渣分散液；随后按重量份数计，分别称量10～15份氯乙酸、3～5份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、25～30份上述制备的碱化苹果渣分散液置于烧杯中，在78～80℃下水浴加热45～60min，随后用冰醋酸调节pH至7.0，在2500～3000r/min下离心分离10～15min，收集下层沉淀并用无水乙醇洗涤3～5次，随后真空冷冻干燥并碾磨，制备得干燥吸水凝胶颗粒，备用；再按质量比1:1，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h，随后过120～130目筛，收集得混合球磨粉末，将混合粉末置于150～200℃马弗炉中，保温预热15～20min后，按10℃/min升温至800～1000℃，保温煅烧1～2h后，停止加热并静置冷却至室温，制备得煅烧混合粉末；最后按质量比1:5，将上述步骤制备的干燥吸水凝胶颗粒与上述制备的煅烧混合粉末搅拌混合，制备得复合吸水混合粉末，随后将复合吸水混合粉末置于模具中，在20～30℃、5～10MPa条件下，冷压处理5～10min，待冷压完成后，将其置于100～120℃马弗炉中，保温活化处理3～5h，待保温活化完成后，静置冷却至室温，碾磨收集即可制备得一种抗干燥收缩型混凝土膨胀剂。
实例1
首先收集废弃苹果渣，将其洗净后真空冷冻干燥，收集得干燥苹果渣，将其置于球磨罐中，在350r/min下球磨3h，过70目筛，得苹果渣粉末，按重量份数计，分别称量45份质量分数20%乙醇溶液、20份苹果渣粉末和30份质量分数20%氢氧化钠溶液，在200W下超声分散10min，在室温下静置3h，制备得碱化苹果渣分散液；随后按重量份数计，分别称量10份氯乙酸、3份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、25份上述制备的碱化苹果渣分散液置于烧杯中，在78℃下水浴加热45min，随后用冰醋酸调节pH至7.0，在2500r/min下离心分离10min，收集下层沉淀并用无水乙醇洗涤3次，随后真空冷冻干燥并碾磨，制备得干燥吸水凝胶颗粒，备用；再按质量比1:1，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合，在350r/min下球磨3h，随后过120目筛，收集得混合球磨粉末，将混合粉末置于150℃马弗炉中，保温预热15min后，按10℃/min升温至800℃，保温煅烧1h后，停止加热并静置冷却至室温，制备得煅烧混合粉末；最后按质量比1:5，将上述步骤制备的干燥吸水凝胶颗粒与上述制备的煅烧混合粉末搅拌混合，制备得复合吸水混合粉末，随后将复合吸水混合粉末置于模具中，在20℃、5MPa条件下，冷压处理5min，待冷压完成后，将其置于100℃马弗炉中，保温活化处理3h，待保温活化完成后，静置冷却至室温，碾磨收集即可制备得一种抗干燥收缩型混凝土膨胀剂。
本实例操作简便，使用时，首先根据质量比5:2:10:1，将砂、水泥、石子、水依次放入混凝土搅拌车中搅拌，随后加入本发明制得的混凝土膨胀剂混合均匀，控制混凝土膨胀剂添加量为水泥用量的8%，搅拌80s，再利用常规浇筑方式将混凝土倒入模板浇筑成形，最后养护14天，拆除模板即可。经检测，本添加本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂后，混凝土初凝时间为160min，终凝时间为200min，在水中养护7天限制膨胀率达0.085%，转入空气中存放28天时的限制膨胀率为0.021%，抗压强度7天达42MPa，28天为56MPa，抗折强度28天达8MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限较普通混凝土提高了8年，同时本发明混凝土膨胀剂储存方便，在通风阴凉的室内，有效期达20个月。
实例2
首先收集废弃苹果渣，将其洗净后真空冷冻干燥，收集得干燥苹果渣，将其置于球磨罐中，在375r/min下球磨4h，过75目筛，得苹果渣粉末，按重量份数计，分别称量48份质量分数20%乙醇溶液、23份苹果渣粉末和35份质量分数20%氢氧化钠溶液，在250W下超声分散13min，在室温下静置4h，制备得碱化苹果渣分散液；随后按重量份数计，分别称量13份氯乙酸、4份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、28份上述制备的碱化苹果渣分散液置于烧杯中，在79℃下水浴加热53min，随后用冰醋酸调节pH至7.0，在2750r/min下离心分离13min，收集下层沉淀并用无水乙醇洗涤4次，随后真空冷冻干燥并碾磨，制备得干燥吸水凝胶颗粒，备用；再按质量比1:1，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合，在375r/min下球磨4h，随后过125目筛，收集得混合球磨粉末，将混合粉末置于175℃马弗炉中，保温预热18min后，按10℃/min升温至900℃，保温煅烧1h后，停止加热并静置冷却至室温，制备得煅烧混合粉末；最后按质量比1:5，将上述步骤制备的干燥吸水凝胶颗粒与上述制备的煅烧混合粉末搅拌混合，制备得复合吸水混合粉末，随后将复合吸水混合粉末置于模具中，在25℃、8MPa条件下，冷压处理8min，待冷压完成后，将其置于110℃马弗炉中，保温活化处理4h，待保温活化完成后，静置冷却至室温，碾磨收集即可制备得一种抗干燥收缩型混凝土膨胀剂。
本实例操作简便，使用时，首先根据质量比5:2:10:1，将砂、水泥、石子、水依次放入混凝土搅拌车中搅拌，随后加入本发明制得的混凝土膨胀剂混合均匀，控制混凝土膨胀剂添加量为水泥用量的8%，搅拌100s，再利用常规浇筑方式将混凝土倒入模板浇筑成形，最后养护16天，拆除模板即可。经检测，本添加本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂后，混凝土初凝时间为170min，终凝时间为205min，在水中养护7天限制膨胀率达0.089%，转入空气中存放28天时的限制膨胀率为0.022%，抗压强度7天达44MPa，28天为58MPa，抗折强度28天达9MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限较普通混凝土提高了9年，同时本发明混凝土膨胀剂储存方便，在通风阴凉的室内，有效期达22个月。
实例3
首先收集废弃苹果渣，将其洗净后真空冷冻干燥，收集得干燥苹果渣，将其置于球磨罐中，在400r/min下球磨5h，过80目筛，得苹果渣粉末，按重量份数计，分别称量50份质量分数20%乙醇溶液、25份苹果渣粉末和40份质量分数20%氢氧化钠溶液，在300W下超声分散15min，在室温下静置5h，制备得碱化苹果渣分散液；随后按重量份数计，分别称量15份氯乙酸、5份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、30份上述制备的碱化苹果渣分散液置于烧杯中，在80℃下水浴加热60min，随后用冰醋酸调节pH至7.0，在3000r/min下离心分离15min，收集下层沉淀并用无水乙醇洗涤5次，随后真空冷冻干燥并碾磨，制备得干燥吸水凝胶颗粒，备用；再按质量比1:1，将粉煤灰与高炉矿渣搅拌混合，在400r/min下球磨5h，随后过130目筛，收集得混合球磨粉末，将混合粉末置于200℃马弗炉中，保温预热20min后，按10℃/min升温至1000℃，保温煅烧2h后，停止加热并静置冷却至室温，制备得煅烧混合粉末；最后按质量比1:5，将上述步骤制备的干燥吸水凝胶颗粒与上述制备的煅烧混合粉末搅拌混合，制备得复合吸水混合粉末，随后将复合吸水混合粉末置于模具中，在30℃、10MPa条件下，冷压处理10min，待冷压完成后，将其置于120℃马弗炉中，保温活化处理5h，待保温活化完成后，静置冷却至室温，碾磨收集即可制备得一种抗干燥收缩型混凝土膨胀剂。
本实例操作简便，使用时，首先根据质量比5:2:10:1，将砂、水泥、石子、水依次放入混凝土搅拌车中搅拌，随后加入本发明制得的混凝土膨胀剂混合均匀，控制混凝土膨胀剂添加量为水泥用量的8%，搅拌120s，再利用常规浇筑方式将混凝土倒入模板浇筑成形，最后养护18天，拆除模板即可。经检测，本添加本发明制得的抗干燥收缩型混凝土膨胀剂后，混凝土初凝时间为180min，终凝时间为210min，在水中养护7天限制膨胀率达0.092%，转入空气中存放28天时的限制膨胀率为0.023%，抗压强度7天达45MPa，28天为60MPa，抗折强度28天达10MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限较普通混凝土提高了10年，同时本发明混凝土膨胀剂储存方便，在通风阴凉的室内，有效期达24个月。