[发明专利]一种改性硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性硫铝酸钙‑氧化钙类混凝土膨胀剂及其制备方法，属于复合混凝土膨胀剂生产技术领域，具体包括按重量比添加量为80‑90：10‑20的硫铝酸钙‑氧化钙类膨胀熟料和改性剂；所述改性剂由以下重量份配比的各组分制成：30‑40份硅酸钠、10‑15份硅烷偶联剂、10‑15份羧甲基纤维素、5‑10份纳米碳酸钙以及20‑45份无水乙醇。本发明通过优化生料配比使膨胀熟料中的硫铝酸钙和游离氧化钙的比例在30:50～50:30的范围，同时利用改性剂对膨胀熟料进行改性，降低氧化钙的水化速率，硫铝酸钙水化产生体积膨胀也会对混凝土后期的收缩变形有一定的补偿作用，使混凝土体积连续、均匀的膨胀，能够有效的补偿混凝土早期和后期的收缩，保证混凝土结构的强度。

技术领域

本发明涉及复合混凝土膨胀剂生产技术领域，特别涉及一种改性硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是一种非均质脆性材料，浇筑后，水泥在水化过程中要散发大量的水化热，由于热量不能快速散发，在表面和内部将引起拉应力，当这些拉应力超出混凝土的极限抗拉强度时，即会出现裂缝。试验研究及工程应用表明：在混凝土中引入一定量的膨胀剂，产生适度膨胀，可以有效地消除或减小混凝土的收缩。目前应用较多的膨胀剂主要有硫铝酸盐类、氧化钙类和复合型膨胀剂等。

硫铝酸钙类膨胀剂以硫铝酸盐为主要成分，水化生成钙矾石过程中产生体积膨胀，例如中国专利号CN92105187.5公开了一种硫铝酸盐膨胀剂及其制造方法；但是明矾石和无水石膏反应生成钙矾石的过程中需要大量的自由水，后期养护不到位钙矾石会脱水产生收缩，造成先膨胀后收缩的效果，影响混凝土强度。

氧化钙类膨胀剂主要通过氧化钙水化生成氢氧化钙过程中产生的体积膨胀来补偿混凝土收缩变形，例如中国专利号CN201010101520.3公开了一种氧化钙类膨胀剂的制备方法，水化产物需水量小，膨胀效能高，膨胀速率快，但由于水化反应速率较快，大量的膨胀能在前期释放，不能形成有效的预压应力，因此不能有效补偿混凝土后期的收缩变形，也会影响混凝土强度。

硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂是将两者按一定比例混合或者通过配料计算直接煅烧得到，例如中国专利号CN201811078483.1公开了一种混凝土复合膨胀剂的制备方法，以循环流化床固硫灰渣、粉煤灰、镁渣、磷石膏、石灰和铝矾土为原料，制备出混凝土复合膨胀剂；复合膨胀剂结合硫铝酸钙膨胀剂和氧化钙膨胀剂各自的优点，但两者的不足并没有得到明显得改善，依然存在早期水化和膨胀速度较快，长龄期膨胀性能不稳定，后期收缩增大，不能补偿混凝土后期收缩的问题。

发明内容

本发明的目的针对上述现存技术问题，旨在提供一种改性硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂及其制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种改性硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，包括按重量比添加量为80-90：10-20的硫铝酸钙-氧化钙类膨胀熟料和改性剂；

所述改性剂由以下重量份配比的各组分制成：30-40份硅酸钠、10-15份硅烷偶联剂、10-15份羧甲基纤维素、5-10份纳米碳酸钙以及20-45份无水乙醇。

进一步的，所述硫铝酸钙-氧化钙类膨胀熟料由以下重量份配比的各组分制成：7-10份煅烧磷石膏、10-15份固硫灰渣、5-10份铝渣、10-15份铝矾土以及50-55份石灰石。

一种改性硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备硫铝酸钙-氧化钙类膨胀熟料；

S2、将硅酸钠、硅烷偶联剂、甲基硅酸钠、纳米碳酸钙以及无水乙醇混合搅拌均匀得到改性剂；

S3、将硫铝熟料和改性剂混合搅拌均匀，干燥处理得到所需改性硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂。