[发明专利]一种高性能混凝土抗裂剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种高性能混凝土抗裂剂及其制备方法，属于建筑材料混凝土外加剂领域，其原料包括以下质量百分比的各组分：轻烧氧化镁20.0～40.0％，氧化钙类膨胀剂20.0～40.0％，复合矿物掺合料25.0～45.0％，缓凝分散剂0.1～0.5％；其中所述轻烧氧化镁是由菱镁矿破碎、粉磨、两段煅烧制备而成，本发明采用氧化钙和氧化镁复合膨胀源，氧化钙早期膨胀，氧化镁中后期膨胀，通过控制氧化钙和氧化镁的相对含量可以补偿混凝土全周期收缩；分两个阶段煅烧制备轻烧氧化镁，所得的氧化镁晶粒尺寸小，晶界杂质少，氧化镁膨胀性能更加稳定；本发明抗裂剂能够改善混凝体的工作性能和力学性能，有效抑制混凝土开裂。

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂领域，具体涉及一种高性能混凝土抗裂剂及其制备方法。

背景技术

混凝土是当前最常见的一种建筑材料，其广泛应用为社会发展做出了巨大贡献。开裂是混凝土应用中常见的问题之一，开裂会影响混凝土的耐久性，降低混凝土的使用性能和服役时间。抑制混凝土开裂的方法很多，其中在混凝土配合比中引入膨胀剂是目前工程中最常用的方法，膨胀剂可以补偿混凝土收缩，抑制混凝土开裂，且其应用简便，效果显著。目前常用的膨胀剂主要有氧化钙类、硫铝酸钙类及氧化镁类，氧化钙类膨胀剂的膨胀源为氢氧化钙，其膨胀性能释放较快且主要发生在混凝土成型早期，无法匹配混凝土中后期补偿收缩的需求；硫铝酸钙类膨胀剂的膨胀源为钙矾石，其膨胀主要发生在混凝土成型后14d内，无法满足混凝土后期抑制收缩的需求，且硫铝酸钙类膨胀剂对养护湿度要求较高，需要充分的湿养才能达到预期效果，此外钙矾石在70℃左右会发生分解，这也限制了硫铝酸钙类膨胀剂的应用范围；氧化镁类膨胀剂的膨胀源为氢氧化镁，氢氧化镁的稳定性较氢氧化钙和钙矾石好，且氧化镁类膨胀剂的膨胀性能可调控，通过调整氧化镁活性可以实现对混凝土收缩进行补偿，但氧化镁类膨胀剂前期膨胀性能不如氧化钙类和硫铝酸钙类膨胀剂，且氧化镁膨胀剂对掺量较为敏感，若掺量过低则无法满足膨胀需求，而掺量过高则会对混凝土后期安定性产生影响。自身性能特点会决定膨胀剂在工程项目中的应用情况，为了使膨胀剂更好的应用于工程项目，有必要对膨胀剂性能进行深入研究。

中国专利CN111470799A公开了一种复合混凝土膨胀剂，其成分包括生石灰、硫铝水泥、硬石膏及少量保水剂。该发明复合了氧化钙类膨胀剂和硫铝酸钙类膨胀剂的优点，膨胀发生时间早，膨胀量充足，且配方中引入保水剂在一定程度上降低了硫铝酸钙类膨胀剂对外部湿养的需求，但该发明无法规避其主要膨胀源钙矾石会在高温下分解的缺点，这一定程度上限制了该发明的应用范围；

又如中国专利CN109942218A公开了一种改性氧化镁膨胀剂及其在制备水泥基材料中的应用，通过羟基羧酸类缓凝剂对氧化镁膨胀剂进行改性处理，降低了氧化镁膨胀剂在水泥未水化时产生的无效膨胀，增加了氧化镁的有效膨胀，进而提升了氧化镁膨胀剂的膨胀性能，同时由于缓凝剂的作用使得该发明可以改善混凝土坍落度损失，但该发明引入有机类缓凝剂改性会增加膨胀剂的生产成本，且过大的缓凝剂掺量可能会对混凝土前期力学性能产生负面影响；

又如中国专利CN106365486A公开了一种混凝土密实抗裂剂，其成分包括轻烧氧化镁、氧化钙-硫铝酸钙类双膨胀源膨胀熟料、石膏及比表面积大于300m2/kg的细粉料，该膨胀剂能全周期补偿混凝土收缩，且其膨胀需水量小，便于养护，在夏季高温条件下也可发挥膨胀作用，但该发明膨胀源组分复杂，使用成本较高，且实际应用时各膨胀组分间性能调控难以把握。因此，研究和开发一种既能保证氧化镁膨胀性能有效发挥，提高混凝土抗裂性能，又能保证混凝土施工性能，提升混凝土整体质量的多功能外加剂具有重要意义。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种高性能混凝土抗裂剂，本发明的抗裂剂生产成本低，膨胀性能稳定，能够有效补偿混凝土收缩，抑制混凝土开裂，且能够改善混凝土的工作性能和力学性能，提升混凝土耐久性。

为实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：