本发明涉及混凝土技术领域，特别涉及一种混凝土膨胀剂及其制备方法及应用。
背景技术：
建筑物产生裂缝主要是由混凝土的干缩和温度变形引起的，混凝土在凝结的初期和水化过程中，都会产生化学反应生成结晶化合物，由于结晶化合物比原材料体积小，所以会导致混凝土体积收缩，当收缩产生的拉应力大于混凝土构件的抗拉强度极限时，便产生混凝土开裂。因此补偿收缩混凝土是解决混凝土开裂最有效、最经济的技术途径。混凝土用膨胀剂是配制补偿收缩混凝土的主要外加剂，由于膨胀剂具有优异的补偿收缩性能，被广泛地用于地下混凝土结构的自防水、超长结构的无缝施工以及大体积混凝土裂缝控制。混凝土膨胀剂是在混凝土开始收缩时或在开始收缩前产生微膨胀，给混凝土构件施加压应力，用以抵消、消弱或平衡由于收缩而导致的拉应力，从而达到结构内应力最小、防止裂纹出现、避免开裂的目的。
目前市场上膨胀剂大多是用煅烧高岭土、明矾石、地开石、铝矿渣、铝酸钙熟料或硫铝酸钙熟料与石膏配制的钙矾石类膨胀剂，存在膨胀能低、膨胀速率与混凝土凝结核水化反应速率不匹配、掺量大、碱含量高易引起碱骨料反应等不利因素；以cao为主要成分的氧化钙类膨胀剂，存在膨胀速度过快、膨胀时间短、膨胀与混凝土收缩速率不协调、不易保存等缺点；以mgo为主要成分的氧化镁类膨胀剂，存在膨胀速度过慢，膨胀开始时间远落后于混凝土收缩开始时间，无法起到抗裂作用等弊端。现有的膨胀剂不能满足施工中对混凝土膨胀性能的要求，有必要研发性能更佳的混凝土膨胀剂。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种补偿收缩作用好、能够与混凝土强度相适应且兼具防水抗渗效果的混凝土膨胀剂及其制备方法及应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种混凝土膨胀剂，其包括以下重量份的原料：黏土6-8份，三氧化硫15-20份，火山灰26-32份，硅灰石粉22-30份，生石膏35-45份。
本发明还具有以下附加技术特征：
优选的，其包括以下重量份的原料：黏土7份，三氧化硫17份，火山灰30份，硅灰石粉26份，生石膏39份。
优选的，其包括以下重量份的原料：黏土6份，三氧化硫18份，火山灰29份，硅灰石粉29份，生石膏36份。
优选的，其包括以下重量份的原料：黏土7份，三氧化硫20份，火山灰26份，硅灰石粉22份，生石膏45份。
优选的，其包括以下重量份的原料：黏土8份，三氧化硫19份，火山灰32份，硅灰石粉24份，生石膏40份。
优选的，其包括以下重量份的原料：黏土7份，三氧化硫15份，火山灰31份，硅灰石粉26份，生石膏42份。
优选的，其包括以下重量份的原料：黏土8份，三氧化硫17份，火山灰28份，硅灰石粉25份，生石膏44份。
优选的，所述黏土中氧化铝质量含量为22-27％，氧化钙含量为2.2-3.4％，氧化镁含量为2.1-2.6％，二氧化钛含量为0.9-1.5％，氧化铁含量为2-3.5％。
本发明还提供上述的混凝土膨胀剂的应用，所述膨胀剂在混凝土中以水泥的质量计添加比例为7-10％。
优选的，所述膨胀剂在混凝土中以水泥的质量计添加比例为8％，掺量多少对膨胀性能及初凝终凝时间影响较大，根据实际施工情况，最佳初凝时间为140min左右，因此确定掺量为8％。
本发明另提供上述的混凝土膨胀剂的制备方法，将黏土、三氧化硫、火山灰、硅灰石粉、石膏混合后在温度为900-1300℃条件下灼烧30-60min后，粉磨至比表面积为200-600㎡/kg即得。
优选的，所述石膏为生石膏。
优选的，所述温度为1100℃。
优选的，所述时间为50min。
优选的，所述比表面积为400-600㎡/kg。
本发明和现有技术相比，其优点在于：
将黏土、三氧化硫、火山灰、硅灰石粉、生石膏混合后900-1300℃条件下灼烧后会产生较多游离的具有较高活性的氧化硅，氧化钙，氧化铝，氧化硫及氧化镁分子等，多种活性分子综合膨胀作用高于单一活性分子，经检测，本产品对混凝土强度的适应性及补偿收缩作用优于同类产品，且具有较好的防水抗渗效果。
具体实施方式
以下公开本发明的一些实施例，本领域技术人员可以根据本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
实施例1制备1号膨胀剂
将黏土70g，三氧化硫170g，火山灰300g，硅灰石粉260g，生石膏390g混合后1100℃条件下灼烧40min后，粉磨至比表面积为400-600㎡/kg即得。
对比例1无三氧化硫，其他均与实施例1相同。
对比例2无黏土，其他均与实施例1相同。
实施例2制备2号膨胀剂
将黏土60g，三氧化硫180g，火山灰290g，硅灰石粉290g，生石膏360g混合后900℃条件下灼烧60min后，粉磨至比表面积为200-600㎡/kg即得。
实施例3制备3号膨胀剂
将黏土70g，三氧化硫200g，火山灰260g，硅灰石粉220g，生石膏450g混合后1300℃条件下灼烧50min后，粉磨至比表面积为200-600㎡/kg即得。
实施例4制备4号膨胀剂
将黏土80g，三氧化硫190g，火山灰320g，硅灰石粉240g，生石膏400g混合后1000℃条件下灼烧40min后，粉磨至比表面积为200-600㎡/kg即得。
实施例5制备5号膨胀剂
将黏土70g，三氧化硫150g，火山灰310g，硅灰石粉260g，生石膏420g混合后1100℃条件下灼烧50min后，粉磨至比表面积为200-600㎡/kg即得。
实施例6制备6号膨胀剂
将黏土80g，三氧化硫170g，火山灰280g，硅灰石粉250g，生石膏440g混合后1200℃条件下灼烧50min后，粉磨至比表面积为200-600㎡/kg即得。
将以上8个实施例制得的混凝土膨胀剂按水泥(32.5级普通硅酸盐水泥)掺量的8％质量掺入混凝土中，并将其与市售销量较好的硫铝酸钙混凝土膨胀剂a进行效果检测，检测结果见表1，本发明的实施例中膨胀剂检测结果符合gb23439-2009《混凝土膨胀剂》、《jc474-2008》标准。
表1各组膨胀剂效果检测表
从水中、干空膨胀率，以及抗压强度、渗透高度比、吸水量比检测结果可看出，本发明的膨胀剂有效膨胀率及防水抗渗作用明显优于市售膨胀剂a。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。