[发明专利]钢管高强混凝土复合膨胀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土膨胀剂，特别是一种钢管混凝土的膨胀剂及其制备方法。

背景技术

随着超高层建筑的风靡，钢管混凝土由于其优异的性价比得到广泛的应用。钢管混凝土的关键技术是掺入膨胀剂补偿混凝土的收缩，使其与钢管壁紧密结合。现有的各种钢管膨胀剂在应用过程中存在各种问题，主要包括以下几种：

（1）、混凝土的长期膨胀性能不稳定。现有膨胀剂水化较快，难以实现膨胀与混凝土收缩及强度的协调发展。

（2）、膨胀剂水化需水量大。钢管混凝土多数为低水胶比的高强混凝土，且处于钢管的封闭状态下，膨胀剂水化所需水分难以得到充分的供给。

（3）、掺加了膨胀剂的混凝土和易性明显下降。高强混凝土用水量低，非常难施工。

（4）、膨胀量无法准确控制，混凝土的膨胀不均匀。这些问题造成实际工程中混凝土与钢管间的脱空状况比较普遍和突出，致使复合设计性能失效甚至产生结构稳定隐患。

发明内容

本发明提供一种钢管高强混凝土复合膨胀剂及其制备方法，要解决现有钢管膨胀剂长期膨胀性能不稳定、膨胀不均匀、水化需水量大、影响混凝土和易性的技术问题。

    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种钢管高强混凝土复合膨胀剂，它的原料组成按重量百分比配比如下：

轻烧氧化镁             30～50%；

氧化钙                     8～30%；

沸石化珍珠岩粉        30～60%；

工业硬脂酸             0.1～0.3%。

所述轻烧氧化镁是由菱镁矿破碎后，经过900～1100℃锻烧制成，煅烧得到的轻烧氧化镁中MgO的重量百分比含量为80～90%。

所述菱镁矿的主要化学成分按重量百分比计算，烧失量为 49.86，SiO₂ 为1.76，Fe₂O₃ 为0.79，Al₂O₃ 为0.34，CaO 为1.47，MgO为45.69。

所述氧化钙是由石灰石破碎后，经过900～1100℃锻烧制成，煅烧得到的氧化钙中CaO的重量百分比含量为70～80%。

所述沸石化珍珠岩粉是由沸石化珍珠岩矿经破碎、粉磨制备而成，具有碱硅酸反应活性，细度为600m²/kg；所述沸石化珍珠岩按照GB/T 14685-2001测试其碱活性，14d的膨胀率为0.49%。

这种钢管高强混凝土复合膨胀剂的制备方法，制备步骤如下：

步骤一，按配比将轻烧氧化镁和氧化钙混合，掺入工业硬脂酸，粉磨后得到膨胀熟料；

步骤二，将沸石化珍珠岩破碎、粉磨后，按配比称量，与膨胀熟料一同加入混料机中混合均匀，即得到钢管高强混凝土复合膨胀剂。

所述步骤一前先将菱镁矿破碎后，经过900～1100℃锻烧、保温、冷却，得到轻烧氧化镁，将石灰石破碎后，经过900～1100℃锻烧、保温、冷却，得到氧化钙。

所述菱镁矿和石灰石均破碎到粒径＜2cm。

所述步骤一，轻烧氧化镁和氧化钙混合，掺入工业硬脂酸后，粉磨至比表面积大于400m²/kg。

所述步骤二，沸石化珍珠岩经破碎、粉磨至比表面积600m²/kg以上。

    本发明的有益效果如下：

本发明配方中的轻烧氧化镁水化需水量少，且具有延迟膨胀性能，可补偿长龄期时混凝土产生的体积收缩。轻烧氧化镁可利用菱镁矿MgCO₃经1000℃左右煅烧之后分解为MgO制成。

本发明的氧化钙有效成分是f-CaO。氧化钙水化较快，可补偿前期混凝土的自收缩和温降收缩，而且生成的Ca(OH)₂可激发矿物掺合料的活性，促进二次火山灰反应的进行。氧化钙可由石灰石经1000℃左右煅烧制成。

本发明的工业硬脂酸可控制石灰的水化时间。

本发明的沸石化珍珠岩粉是由沸石化珍珠岩矿经破碎、粉磨制备而成，其化学组成主要由SiO₂、Al₂O₃组成。基质中存在大量的玻璃体，其间含有云母、石英和长石等矿物。按照GB/T 14685-2001测试珍珠岩的碱活性，14d的膨胀率为0.49%，属于高活性骨料。沸石化珍珠岩粉可改善混凝土的工作性能，使其具有良好的和易性。