本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种水泥混凝土用长效膨胀剂及其制备方法。
背景技术：
水泥混凝土是我国应用范围最广、应用量最大的建筑材料之一，在我国基础设施建设领域占有举足轻重的地位。水泥混凝土的性能稳定性和体积安定性是我国基础设施建设和安全应用的重要保障。但由于水泥混凝土的化学组分以及为了获得较好工作性而采取的较大水灰比，导致水泥混凝土凝结初期和硬化过程中会出现体积收缩现象。水泥混凝土的收缩分为塑性收缩，化学收缩，干燥收缩和碳化收缩。体积收缩会引起水泥混凝土性能劣化，严重的还会引起开裂。科学研究和工程实践表明，膨胀剂可以有效的补偿水泥混凝土的体积收缩，提高其性能稳定性和体积安定性。
目前，我国水泥混凝土用膨胀剂可分为三类：氧化钙类、硫铝酸钙类和氧化钙-硫铝酸钙类。但现有的膨胀剂存在对原材料品质要求高、膨胀源单一、膨胀性能无法调节以及长期膨胀性能差的问题。因此，水泥混凝土用膨胀剂的推广应用受到严重制约。
技术实现要素：
为了解决上述膨胀剂存在的问题，本发明提供了一种水泥混凝土用长效膨胀剂及其制备方法。该膨胀剂充分利用低品位铝矾土和高镁石灰石等劣质原料，具有3~5个膨胀源，制备方法简单易行，长期膨胀性能较好，其7天限制膨胀率（水中）介于0.030~0.047%，28天限制膨胀率（水中）介于0.065~0.098%，180天限制膨胀率（水中）介于0.095~0.125%。
本发明的技术方案如下：
一种水泥混凝土用长效膨胀剂，其特征在于，它是由以下重量份的原料组成：熟料 78~91、石膏5~16、硅藻土1~12。
一种水泥混凝土用长效膨胀剂制备方法，其特征在于，它是由以下步骤组成：①熟料制备；②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨。
所述的熟料是由以下重量份的原料制得：铝矾土 25~46、石灰石40~60、石膏 8~17。
所述的石膏为脱硫石膏，其化学组成中SO3含量介于43~55%。
所述的硅藻土为天然硅藻土，其化学组成中SiO2含量介于74~85%。
所述的铝矾土为低品位铝矾土，其化学组成中Al2O3含量介于36~45%。
所述的石灰石为高镁石灰石，其化学组成中MgO含量介于2.6~7%。
所述的步骤①熟料制备，具体地，⑴铝矾土、石灰石、脱硫石膏合理配料粉末至一定细度（170目筛余介于1~7%）；⑵经过⑴的物料，在100~110℃条件下处理18~35min，然后在750~900℃条件下处理40~65min，之后在1180~1245℃条件下处理35~55min，即可得到满足要求的熟料。
所述的步骤②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具体地，步骤①制备的熟料和石膏、硅藻土按一定配比入球磨机粉磨至一定细度（200目筛余介于0.5~1.5%），即可得到满足要求的膨胀剂。
该水泥混凝土用膨胀剂是以熟料、脱硫石膏和天然硅藻土为原料混合粉磨制得。其熟料是以低品位铝矾土、高镁石灰石和脱硫石膏为原料，结合一定的煅烧制度制得。低品位铝矾土为工业炼铝行业浮选优质铝矾土后产生的废弃物，利用价值较低，目前我国低品位铝矾土年产量超过5000万吨；我国高镁石灰石资源丰富，但开发利用率较低；脱硫石膏为工业副产品，年产量巨大；我国天然硅藻土储量丰富，极易开采。并且，低品位铝矾土含有较丰富的氧化铝，高镁石灰石含有丰富的氧化钙和一定量的氧化镁，脱硫石膏主要成分为硫酸钙，因此低品位铝矾土、高镁石灰石和脱硫石膏在一定温度制度下，可以生成以硫铝酸钙为主要矿物且含有一定量轻度死烧氧化钙和氧化镁的熟料。硫铝酸钙、脱硫石膏和水会发生水化反应生成钙矾石，产生体积膨胀。天然硅藻土为疏松多孔材料，其吸水后便会产生体积膨胀。
本发明的突出优点在于：
（1）本发明充分利用低品位铝矾土和高镁石灰石，实现劣质原料的有效利用；
（2）本发明的膨胀剂含有3~5个膨胀源，膨胀性能易于调节；
（3）本发明的膨胀剂长期膨胀性能良好，可保障混凝土的长期体积安定性；
（4）制备方法简单易行，成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种水泥混凝土用长效膨胀剂及其制备方法，各组分重量份数如下：
熟料 78
脱硫石膏 10
天然硅藻土 12
上述熟料是由以下重量份的原料制得：
低品位铝矾土 25
高镁石灰石 60
脱硫石膏 15
上述脱硫石膏化学组成中SO3含量为43%；天然硅藻土化学组成中SiO2含量为85%；低品位铝矾土化学组成中Al2O3含量为45%；高镁石灰石化学组成中MgO含量为2.6%。
具体制备步骤为：
①熟料制备，具体地，⑴铝矾土、石灰石、脱硫石膏按重量份数配料粉末至一定细度（170目筛余为1%）；⑵经过⑴的物料，在100℃条件下处理35min，然后在900℃条件下处理40min，之后在1245℃条件下处理35min，即可得到熟料；
②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具体地，步骤①制备的熟料和脱硫石膏、天然硅藻土按重量份数配比入球磨机粉磨至一定细度（200目筛余为1.5%），即可得到膨胀剂。
该膨胀剂有3个膨胀源，其7d限制膨胀率（水中）为0.030%，28d限制膨胀率（水中）为0.065%，180d限制膨胀率（水中）为0.095%。
实施例2
一种水泥混凝土用长效膨胀剂及其制备方法，各组分重量份数如下：
熟料 91
脱硫石膏 8
天然硅藻土 1
上述熟料是由以下重量份的原料制得：
低品位铝矾土 46
高镁石灰石 40
脱硫石膏 14
上述脱硫石膏化学组成中SO3含量为55%；天然硅藻土化学组成中SiO2含量为74%；低品位铝矾土化学组成中Al2O3含量为36%；高镁石灰石化学组成中MgO含量为7%。
具体制备步骤为：
①熟料制备，具体地，⑴铝矾土、石灰石、脱硫石膏按重量份数配料粉末至一定细度（170目筛余为7%）；⑵经过⑴的物料，在110℃条件下处理18min，然后在750℃条件下处理40min，之后在1180℃条件下处理55min，即可得到熟料；
②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具体地，步骤①制备的熟料和天然石膏、天然硅藻土按重量份数配比入球磨机粉磨至一定细度（200目筛余为0.5%），即可得到膨胀剂。
该膨胀剂有5个膨胀源，其7d限制膨胀率（水中）为0.047%，28d限制膨胀率（水中）为0.098%， 180d限制膨胀率（水中）为0.125%。
实施例3
一种水泥混凝土用长效膨胀剂及其制备方法，各组分重量份数如下：
熟料 85
脱硫石膏 10
天然硅藻土 5
上述熟料是由以下重量份的原料制得：
低品位铝矾土 38
高镁石灰石 50
脱硫石膏 12
上述脱硫石膏化学组成中SO3含量为50%；天然硅藻土化学组成中SiO2含量为80%；低品位铝矾土化学组成中Al2O3含量为40%；高镁石灰石化学组成中MgO含量为5.2%。
具体制备步骤为：
①熟料制备，具体地，⑴铝矾土、石灰石、脱硫石膏按重量份数配料粉末至一定细度（170目筛余为3%）；⑵经过⑴的物料，在105℃条件下处理25min，然后在810℃条件下处理50min，之后在1210℃条件下处理45min，即可得到熟料；
②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具体地，步骤①制备的熟料和天然石膏、天然硅藻土按重量份数配比入球磨机粉磨至一定细度（200目筛余为1.0%），即可得到膨胀剂。
该膨胀剂有4个膨胀源，其7d限制膨胀率（水中）为0.040%，28d限制膨胀率（水中）为0.087%， 180d限制膨胀率（水中）为0.116%。