一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂及其制备方法
【专利摘要】本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂。本发明所述复合膨胀剂是由氧化钙、硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、氧化镁、硼酸、硫酸锌和ICA组成，各组分的质量百分比为：氧化钙10～30%，硫铝酸盐水泥熟料28～43%，硬石膏25～40%，氧化镁5～15%，硼酸0.3～0.5%，硫酸锌1～1.5%，ICA0.2～0.5%。本发明复合膨胀剂具有早期膨胀能大、可持续膨胀、和膨胀稳定期长的优点，能有效补偿混凝土的自收缩和干燥收缩，使混凝土的体积膨胀和强度增长协同发展，非常适合应用于钢管混凝土和大体积混凝土。
【专利说明】一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂及其制备方
法【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于现代材料制备水平和建筑施工技术的不断进步，超高层建筑物和大跨径的钢管拱桥的建设愈来愈受到人们青睐，因此钢管混凝土和大体积混凝土的工程应用十分频繁。然而目前的钢管混凝土材料，一般强度等级高，胶凝材料用量大，水胶比低，且处于钢管密闭、无法与外界进行水分交换的环境中，混凝土收缩大，内部自干燥迅速，膨胀剂的水化受限大，难以持续稳定的膨胀，易于造成混凝土与钢管“脱空”的现象，使结构的整体性受损，极大的影响其承载力和使用寿命；而大体积混凝土中水泥水化的热量不易散出，水化温升大，使得混凝土内表温差大，易于引发不均匀的温度变形和温度应力，由此造成温度裂缝的产生，影响其耐久性。虽然在大体积混凝土中掺入膨胀剂可对其自收缩和干燥收缩进行补偿，但膨胀剂一般早期水化较快，放热迅速，不利于控制其水化温升，以避免温度裂缝的出现。故需制备出一种早期膨胀能大、可持续膨胀、膨胀稳定期长，可抑制水化温升，且后期能自发释水，调节周围环境湿度，保证水化膨胀持续进行的内养护复合膨胀剂，并使其在钢管混凝土和大体积混凝土工程中得到良好应用。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂及其制备方法。
[0004]为了实现上述目的，本发明的技术方案为: [0005]一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂，由氧化钙、硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、氧化镁、硼酸、硫酸锌和ICA组成，各组分的质量百分比为:氧化钙10?30%，硫铝酸盐水泥熟料28?43%，硬石膏25?40%，氧化镁5?15%，硼酸0.3?0.5%，硫酸锌I?
1.5%, ICA0.2 ?0.5%ο
[0006]上述方案中，所述氧化钙为轻烧氧化钙，是由方解石经破碎后，经过900?1100°C高温煅烧而成。
[0007]上述方案中，所述硫铝酸盐水泥熟料是由无水硫铝酸钙(CVljx铁铝酸四钙
(C4AF)和硅酸二钙(C2S)组成，各组分的质量百分比为, 55?75%，C4AF:3.5?8%，C2S:18.5 ?37.5%。
[0008]上述方案中，所述硬石膏为天然或人工硬石膏。
[0009]上述方案中，所述氧化镁为过烧氧化镁，是由菱镁矿经1300?1400°C高温煅烧而成，其比表面积> 450m2/kg,比表面积的测定方法为:《GB/T8074-2008水泥比表面积测定方法(勃氏法)》。
[0010]上述方案中，所述硼酸为白色粉末状结晶，有滑腻手感，无臭味，密度约为1.43g/
3
cm ο
[0011 ] 上述方案中，所述硫酸锌为白色粉末，无气味，味涩，密度约为1.96g/cm3。
[0012]上述方案中，所述ICA为木薯淀粉改性聚合物，其结构式如式(I)所示:
[0013]
【权利要求】
1.一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂，其特征在于它由氧化钙、硫铝酸盐水泥熟料、硬石膏、氧化镁、硼酸、硫酸锌和ICA组成，各组分的质量百分比为:氧化钙10-30%，硫铝酸盐水泥熟料28-43%，硬石膏25-40%，氧化镁5-15%，硼酸0.3-0.5%，硫酸锌 I -1.5%, ICA0.2 -0.5%ο
2.根据权利要求1所述复合膨胀剂，其特征在于所述氧化钙为轻烧氧化钙，是由方解石经破碎后，经过900-1100°C高温煅烧而成。
3.根据权利要求1所述复合膨胀剂，其特征在于，所述硫铝酸盐水泥熟料是由无水硫铝酸钙、铁铝酸四钙和硅酸二钙组成，各组分的质量百分比为:无水硫铝酸钙:55-75%，铁铝酸四钙:3-8%，硅酸二钙:18.5-37.5%。
4.根据权利要求1所述复合膨胀剂，其特征在于，所述硬石膏为天然或人工硬石膏。
5.根据权利要求1所述复合膨胀剂，其特征在于，所述氧化镁为过烧氧化镁，是由菱镁矿经1300-1400°C高温煅烧而成，其比表面积≤450m2/kgo
6.根据权利要求1所述复合膨胀剂，其特征在于，所述ICA的细度为150μ m方孔筛筛余 1.8%ο
7.根据权利要求1所述复合膨胀剂，其特征在于，所述ICA为木薯淀粉改性聚合物，其结构式如式(I)所示:
8.根据权利要求7所述复合膨胀剂，其特征在于所述ICA的制备方法包括如下步骤: (1)淀粉糊化:称取重量份I-4份木薯淀粉溶于蒸馏水并搅拌均匀，再加入到反应器中，加热并糊化； (2)自由基引发:称取硝酸铈铵和过硫酸铵共0.1-0.5重量份溶于蒸馏水，其中硝酸铈铵:过硫酸铵的质量比为1:9，搅拌均匀后加入到步骤(I)所述的反应器中； (3)接枝共聚:分别称取0.1-10重量份单体丙烯酰胺和0.01-0.05重量份双甲基丙烯酰胺，溶于水并搅拌均匀，得到单体溶液；单体溶液需在步骤(2)所述自由基引发反应IOmin后再滴加到步骤(I)所述反应器中，在50-80°C条件下控制单体溶液的滴加时间为0.5 -Ih ; (4)复合交联:取2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶解在蒸馏水中得到2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液，其中2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与步骤(3)所述单体丙烯酰胺的质量比为1:1-1:9 ;取一定量水玻璃溶液，以酚酞做显色剂，用水玻璃溶液滴加2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液，当2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸溶液中酚酞的颜色从无色逐渐转变为红色，并且红色不再褪去时，得到浅蓝色的预聚硅酸溶胶；将所得预聚硅酸溶胶滴加至步骤(I)所述反应器中，机械搅拌转速为80-100r/min，反应温度为50-80°C，反应时间为2.5-3h，反应结束后得到无色凝胶状物质或含无色凝胶状物质的浓溶液； (5)水解:将NaOH溶于水，调节pH值10?12，加入到步骤(I)所述反应器中，水解得到粗产物； (6)上述粗产物经抽滤后，用乙醇和丙酮进行浸泡，洗涤，得到纯产物； (7)将上述纯产物烘干至恒重，经破碎和研磨后，得到ICA粉末。
9.根据权利要求7所述复合膨胀剂，其特征在于，所述ICA的吸水率>80g/g,释水率 80wt%o
10.权利要求1?9所述一种早期抑制温升后期促进水化的复合膨胀剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤: (1)按各组分质量百分比称取:氧化钙10?30%，硫铝酸盐水泥熟料28?43%，硬石膏25?40%，氧化镁5?15%，硼酸0.3?0.5%,硫酸锌I?1.5%, ICA0.2?0.5% ；(2)将氧化钙、硫铝酸盐水泥熟料和硬石膏进行混合，粉磨至比表面积>280m2/kg ； (3)将氧化镁单独粉磨至比表面积≥450m2/kg； (4)将上述步骤(2)和步骤(3)所得材料与硼酸、硫酸锌和ICA进行混合、均化后，得到所述复合膨胀剂，装包封存。
【文档编号】C04B28/14GK103435317SQ201310359215
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】丁庆军, 漆春生, 牟廷敏, 洪斌, 崔洪海, 苗强, 聂传振, 胡曙光, 黄修林 申请人:武汉理工大学