专利名称：改善混凝土自收缩的复合外加剂的制作方法
技术领域：
本发明属于混凝土外加剂技术领域。具体地说是一种能够显著降低高强 混凝土的自收縮率，但是不影响混凝土的工作度、强度和耐久性的有机一无 机复合外加剂。
背景技术：
混凝土自收縮是水泥基胶凝材料在初凝之后随着水化的进行，在恒温恒 重条件下宏观体积的减縮。自收縮不包括由于干燥、沉降、温度变化、遭受 外力等原因引起的体积变化。产生自收縮的原因是由于随着水泥水化的进行， 在硬化水泥石中形成大量微细孔，孔中自由水量逐渐降低，即水泥石内部相 对湿度降低，但同时水泥石重量没有任何损失，出现自干燥现象。自干燥的 结果是产生毛细孔应力，造成硬化水泥石受负压作用而产生收缩。自收縮的 产生机理类似于干縮机理，但二者在相对湿度降低的机理上是不同。造成干 縮的原因是由于水份扩散到外部环境中，而自收缩是由于内部水份被水化反 应所消耗而造成的，因此通过阻止水份扩散到外部环境中的方法来降低自收 縮并不有效。
随着现代建筑技术的发展，高强混凝土、大体积混凝土及自密实混凝土 等应用日益广泛，混凝土的自收縮现象也越来越引起人们的关注。实践中发
现上述类型混凝土的自收縮较大。例如，水胶比低于0.3的高强混凝土自收 缩率可以达到2 4X104，当水胶比降低至0.23 0.17时，自收缩占总收縮的 80% 100%，即水胶比极低的混凝土收縮主要是自收縮。配筋率为0.8%、强 度为60 70MPa的高强混凝土的28天自收缩率可达2 3.5X1(T4，即使掺加 膨胀剂也无济于事。较大的自收縮对混凝土性能的影响是显而易见的——容 易造成收缩开裂，严重影响混凝土的耐久性。
目前改善混凝土自收縮的材料主要包括膨胀剂、减縮剂和纤维。但是 上述材料单独使用的效果并不理想，例如，膨胀剂虽然能够早期补偿收縮或 产生微膨胀，但由于本身水化需要大量的水，并且水化热较高，而高强混凝 土本身用水量很低，话此后期混凝土内部缺水难以维持膨胀，反而会加大自 收縮和冷縮。 一般的减縮剂虽然能够降低自收缩，但同时会降低混凝土强度
和流动性，并且价格昂贵，难以工程应用。纤维并不能主动降低自收縮，只 是能够被动限制自收縮的进一步发展，并且纤维价格昂贵，普通混凝土难以 应用。
发明内容
针对上述已有的改善自收縮材料的不足之处，本发明的目的是制备出一 种有机一无机复合外加剂，该种外加剂能够在不影响混凝土强度、工作度和 耐久性的前提下，显著降低混凝土的自收缩率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是采用I级粉煤灰、磨细石灰石 粉、二水石膏、生明矾土、 二甲基硅氧烷均匀混合制成，各组分的重量百分
比分别为1级粉煤灰占20~40%、磨细石灰石粉占30 60%、 二水石膏占 5 10%、生明矾土占10 20%、 二甲基硅氧烷占3 5%;磨细石灰石粉、二水 石膏和生明矾土的细度要求大于350m2/kg。
使用方法根据新拌混凝土的强度等级和养护条件来确定复合外加剂的 掺量，其掺量为混凝土中水泥重量的5 15%，以水泥用量为基数按比例外掺， 替代等重量的砂。
本发明的复合外加剂掺加在高强混凝土、大体积混凝土和自密实混凝土 中，在环境相对湿度低于50%的条件下，能够显著降低混凝土自收縮率30% 以上，对混凝土强度、流动度和耐久性具有改善作用。与目前现有的技术相 比，本发明的特点在于物理增水和化学膨胀补偿收縮相结合，改善自收縮的 作用机理科学合理，复合外加剂的成本低，易于实现工程应用。
复合外加剂中各种材料组分的作用原理如下-
(1) 石灰石粉和I级粉煤灰颗粒呈圆球形且表面光滑，在结构中能够起 到相对物理增水和滚珠轴承的作用，且石灰石中的碳酸钙能够和水泥熟料中 的铝酸盐矿物产生水化反应，形成膨胀性的水化碳铝酸转补偿收縮。
(2) 二水石膏和生明矾土水化反应形成膨胀性水化产物钙砜石，需水量 低、结晶细小、形成速度均匀稳定，能够起到化学膨胀补偿收縮的作用。
(3) 二甲基硅氧烷能够有效降低水泥石孔隙中的毛细管水表面张力，从 而降低自收縮。上述各种组分的综合作用结果能够有效降低混凝土的自收縮
具体实施例方式
复合外加剂的配方(重量比，单位kg)为1级粉煤灰占20 40%、磨细
石灰石粉占30 60%、 二水石膏占5 10%、生明矾土占10 20%、 二甲基硅氧 垸占3 5%。磨细石灰石粉、二水石膏和生明矾土的细度要求大于350mVkg， 然后按比例混合均匀制备出复合外加剂。根据混凝土的强度等级和养护湿度 确定外加剂的掺量，复合外加剂的掺量为混凝土中水泥重量的5 15%，以水 泥用量为基数按比例外惨，替代等重量的砂。当混凝土的强度等级较高(》 C60)以及养护湿度较低(《80%)日寸，外加剂掺量适当增多。
不掺复合外加剂的基准混凝土配合比为水泥500kg/m3、水165kg/m3、 砂573 kg/m3、石子1162kg/m3、萘系高效减水剂5 kg/m3。水泥为普通硅酸盐 水泥P.042.5，砂为细度模数2.52的中砂，石子为5 25mm连续级配的碎石。 复合外加剂掺加方式为以水泥用量为基数按比例外掺，替代等重量的砂。
外加剂l配方为1级粉煤灰20%、石灰石粉47%、 二甲基硅氧烷3%、 二水石膏10%、生明矶土20%。
外加剂掺坍落抗压强度/MPa自收縮率/10-5
量/%度/cm3天28天3天 28天
0%15.546.566.47.9 17.8
5%17.148.668.18.1 11.2
10%18.049.269.84.6 6.7
15%16.948.367.92.0 3.8
外加剂2配方为1级粉煤灰25%、石灰石粉40%、 二甲基硅氧烷5%、
二水石膏10%、生明砜土20%。_
外加剂掺量％坍落度/cm 抗压强度/MPa自收缩率/10-5
3天28天 3天 28天
0%15.546.566.47.917.8
5%16.148.268.35.610.4
10%16.749.369.74.36.4
15%17.347.567.41.83.8
外加剂3配方为1级粉煤灰35%、石灰石粉30%、 二甲基硅氧烷5%、 水石膏10%、生明矾土20%。
外加剂掺坍落抗压强度/MPa自收縮率/l(T5
量/%度/cm3天28天3天 28天
0%15.546.566.47.9 17.8
5%17.347.667.85.1 9.7
10%18.548.769.04.4 5.9
15%18.646.968.11.9 4.0
外加剂4配方为1级粉煤灰40%、石灰石粉42%、 二甲基硅氧烷3%、
水石膏5%、生明矶土 10°/0。_
外加剂掺 坍落 抗压强度/MPa自收縮率/l(T5
量/%_度/cm_3天28天 3天 28天
0% 15.5 46.566.47.9 17.8
5% 16.5 46.266.3 6.6 13.4
10% 17.2 47.368.75.3 7.9
15% 18.6 45.565.93.4 5.8
外加剂5配方为1级粉煤灰22%、石灰石粉60%、 二甲基硅氧烷3%、
水石膏5%、生明矾土 10%。___
外加剂掺 坍落 抗压强度/MPa自收縮率/l(T5
量/% 度/cm 3天28天 3天 28天
0% 15.5 46.566.47.9 17.8
5% 17.0 47.468.86.7 13.7
10% 18.5 48.868.96.0 8.8
15% 17.9 48.669.24.1 6.权利要求
1、一种改善混凝土自收缩的复合外加剂，其特征在于采用I级粉煤灰、磨细石灰石粉、二水石膏、生明矾土、二甲基硅氧烷均匀混合制成，各组分的重量百分比分别为I级粉煤灰占20～40％、磨细石灰石粉占30～60％、二水石膏占5～10％、生明矾土占10～20％、二甲基硅氧烷占3～5％；所述的磨细石灰石粉、二水石膏和生明矾土的细度大于350m2/kg。
全文摘要
一种改善混凝土自收缩的复合外加剂属于混凝土外加剂技术领域。目前改善混凝土自收缩的材料主要包括膨胀剂、减缩剂和纤维。但是上述材料单独使用的效果并不理想，本发明特征在于采用I级粉煤灰、磨细石灰石粉、二水石膏、生明矾土、二甲基硅氧烷均匀混合制成，各组分的重量百分比分别为I级粉煤灰占20～40％、磨细石灰石粉占30～60％、二水石膏占5～10％、生明矾土占10～20％、二甲基硅氧烷占3～5％；所述的磨细石灰石粉、二水石膏和生明矾土的细度大于350m<sup>2</sup>/kg。本发明的复合外加剂掺加在高强混凝土、大体积混凝土和自密实混凝土中，在环境相对湿度低于50％的条件下，能够显著降低混凝土自收缩率30％以上，对混凝土强度、流动度和耐久性具有改善作用。
文档编号C04B22/14GK101172803SQ20071017636
公开日2008年5月7日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者悦 李, 奇 郭 申请人:北京工业大学