一种改性氧化钙类膨胀熟料、其制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种改性氧化钙类膨胀熟 料、其制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 混凝土是使用量最大的建筑材料，裂缝一直是影响混凝土及其结构耐久性的关键 因素，而混凝土的收缩性能则是导致混凝土开裂的直接原因。混凝土早期干燥收缩及温降 收缩都将对混凝土结构的使用性和稳定性带来挑战。因此，提升混凝土的抗裂性能一直是 研宄的热点。
[0003] 利用膨胀组分在水化过程中产生的体积膨胀补偿水泥基材料的收缩，是减少混凝 土收缩开裂，提高混凝土结构稳定性的重要措施。目前我国普遍采用氧化钙类、氧化钙-硫 铝酸钙类膨胀剂配制补偿收缩混凝土，用于高层建筑物大体积基础底板、无缝施工超长结 构和需要防裂抗渗的结构等。迄今为止，有关混凝土膨胀材料及其制备方法的专利文献很 多，如：
[0004][0005][0006][0007][0008][0009] 在上述技术中，涉及混凝土膨胀剂的部分都是采用以氧化钙为主要膨胀源的膨胀 材料。此类膨胀材料的水化速度快，早期膨胀迅速，膨胀能大部分消耗在混凝土水化早期， 对中后期的收缩补偿能力弱；且膨胀熟料存在易风化、防潮能力差等问题。因此，亟需对上 述问题进行解决，优化其膨胀效能和提高其贮藏时间。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术中氧化钙类膨胀熟料的水化速度快，早期膨胀迅速，对中后期的收 缩补偿能力弱，且氧化钙类膨胀熟料的抗风化、防潮能力差等问题，本发明提供了一种磷酸 化表面包裹改性氧化钙类膨胀熟料。
[0011] 本发明的目的是提供一种膨胀量和膨胀历程可控，抗风化、防潮能力优异的氧化 钙类膨胀熟料，以及能明显提升保质期的氧化钙类混凝土膨胀剂。通过磷酸化包裹改性氧 化钙类膨胀熟料，在熟料表面形成一层磷酸钙膜，一方面形成的膜可以延缓氧化钙类膨胀 熟料在水泥混凝土中的水化反应速率，降低膨胀熟料在混凝土塑性阶段的水化，调控膨胀 熟料的膨胀历程；另一方面，形成的致密的磷酸钙膜可以阻碍环境中的水分进入氧化钙类 膨胀熟料颗粒中与游离氧化钙反应，从而提高了膨胀熟料的贮藏时间。
[0012] 为实现上述目标，本发明的具体技术方案如下：
[0013] 一种改性氧化钙类膨胀熟料，包括氧化钙类膨胀熟料及其表面包裹的一层致密的 磷酸钙。
[0014] 所述改性氧化钙类膨胀熟料，所述氧化钙类膨胀熟料包括游离氧化钙、硫铝酸盐 和无水石膏及其混合物。
[0015] 所述改性氧化钙类膨胀熟料，所述膨胀熟料表面的磷酸钙包裹量为改性氧化钙类 膨胀熟料质量的lwt% -10wt%。
[0016] 本发明所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法一，包括如下步骤：
[0017] (1)将氧化钙类膨胀熟料粉磨至比表面积为200_400m2/kg，得到氧化钙类膨胀熟 料粉体；
[0018] (2)将步骤（1)制得的氧化钙类膨胀熟料粉体分散于有机溶剂中，并加入磷酸液 体，通过物理吸附和化学反应的方式，所述分散于有机溶剂中的氧化钙类膨胀熟料粉体与 磷酸反应，在氧化钙类膨胀熟料粉体表面形成大量致密的磷酸钙，制得改性氧化钙类膨胀 熟料；
[0019] (3)然后通过过滤、55-60°C干燥改性氧化钙类膨胀熟料，将改性氧化钙类膨胀熟 料与有机溶剂分离；
[0020] 所述有机溶剂为无水乙醇等易挥发的有机溶剂；
[0021 ] 所述磷酸为工业级磷酸，浓度为85wt %的粘稠状液体；
[0022] 所述有机溶剂与氧化钙类膨胀熟料的质量比例不小于2 :1 ;
[0023] 所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，步骤（2)所述优选反应的时间在 5-60min，反应的温度在20-50 °C。
[0024] 本发明所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法二，包括如下步骤：
[0025] (1)将未粉磨氧化钙类膨胀熟料和磷酸溶液混合，置于磨机中共同粉磨至比表面 积 150_450m2/kg ;
[0026] (2)磷酸与氧化钙类膨胀熟料反应，让膨胀熟料表面形成大量致密的磷酸钙，制得 改性氧化钙类膨胀熟料；
[0027] 所述磷酸为工业级磷酸，浓度为85wt %的粘稠状液体。
[0028] 本发明所述氧化钙类膨胀熟料和磷酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料需达到通常 的膨胀熟料和膨胀剂对粉磨细度的要求。所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，作为优 选方案，所述氧化钙类膨胀熟料的比表面积为200_400m 2/kg，所述改性氧化钙类膨胀熟料 的比表面积为150-450m2/kg。
[0029] 所述改性氧化钙类膨胀熟料的制备方法，也可直接用于现有氧化钙类混凝土膨胀 剂的磷酸化表面包裹改性。
[0030] 表面处理后的磷酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料可与分散性载体混合，从而形成 改性氧化钙类混凝土膨胀剂；所述分散性载体为多孔沸石、粉煤灰或由30_70wt%多孔沸 石和30-80wt%粉煤灰组成的混合物；所述改性氧化钙类膨胀熟料与分散性载体的质量比 在 20 :80 ~95 :5。
[0031] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0032] 1.磷酸化包裹改性氧化钙类膨胀熟料，延缓了膨胀熟料在水泥混凝土中的水化反 应，降低了膨胀材料在混凝土塑性阶段的水化，且表面包裹的石膏可与氢氧化钙、铝酸盐反 应生成钙矾石晶体，明显提升了膨胀材料在混凝土中产生的膨胀量和膨胀应力，调控了膨 胀熟料的膨胀历程。
[0033] 2.因改性氧化钙类膨胀熟料粉体表面包裹了一层致密的磷酸钙，其抗风化、防潮 能力强；用其制备的混凝土膨胀剂在常规包装条件下贮藏时间、保质期长（一般可达12个 月）。与现有市售氧化钙类混