一种改性氧化钙类水泥混凝土膨胀剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑材料领域，特别是设及一种改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 水泥混凝±是目前世界上最大宗的建筑材料，价格低廉，应用广泛。但是水泥混凝 ±易收缩开裂，从而缩短工程结构的使用寿命，严重影响了混凝±的耐久性。为了解决水泥 混凝±易收缩开裂的问题，研究人员发明了膨胀水泥和水泥混凝±膨胀剂。自20世纪30 年代法国发明膨胀水泥W来，特别是自日本在膨胀水泥的基础上将其中的膨胀组分分离出 来作为单独渗加的膨胀剂W来，混凝±膨胀剂逐渐发展为混凝±行业中用量最大的外加剂 之一，广泛应用于地下防水防渗工程、超长结构W及各类大型的混凝±施工工程。其中大体 积工程施工中，因水泥水化放热量大，混凝±构筑物温升较大，在降温阶段因为温度引起的 收缩导致的开裂是大体积混凝±面临的最主要问题之一，针对上述问题，渗加膨胀剂是防 止混凝±收缩开裂的最有效技术之一。
[0003] 氧化巧作为一种膨胀熟料最先是在日本发明并推广应用的，国内对将氧化巧作为 膨胀熟料的研究相对较少。一个主要原因是氧化巧类膨胀熟料和水反应迅速，大部分膨胀 能消耗在混凝±塑性阶段，作无用功，另一个主要原因是传统氧化巧类膨胀熟料早期膨胀 太多，在混凝±放热后的降温阶段有效膨胀量太小，对温降导致的收缩补偿有限。因此需要 对氧化巧类膨胀熟料进行改进提高。
[0004] 如何延缓氧化巧类膨胀熟料与水的接触，减少膨胀剂在水泥混凝±塑性阶段的无 效消耗，增加混凝±硬化阶段尤其是混凝±降温阶段的有效膨胀能是氧化巧类膨胀熟料研 究及性能提升的难点之一。
[0005]
【发明内容】
[0006] 针对氧化巧类膨胀熟料与水反应迅速，在混凝±塑性阶段膨胀能消耗过多的问 题，本发明提供一种改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂及其制备方法，可调节氧化巧类膨胀 熟料的水化历程，减少氧化巧类膨胀熟料在混凝±塑性阶段的无效膨胀、增加混凝±硬化 后尤其是温降阶段的有效膨胀。
[0007] 本发明是利用聚己締醇对氧化巧类膨胀熟料进行表面包裹改性，在氧化巧类膨胀 熟料表面形成保护层，利用聚己締醇在氧化巧表面形成缓冲保护层，延缓氧化巧与水的接 触，降低混凝±塑性阶段氧化巧与水的反应几率，减少膨胀剂在混凝±塑性阶段的无效膨 胀。
[000引同时，由于聚己締醇具有冷水难w完全溶解，热水中溶解度增加的特点，一方面， 在水泥混凝±塑性阶段水泥水化处于诱导期，放热量少，聚己締醇溶解性差，可W降低水分 与氧化巧颗粒反应的速度，另一方面，随水化水泥进入加速期，放热量增加，聚己締醇溶解 加速，水与氧化巧接触几率增加，氧化巧膨胀剂有效膨胀持续增加，通过调节聚己締醇的结 构或其在氧化该类膨胀粉料表面的用量，优化膨胀剂的水化和混凝±温度的升降过程，达 到增加混凝±降温阶段的膨胀量的目的；再者，氧化巧类膨胀熟料表面的聚己締醇吸水后 为氧化巧的水化提供必需的水分，确保了氧化巧膨胀的持续性。
[0009] 因此，通过聚己締醇包裹改性氧化巧类膨胀熟料表面，能够达到调节氧化巧类膨 胀熟料的水化历程，减少其在混凝±塑性阶段的无效水化，增加其在混凝±硬化阶段尤其 是温降阶段的膨胀量，提高氧化巧类膨胀熟料性能的目的。
[0010] 本发明所述改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂，由聚己締醇和氧化巧类膨胀熟料 组成；聚己締醇包裹于氧化巧类膨胀熟料的表面。所述改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂 的比表面积为100-600mVkg，聚己締醇占所述改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂总质量的 0. 5% -20%。
[0011] 所述聚己締醇的聚合度为100-10000,醇解度为70-100mol%。
[0012] 所述氧化巧类膨胀剂熟料可W商购，特征在于比表面积为100-600mVkg，其中游 离氧化巧含量（f-CaO) > 60%。
[0013] 所述氧化巧类膨胀熟料也可W由石灰石与复合矿化剂混合粉磨成生料后在 1200-1500°C下锻烧粉磨而成，比表面积为100-600mVkg ;其中，复合矿化剂与石灰石的质 量比为 0:100-10:90 ;
[0014] 复合矿化剂由质量百分比含量为40% -100%的石膏、0% -60%的氧化侣和/或硫 酸侣组成。
[0015] 所述改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂的制备方法包括下述步骤：
[0016] a)将石灰石与复合矿化剂混合粉磨成生料后在1200-1500°c下锻烧，粉磨至比表 面积为100-600m2/kg，得到氧化巧类膨胀熟料；
[0017] b)将聚己締醇用无水有机溶剂溶解，加入计量的氧化巧类膨胀熟料混合均匀，除 去有机溶剂，粉磨至比表面积为100-600m 2/kg。
[001引所述无水有机溶剂为干燥的二氯甲烧、=氯甲烧、四氨快喃、丙酬、甲苯、二甲苯、 二甲基亚讽、N，N-二甲基甲酯胺中的一种W上任意比例混合物。
[0019] 本发明所述的改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂的应用方法；在生产、拌合混凝± 时，将本发明所述的改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂同其他胶凝材料一同加入即可产生收 缩补偿作用；或根据需要将本发明所述改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂同石膏、粉煤灰等 材料W-定的质量比混合后，再与胶凝体系一起加入拌合，同样可W产生收缩补偿作用。本 发明所述的改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂的用量为总凝胶材料用量的0-10%。
[0020] 本发明所述的改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂具有W下优点：
[0021] 1.聚己締醇表面包裹改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂水化历程可调，减少了混凝 ±塑性阶段的无效膨胀，混凝±硬化后限制膨胀率提高，因此所制得的改性氧化巧类水泥 混凝±膨胀剂在使用过程中可W减少渗量，具有降低成本的优势。
[0022] 2.聚己締醇表面包裹改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂通过调节聚己締醇的结构 或其在氧化该类膨胀粉料表面的用量，优化膨胀剂的水化和混凝±温度的升降过程，可w 达到增加混凝±降温阶段的膨胀量的目的，尤其适用于补偿大体积混凝±工程在降温阶段 的变形收缩。
[002引 3.原材料易得，制备工艺简单。
【附图说明】
[0024] 图1 ;实施例1所得改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂1的扫描电镜照片。
[0025] 图2 ;实施例1的所得改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂1和对比未改性的氧化巧 类膨胀熟料r微量热测试结果。
[0026] 图3-8 ;实施例1-6中所得改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂和相应对比未改性的 氧化巧类膨胀熟料r -6'在水泥净浆体系中的收缩结果。
[0027] 图9 ;实施例2的所得改性氧化巧类水泥混凝±膨胀剂2和对比未改性的氧化巧 类膨胀熟料2'变温环境下的膨胀应力结果。 具体实施例
[002引根据下述实施例，可W更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实 施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限 制权利要求书中所详细描述的本发明。外购氧化巧膨胀熟料为江苏苏博特新材料股份有限 公司的HME-IV，聚己締醇购自阿拉了试剂公司。
[0029] 实施例1
[0030] 将质量比为90 ; 10的石灰石和复合矿化剂混合后经球磨机共同粉磨至细度为 200mVkg的生料粉，其中复合矿化剂为石膏。将粉磨后的生料粉在120(TC下锻烧，并