专利名称：一种用于抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂及其制备方法与应用，属于交通、桥梁、道路工程中混凝土长期耐久性技术及建材领域。
背景技术：
碱骨料反应是指混凝土骨料(砂、石)中某些具有碱活性的矿物成分与混凝土孔隙中来自水泥、外加剂等的可溶性的碱性溶液(以KOH、NaOH为主)之间发生的膨胀性反应，这些碱溶液可能来自于这种反应引起混凝土体积膨胀乃至开裂，改变混凝土的微结构，使混凝土的抗压强度、抗折强度、弹性模量等力学性能明显下降，严重影响结构的安全使用。由于碱骨料反应一般是在混凝土成型后的若干年后逐渐发生，其结果造成混凝土耐久性下降，严重时还会使混凝土丧失其使用价值。且由于反应发生在整个混凝土内部，因此，这种反应造成的破坏既难以预防，又难于阻止，更不易修补和挽救，故被称为混凝土的癌症。常见的碱活性矿物主要有岩衆岩、沉积岩和变质岩。变质岩在我国有着非常广泛的分布，尤其是在贵州约占全地区总面积的1/6以上地区存在大量变质岩，而该类岩石因具有潜在碱活性而未能广泛地应用于混凝土中。贵州地区因地理环境、自然资源的限制，只能采用当地岩石骨料及机制砂配制混凝土。随着我国西部大开发战略的推进，大量的市政、高速公路、高速铁路等基础设施工程全面建设，需要数量巨大的混凝土骨架材料，而且从经济、环境等角度考虑必须就地取材。变质岩地区砂石骨料自然资源缺乏更加突出，采用变质岩骨料配制混凝土势在必行。因此，研究抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂对提高变质岩地区的混凝土工程安全性、耐久性、降低工程成本具有重要实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂及其制备方法，使得具有碱活性或潜在碱活性的变质岩可以大量、广泛地应用于混凝土工程之中。本发明是通过以下技术方案实现的:—种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，由以下重量百分含量的组分组成:矿物掺合料 94_99wt% ；锂化合物0.1-1.5wt% ；硅烷0.5-3wt%;引气剂0.02-4wt%;优选的，所述的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂由以下重量百分含量的组分组成:矿物掺合料96.5_99wt%;锂化合物0.1-0.8wt%;
硅烷0.7-2.5wt%;引气剂0.03_3wt%;优选的，所述矿物掺合料选自粉煤灰和硅灰；所述粉煤灰为二级粉煤灰或一级粉煤灰；所述硅灰为凝聚态硅灰或普通硅灰，比表面积> 190000cm2/g。优选的，所述矿物掺合料在制备高强度混凝土时优选一级粉煤灰和硅灰。优选的，所述锂化合物选自LiOH、LiF和Li2CO315优选的，所述硅烷为硅烷粉末或硅烷乳液。优选的，所述引气剂选用烷基盐类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂、松香树脂类引气剂或脂肪醇类引气剂；更优选为烷基盐类引气剂。优选的，所述烧基盐类引气剂选自十二烧基硫酸纳和十二烧基苯横酸纳。优选的，所述木质素磺酸盐类引气剂选自木质素磺酸钙或木质素磺酸钠。优选的，所述松香树脂类引气剂选自松香热聚物或松香皂。优选的，所述脂肪醇类引气剂选自脂肪醇硫酸钠或高级脂肪醇衍生物。本发明进一步公开所述的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤:( I)按配比称取各组分；(2)将称量好的各组分倒入搅拌机中，硅烷最后加入，搅拌5-10分钟至混合均匀。本发明所述的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂可以用于配制不同强度等级和与用途的变质岩机制砂混凝土。按此方法制备的混凝土与其他方法相比，具有以下优点:I)制备方法简单，抑制效果显著。本方法可以有效地减少砂浆棒14天膨胀率75 94%，对变质岩混凝土碱骨料反应的抑制效应相当显著。2 )充分利用了工业废弃物，并通过优化配合比可制备出满足各种条件的变质岩骨料混凝土。降低工程成本，缩短工程工期，减轻环境负荷。3)在变质岩地区的工程项目可以就地取材，从而减少原材料运输、贮存费用和时间，也可以减轻因原材料的长途运输而带来的环境破坏。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。实施例1制备一种用于某工程中桥梁、路基、隧道、涵洞工程用C25变质岩骨料机制砂混凝土中的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，配料如下:二级粉煤灰9L 972wt% ；LiOH0.160wt% ；
硅烷粉末0.911wt%;木质素磺酸钠 0.957wt% ；所述外加剂的制备过程为:按配比称取各组分后，将称量好的各组分倒入搅拌机中，娃烧最后加入，搅拌5-10分钟至混合均勻。所述外加剂在所述混凝土中的掺量为水泥重量的43wt% ;采用美国材料与试验协会标准(ASTM C1260标准)对所述混凝土进行测试，14d砂浆棒膨胀率为0.067%,较基准试件(未添加外加剂)膨胀率降低了 85.2%。实施例2制备一种用于某工程中桥梁、路基、隧道、涵洞工程用C30变质岩骨料机制砂混凝土中的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，配料如下:二级粉煤灰97.611wt%;Li2CO30.518wt% ；硅烷乳液1.816wt% ；松香皂引气剂 0.055wt%。所述外加剂的制备过程同实施例1。所述外加剂在所述混凝土中的掺量为水泥重量的21.5wt% ;采用美国材料与试验协会标准(ASTM C1260标准)对所述混凝土进行测试，14d砂浆棒膨胀率为0.070%,较基准试件(未添加外加剂)膨胀率降低了 77.5%。实施例3制备一种用于某工程中桥梁、路基、隧道、涵洞工程用C30变质岩骨料机制砂混凝土中的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，配料如下:一级粉煤灰98.586wt% ；Li2CO30.233wt% ；硅烷粉末1.149wt% ；十二烷基硫酸钠 0.032wt%。所述外加剂的制备过程同实施例1。所述外加剂在所述混凝土中的掺量为水泥重量的42.9wt% ;采用美国材料与试验协会标准(ASTM C1260标准)对所述混凝土进行测试，14d砂浆棒膨胀率为0.081%,较基准试件(未添加外加剂)膨胀率降低了 79.8%。实施例4制备一种用于某工程中桥梁、路基、隧道、涵洞工程用C40变质岩骨料机制砂混凝土中的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，配料如下:普通硅灰97.741wt%;LiF0.383wt% ；硅烷乳液1.762wt% ；脂肪醇硫酸钠 0.114w t%;所述外加剂的制备过程同实施例1。所述外加剂在所述混凝土中的掺量为水泥重量的33.3wt% ;采用美国材料与试验协会标准(ASTM C1260标准)对所述混凝土进行测试，14d砂浆棒膨胀率为0.077%,较基准试件(未添加外加剂)膨胀率 降低了 82%。
权利要求
1.一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，由以下重量百分含量的组分组成: 矿物掺合料 94-99wt% ； 锂化合物0.1-1.5wt% ； 硅烷0.5-3wt% ； 引气剂0.02-4wt%。
2.如权利要求1所述的混凝土外加剂，其特征在于，所述矿物掺合料选自粉煤灰和硅灰。
3.如权利要求2所述的混凝土外加剂，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰或一级粉煤灰；所述硅灰为凝聚态硅灰或普通硅灰，比表面积> 190000cm2/g。
4.如权利要求1所述的混凝土外加剂，其特征在于，所述锂化合物选自LiOH、LiF和Li2CO3O
5.如权利要求1所述的混凝土外加剂，其特征在于，所述硅烷为硅烷粉末或硅烷乳液。
6.如权利要求1所述的混凝土外加剂，其特征在于，所述引气剂选用烷基盐类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂、松香树脂类引气剂或脂肪醇类引气剂。
7.如权利要求6所述的混凝土外加剂，其特征在于，所述烷基盐类引气剂选自十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠；所述木质素磺酸盐类引气剂选自木质素磺酸钙或木质素磺酸钠；所述松香树脂类引气剂选自松香热聚物或松香皂；所述脂肪醇类引气剂选自脂肪醇硫酸钠或高级脂肪醇衍生物。
8.如权利要求1-7所述的混凝土外加剂的制备方法，包括以下步骤: (1)按配比称取各组分； (2)将称量好的各组分倒入搅拌机中，硅烷最后加入，搅拌5-10分钟至混合均匀。
9.如权利要求1-7任一所述混凝土外加剂用于配制不同强度等级与用途的变质岩机制砂混凝土的用途。
全文摘要
本发明涉及一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂，由以下重量百分含量的组分组成矿物掺合料94-99wt%，锂化合物0.1-1.5wt%，硅烷0.5-3wt%，引气剂0.02-4wt%；其制备过程为按配比称取各组分后，将称量好的各组分倒入搅拌机中，硅烷最后加入，搅拌5-10分钟至混合均匀即可得到所述的混凝土外加剂；本发明所述的一种抑制变质岩骨料碱活性的混凝土外加剂可以用于配制不同强度等级和与用途的变质岩机制砂混凝土，对变质岩混凝土碱骨料反应的抑制效应相当显著。
文档编号C04B24/42GK103073223SQ201310041599
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者蒋正武, 韩超, 田曼丽 申请人:同济大学