一種混凝土用防裂抗滲劑的製作方法

2023-07-28 09:06:51 1

一種混凝土用防裂抗滲劑的製作方法
【專利摘要】本發明適用於建築材料領域，提供了一種混凝土用防裂抗滲劑，包括如下重量份數的下列組分：粉煤灰10-70份，氟石膏10-50份，氧化鎂5-50份。該混凝土用防裂抗滲劑能夠降低水化熱，補償混凝土收縮，提高混凝土強度，防止其開裂、滲漏等現象，提高了混凝土的穩定性和耐久性。
【專利說明】一種混凝土用防裂抗滲劑

【技術領域】
[0001] 本發明屬於建築材料領域，尤其涉及一種混凝土用防裂抗滲劑。

【背景技術】
[0002] 混凝土是當代最主要的土木工程材料之一，廣泛應用於建築領域的方方面面。但 是，由於混凝土 (尤其大體積混凝土及高強混凝土等）普遍存在收縮現象，導致混凝土開裂、 強度、防滲、抗腐蝕等性能降低。而目前市場上使用膨脹劑作為補償收縮混凝土材料存在的 明顯缺陷是：混凝土的水化熱高，混凝土收縮變形大，普遍存在混凝土開裂、滲漏等現象，同 時，還較大幅度地降低混凝土強度。且國內各種類型的混凝土補償收縮材料(諸如膨脹劑 等)，絕大部分都是利用純原料進行高溫處理，既造成了巨大的能源消耗，又給環境帶來了 不同程度地影響。而且產品生產成本高，因此，該類產品的市場銷售價格昂貴。
[0003] 此外，國外進口產品雖說具有一定的防裂抗滲性能，但效果均不明顯。因此，對於 混凝土建築，特別是對於大體積混凝土、高強度的混凝土建築(如水電大壩、軍事工程、核電 站、地鐵等)，尋找一種能在保證強度的前提下，有效防止混凝土開裂和滲漏，一直是建築科 技工作者重大研究課題。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的在於提供一種混凝土用防裂抗滲劑，旨在解決水電大壩、軍事工程、 核電站、地鐵等特大體積混凝土及高強、高性能混凝土開裂和滲漏問題。
[0005] 本發明的另一目的在於提供一種操作簡單易控的混凝土用防裂抗滲劑的製備方 法。
[0006] 本發明的再一目的在於提供一種混凝土用防裂抗滲劑作為混凝土外加劑或混凝 土摻合料的應用。
[0007] 本發明是這樣實現的，一種混凝土用防裂抗滲劑，包括如下重量份數的下列組 分：
[0008] 粉煤灰10-70份；
[0009] 氟石膏10-50份；
[0010] 氧化鎂5-50份。
[0011] 以及，一種混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，包括下述步驟：
[0012] 按照上述混凝土用防裂抗滲劑的配方分別稱取各組分；
[0013] 將上述各組分進行球磨、混合處理。
[0014] 本發明提供的上述混凝土用防裂抗滲劑以粉煤灰、氟石膏和氧化鎂為原料，降低 了生產成本；通過三種組分之間相互配合，既滿足了混凝土早期水化礦物的需要，同時降低 了水化溫度，又有效地延長了混凝土後期膨脹時間，保障了混凝土後期收縮補償和強度的 增長，使得本發明所述混凝土用防裂抗滲劑在製備水電大壩、軍事工程、核電工程、地鐵工 程等特大體積混凝土以及高強、高性能混凝土時，能有效地提高其防裂抗滲性能、力學性能 和穩定性能及耐久性能。本實施例提供的混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，成本低廉，工藝 簡單可控，容易實現產業化發展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明實施例提供的混凝土用防裂抗滲劑的製備流程圖；
[0016] 圖2是本發明實施例提供的混凝土用防裂抗滲劑的工藝流程圖。

【具體實施方式】
[0017] 為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合 附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用 以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0018] 常用的混凝土中，一方面，由於水泥用量較大，導致混凝土的水化溫度較高、早期 自收縮明顯，因此，混凝土收縮變形大、容易開裂；另一方面，由於後期混凝土自由水的揮 發，將進一步導致混凝土的收縮變形。收縮會使混凝土結構產生裂縫，降低混凝土結構的密 實性，影響混凝土的抗滲、抗凍、抗腐蝕等性能。有基於此，本發明實施例提供了一種混凝土 用防裂抗滲劑，包括如下重量份數的下列組分：
[0019] 粉煤灰10-70份；
[0020] 氟石膏10-50份；
[0021] 氧化鎂5-50份。
[0022] 具體到上述混凝土用防裂抗滲劑中，所述粉煤灰是燃煤火電廠排出的主要固體廢 物。粉煤灰是我國當前排量較大的工業廢渣之一，隨著電力工業的發展，燃煤電廠的粉煤灰 排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加處理，就會產生揚塵，汙染大氣；若排入水系會造成河 流淤塞，而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。因此，有必要對該粉煤灰進行 合理利用，避免其對於環境、人體、生物造成不利影響。
[0023] 研究發現，所述粉煤灰的主要成分有：Si02、A120 3，其在一定條件下能發生水化作 用，是粉煤灰的主要活性成分。粉煤灰中含有部分疏鬆多孔的未燃炭粒，該物質是一種惰性 物質，其含量對粉煤灰的活性存在影響，其含量越高，粉煤灰的活性值降低越明顯，而該成 分的存在對粉煤灰的壓實也不利；此外，過量的Fe 203對粉煤灰的活性也不利。為了充分發 揮上述粉煤灰活性成分的作用，同時防止其他成分如未燃炭粒、Fe 203等對所述粉煤灰的活 性造成影響，本發明實施例中，作為優選實施例，所述粉煤灰的燒失量< 15%，以所述粉煤灰 的總重為100%計，其中，Si02的重量百分含量為30-60%，A120 3的重量百分含量為20-40%。 當然，應當理解，所述粉煤灰中還含有除Si02、Al 203以外的其他成分。作為具體實施例，所述 混凝土用防裂抗滲劑中粉煤灰的重量份數為10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、 45份、50份、55份、60份、65份、70份等具體重量份數。
[0024] 氟石膏是氟化鹽生產過程中產生的廢渣，每年我國氟化鹽廠排出的氟石膏量非常 高，該工業廢渣的存放不僅佔用大量耕地，浪費大量建設資金，而且若存放不當，還會汙染 環境。合理利用氟石膏可以變廢為寶。
[0025] 氟石膏中的主要成分有CaO和S03，其作為主要的活性成分，能與其他組分的成分 發生反應，生成高強度的活性物質，如水化矽酸鈣、水化鋁酸鈣和水化硫酸鈣等；此外氟石 膏的添加，還能在一定程度上作為凝結時間調節劑使用。本發明實施例中，作為優選實施方 式，以所述氟石骨的總重為100%計，CaO的重量百分含量為20-50%，S03的重量百分含量為 30-70%。具有該比例成分的氟石膏，能夠更好的與其他成分配合，充分發揮各組分的功能。 當然，應當理解，所述氟石膏中還含有除CaO、S0 3以外的其他成分。作為具體實施例，所述 混凝土用防裂抗滲劑中氟石膏的重量份數為10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、 45份、50份等具體重量份數。
[0026] 本發明實施例中，氧化鎂採用經高溫煅燒菱鎂礦粉生產的氧化鎂，其氧化鎂的純 度為60-100%。防裂抗滲劑中加入氧化鎂成分後，一方面，氧化鎂作為防裂抗滲劑的主要成 分之一，能有效減輕混凝土前期的水化熱，降低收縮變形，另一方面，由於氧化鎂具有優秀 的膨脹性能，能延遲膨脹時間、調整膨脹速率，有效的補償混凝土的收縮率，使得混凝土少 收縮或不收縮。作為具體實施例，所述混凝土用防裂抗滲劑中氧化鎂的重量份數為5份、10 份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份等具體重量份數。
[0027] 研究發現，單獨使用MgO作為混凝土用防裂抗滲劑，在MgO等量取代膠凝材料時， 混凝土的抗壓強度、劈拉強度、軸拉強度和極限拉伸值均不同程度降低，摻量越高、降幅越 大；而在粉煤灰和氟石膏的混合物中摻入MgO作為混凝土的防裂抗滲劑使用，等量取代膠 凝材料時，三者能產生協同作用，對混凝土力學性能的提高有明顯的增強作用，混凝土抗壓 強度、劈拉強度、軸拉強度均高於摻入粉煤灰和氟石膏形成的混凝土或單獨使用MgO的混 凝土，混凝土自生體積變形最為穩定。
[0028] 本發明實施例中，由於三種組分都經過高溫煅燒，且三種組分中均含有主要活性 成分和低活性成分。其主要活性成分能在水化硬化時起反應，並生成具有較高強度的水化 矽酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫酸鈣及方鎂石等多種水化礦物；而低活性成分也能在常溫下緩 慢生成水化礦物。所述防裂抗滲劑加入到混凝土中後，由於水化礦物如水化矽酸鈣、水化鋁 酸鈣、水化硫酸鈣和氫氧化鎂等均能與混凝土中的水泥水化時析出的氫氧化鈣凝膠發生反 應，生成不同的不溶於水的多種水化礦物，從而顯著增強混凝土的密實性、穩定性和混凝土 的抗裂性、抗滲性及耐久性。三種組分的有效結合，使得混凝土中活性成分進行優勢互補 和合理有效重組，這樣，既滿足了混凝土早期水化礦物的需要，又保障了混凝土後期收縮補 償和強度的增長，能夠在有效的保證混凝土強度的基礎上，提高防裂抗滲性能。為確保上 述效果的實現，作為優選實施例，使用本發明實施例所述防裂抗滲劑時，混凝土初凝時間差 彡90min，混凝土在水中7d的限制膨脹率為0. 010%?0. 025%，混凝土在空氣中21d的限制 膨脹率> -〇. 010%，混凝土 28d的抗壓強度比> 90%。
[0029] 作為優選實施例，為了更好地達到上述效果，本發明實施例中，以混凝土用防裂抗 滲劑的總重為100%計，MgO的重量百分含量彡50%，S0 3的重量百分含量彡50%，Si02的重量 百分含量< 50%，A1203的重量百分含量< 35%，CaO的重量百分含量< 25%，Fe203的重量百 分含量< 5%。
[0030] 混凝土用防裂抗滲劑的粒徑越小，其比表面積相應越大。由於常用水泥的比表面 積約為300m 2/kg左右，當防裂抗滲劑的比表面積比水泥小時，將有利於填充混凝土中的水 泥粒徑縫隙，增強密實度；此外，防裂抗滲劑的比表面積的大小直接影響其水化進程，比表 面積越大水化越快，反之則越慢。本發明實施例中，有效控制水化時間或膨脹速率，除通過 合理調配防裂抗滲劑的組分外，合理的比表面積的控制也是防裂抗滲劑技術要求關鍵所 在。有鑑於此，作為另一個優選實施例，所述混凝土用防裂抗滲劑的比表面積> 400m2/kg ; 所述混凝土用防裂抗滲劑的粒徑要求為：80 μ m篩篩餘< 1. 0%。
[0031] 本發明實施例所述防裂抗滲劑，可以降低水泥水化熱，減緩水化進程，減少水泥放 熱量，延遲放熱峰值出現時間，還可以使混凝土水泥放熱更加平緩，使水泥性能發生改變。 因為，所述防裂抗滲劑還具有微膨脹特性，因此，將所述防裂抗滲劑加入高熱水泥中，可使 水泥改性為中熱微膨脹水泥；將所述防裂抗滲劑加入中熱水泥中，可使水泥改性為低熱微 膨脹水泥。
[0032] 本發明實施例所述防裂抗滲劑取代部分水泥後，混凝土強度仍然能夠滿足設計要 求。因此，在大體積混凝土中，如大壩工程、國防工程、軍事工程、核電工程、地鐵工程、機場 跑道工程、公路工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、工業與民用建築工程、水利電力工程、 地下(水下）隱蔽建築等，可以大幅度降低混凝土的水泥用量，從而降低水泥水化熱，提高混 凝土防裂抗滲性能，進一步滿足其更高的防滲、防腐蝕、穩定性和耐久性要求。本發明的混 凝土用防裂抗滲劑，可根據確定的用量直接摻入水泥混凝土中，與水泥、水以及砂、石等均 勻拌合使用。
[0033] 本發明實施例提供的防裂抗滲劑，採用工業廢渣粉煤灰、氟石膏和氧化鎂作為組 分，充分利用工業廢渣作為再生資源使其變廢為寶，既解決了粉煤灰和氟石膏的排放對環 境所造成的汙染，又降低了生產成本，更重要的是減少了混凝土的水化熱、熱能膨脹性，可 使混凝土達到微膨脹或不收縮或少收縮，改善混凝土的耐高溫性能、減輕顆粒分離和析水 現象、減少混凝土的收縮和開裂以及抑制雜散電流對混凝土中鋼筋的腐蝕，有利於提高混 凝土防裂、抗滲、抗凍能力。此外，本發明實施例所述防裂抗滲劑還能改善混凝土的和易性 和可泵性，增強混凝土粘聚性、包裹性，使混凝土不離析，坍落度無損失，混凝土保持良好的 保水性能，混凝土的力學性能、變形性能以及耐久性能顯著提高，滿足水電大壩、軍事工程、 核電站、地鐵等特大體積混凝土的防裂抗滲要求。
[0034] 相應地，本發明實施例還提供了一種混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，包括下述 步驟：
[0035] S01.按照上述的混凝土用防裂抗滲劑的配方分別稱取各組分；
[0036] S02.將上述各組分進行球磨、混合處理。
[0037] 具體地，上述步驟S01中混凝土用防裂抗滲劑的配方以及配方中的各組分優選含 量和種類如上文所述，為了節約篇幅，在此不再贅述。
[0038] 上述步驟S02中，將所述稱取的各組分進行球磨、混合處理。將各組分進行球磨處 理的設備不受限制，本領域內常用的球磨機均可用於本發明實施例。作為優選實施例，經球 磨處理後的物料，其粒徑要求為：80 μ m篩篩餘< 1.0%。所述球磨、混合處理的時間可以根 據實際生產條件進行靈活的調整，只要各組分球磨、混合充分即可，如混合的設備可以是混 料罐等。在上述球磨、混合時，可以將物料進行吸塵處理，減少物料粉塵，並將其經排氣口排 出並回收。在具體實施例中，可將經球磨、混合後的混料經高壓輸送機輸送至成品庫，形成 混凝土用防裂抗滲劑成品，如附圖2所示。
[0039] 本發明實施例提供的混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，只需將各組分進行球磨、 混合處理即可，其製備工藝簡單，易控，生產效率高。
[0040] 本發明實施例還提供了混凝土用防裂抗滲劑作為混凝土外加劑或混凝土摻合料 的應用。
[0041] 作為優選實施例，當混凝土用防裂抗滲劑作為混凝土外加劑應用時，以膠凝材用 量的總重為100%計算，所述防裂抗滲劑佔膠凝材總重的重量百分含量為10-15% ;當混凝土 用防裂抗滲劑作為混凝土摻合料應用時，以膠凝材用量的總重為100%計算，所述防裂抗滲 劑佔膠凝材總重的重量百分含量為10-60%。
[0042] 實施例1
[0043] 一種混凝土用防裂抗滲劑，包括如下重量份數的下列組分：
[0044] 粉煤灰40份；
[0045] 氟石膏30份；
[0046] 氧化鎂30份。
[0047] 上述混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，包括下述步驟：
[0048] S11.按照上述的混凝土用防裂抗滲劑的配方分別稱取各組分；
[0049] S12.將上述各組分進行球磨、混合處理。
[0050] 實施例2
[0051] 一種混凝土用防裂抗滲劑，包括如下重量份數的下列組分：
[0052] 粉煤灰65份；
[0053] 氟石膏30份；
[0054] 氧化鎂5份。
[0055] 上述混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，包括下述步驟：
[0056] S21.按照上述的混凝土用防裂抗滲劑的配方分別稱取各組分；
[0057] S22.將上述各組分進行球磨、混合處理。
[0058] 以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種混凝土用防裂抗滲劑，包括如下重量份數的下列組分： 粉煤灰10-70份； 氟石骨10-50份； 氧化鎂5-50份。
2. 如權利要求1所述的混凝土用防裂抗滲劑，其特徵在於，所述粉煤灰的燒失量 < 15%，以所述粉煤灰的總重為100%計，其中，Si02的重量百分含量為30-60%，A120 3的重量 百分含量為20-40%。
3. 如權利要求1所述的混凝土用防裂抗滲劑，其特徵在於，以所述氟石膏的總重為 100%計，CaO的重量百分含量為20-50%，S0 3的重量百分含量為30-70%。
4. 如權利要求1所述的混凝土用防裂抗滲劑，其特徵在於，所述氧化鎂的純度為 60-100%。
5. 如權利要求1-4任一所述的混凝土用防裂抗滲劑，其特徵在於，所述混凝土用防裂 抗滲劑的比表面積彡400m2/kg ; 所述混凝土用防裂抗滲劑的粒徑要求為：80 μ m篩篩餘為< 1.0%。
6. 如權利要求1-4任一所述的混凝土用防裂抗滲劑，其特徵在於，以混凝土用防裂抗 滲劑的總重為100%計，MgO的重量百分含量彡50%，S0 3的重量百分含量彡50%，Si02的重量 百分含量< 50%，A1203的重量百分含量< 35%，CaO的重量百分含量< 25%，Fe203的重量百 分含量< 5%。
7. -種混凝土用防裂抗滲劑的製備方法，包括下述步驟： 按照權利要求1-6任一項所述的混凝土用防裂抗滲劑的配方分別稱取各組分； 將上述各組分進行球磨、混合處理。
8. 權利要求1-6任一項所述的混凝土用防裂抗滲劑作為混凝土外加劑或混凝土摻合 料的應用。
9. 如權利要求8所述的混凝土用防裂抗滲劑作為混凝土外加劑的應用，其特徵在 於，以膠凝材用量的總重為100%計算，所述防裂抗滲劑佔膠凝材總重的重量百分含量為 10-15%。
10. 如權利要求8所述的混凝土用防裂抗滲劑作為混凝土摻合料的應用，其特徵在 於，以膠凝材用量的總重為100%計算，所述防裂抗滲劑佔膠凝材總重的重量百分含量為 10-60%。
【文檔編號】C04B103/65GK104140218SQ201410017765
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】龔家玉 申請人:龔家玉