[发明专利]一种高效特种纤维抗裂剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效特种纤维抗裂剂及其制备方法。该特种纤维抗裂剂是将水化热抑制型膨胀剂和纤维复合使用，充分发挥两者的叠加效应，有效的降低混凝土水化硬化过程中的温度收缩和干燥收缩，提高混凝土的抗裂性能。

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂技术领域，特别是涉及一种高效特种纤维抗裂剂及其制备方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的增强，大体积混凝土的使用越来越广泛，但混凝土开裂问题也越来越严重，混凝土的开裂会导致结构强度、耐久性以及体积稳定性降低，因而有效的防止或减少混凝土开裂是亟待解决的问题。

造成混凝土的开裂的原因主要有两方面：一是混凝土水化硬化过程中的体积收缩造成的收缩变形，另一方面则是体积收缩会使内部拉应力增大，当内部拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，也会使混凝土开裂。

在混凝土中掺加一定量的膨胀剂对混凝土的收缩会有一定的补偿作用，但对于温度裂缝不能有效的控制。水化热抑制型膨胀剂可有效的减缓水化放热速率，使膨胀剂持续发挥膨胀作用，降低温度收缩，因而水化热抑制型膨胀剂可有效地降低混凝土的干缩开裂。纤维的抗抗裂性大、弹性模量高，加入混凝土后可提高混凝土的抗拉强度和变形能力，增强混凝土的韧性。

混凝土因为收缩而导致的裂缝是一种质量通病，一般会影响混凝土结构的耐久性。其中，干燥收缩(包括自干燥收缩)和温度收缩(由于水化热引起的收缩变形)是两种最主要的收缩，特别是温度收缩导致的混凝土结构早期开裂现象日益普遍。经过多年的研究和实践，人们从工艺、材料等不同角度探索减少这两种收缩的技术途径。

膨胀剂是为抵御混凝土干燥收缩和温度收缩应用广泛的一种混凝土外加剂，有关膨胀剂的技术文献及专利文献如下：

“膨胀剂与膨胀混凝土”(“电化”CSA100R，膨胀剂与膨胀混凝土[J]，日本电气化学工业株式会社，2008年第4期，16-24页)报道了日本电气化学公司生产的一种水化热抑制型混凝土膨胀剂CSA100R，其组分包括2％-4％SiO2，9％-12％Al2O3，1％以下Fe2O3，45％-52％CaO，2％以下MgO，24％-30％SO3。该膨胀剂是在CSA膨胀剂基础上开发的能够减少混凝土温升，抑制温度裂缝的膨胀剂，但是没有说明膨胀剂中起抑制水化热作用的物质成分。

公开号为EP1233008A1的欧洲专利文献公开了一种“水泥外加剂和水泥混合物”，是由氧化钙、石膏、铁酸钙或(和)铁铝酸钙等矿物组成的膨胀剂。制备该膨胀剂的粉磨过程中添加了糊精，目的是为了抑制水化热，减小由于水化热引起的热变形。

公开号为CN102674738A的中国专利文献公开了“一种多功能抗裂外加剂”的制备方法，是由氧化钙膨胀熟料25％-40％，糊精1％-3％，剩余量为粉煤灰，其中糊精为市售工业品，比表面积≥200m2/kg，粒径＜0.315mm，溶解度为20％-80％，氧化钙膨胀熟料和粉煤灰粉磨至比表面积为200-400m2/kg，其后将粉磨后的物料和按配比称取的糊精混合均匀即得到多功能抗裂外加剂，可以降低混凝土的开裂温度。但是，该技术没有就合成糊精的原料和工艺对水化热抑制效果进行详细描述、分析，并且该多功能抗裂外加剂存在(1)限制膨胀率小(0.0452％)，(2)由于配方中掺加粉煤灰，而使用过程中还需要掺加粉煤灰，增加了产品运输成本的缺点。

在以补偿冷缩为目的的建筑材料，具有代表性的有：(1)以粒化高炉矿渣为主要组分，加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏的低热微膨胀水泥，(如现行国家标准《低热微膨胀水泥》GB2938规定的水泥)，该类水泥存在膨胀效能低、早期强度低的问题。(2)控制水泥中的氧化镁含量4％-5％，以及由此衍生的含有氧化镁的膨胀剂等，如公开号为CN101143769A的中国专利文献公开的一种“三膨胀源混凝土抗裂剂(CMA)”、公开号为CN1412144A的中国专利文献公开的一种“氧化镁复合膨胀剂”、公开号为CN101456694A的中国专利文献公开的一种“耐久型三膨胀源混凝土膨胀剂”，氧化镁类膨胀剂存在烧成温度和水化反应不易控制的问题，所以其在建筑工程领域的应用受到限制。