專利名稱：低堿低摻量混凝土膨脹劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥外加劑，確切地說是一種使用多種膨脹組份能聯(lián)合補償收縮的低堿低摻量混凝土膨脹劑，商品名JEA-S型低堿高效混凝土膨脹劑。
為解次混凝土因收縮而開裂的問題，一是研制膨脹水泥，如歐、美各國，二是研制水泥外加劑--膨脹劑，如我國和日本。以石膏、明礬石為膨脹組份的各種膨脹劑在我國已成功地應用了廿多年。
導致混凝土開裂的另一個重要原因是堿集料反應。所謂堿集料反應就是水泥和外加劑或環(huán)境中的堿與砂，石等集料中的有害成分發(fā)生化學反應，導致混凝土膨脹、開裂并銹發(fā)其他不利因素產(chǎn)生協(xié)同破壞的現(xiàn)象。堿集料反應過程緩慢，反應開始時不易覺察，而一旦反應發(fā)生后又難以控制其蔓延，其危害又往往被疊加的其他破壞因素所掩蓋。所以這一破壞現(xiàn)象被材料專家們喻為混凝土的“癌癥”。目前醫(yī)治無方，只能重在預防。
中國工程院于1995年10月曾組織過《我國重要混凝土構(gòu)筑物失效、破壞與修復、防治》這一專項課題調(diào)查。經(jīng)座談、分析后認為，我國京津地區(qū)一些重大混凝土工程“未老先衰”的原因除了人為的和環(huán)境的因素外，堿集料反應是早期破壞的因素之一。大幅度增加低堿水泥的產(chǎn)量是專家們建議的預防措施之一。(《科技日報》1998.5.12第1版)。所謂低堿水泥是指水泥中的堿含量小于0.6％。我國部分地區(qū)水泥堿含量見表一。
水泥應低堿，水泥外加劑亦應低堿，而且摻量要少。吳中偉院士等在《膨脹混凝土》一書中指出“當明礬石膨脹劑的摻量達到20％時，所帶入的堿量(K2O、Na2O等)將達到堿-集料反應的限量。”(P.54)。對膨脹劑中的堿含量，日本標準(JISA62021997)規(guī)定不大于0.75％，我國原標準(JC476-92)中沒有規(guī)定，1998年2月經(jīng)修訂后(JC476-1998)亦規(guī)定不大于0.75％。
CN1125701A公開的系列低堿明礬石膨脹劑是申請人金樹青、沈熙佐在注意到堿集料反應后在我國首次利用工業(yè)廢渣開發(fā)成功的低堿膨脹劑，較之以前的各種明礬石膨脹劑堿含量由1.7～2.2％降至1.09～1.37％，摻入量也由12～20％降至7～9％。
CN10927477A公開的高效混凝土膨脹劑由硫鋁酸鹽水泥熟料同鋁酸鈣熱料和硬石膏、生石灰、明礬石共同粉磨而成，堿含量小于0.5％，但摻量在6～23％之間。
CN1127231A公開的無堿膨脹劑由硫鋁酸鹽水泥熟料同石膏、石灰共同粉磨而成。
本發(fā)明所提供的膨脹劑較之CN1125701A公開的低堿系列膨脹劑又前進了一步。堿含量更低，摻入量更少，旨在預防堿集料反應的危害，同時能聯(lián)合補償混凝土早期和后期收縮引起的裂縫，起到防裂、防潮、防滲、防漏的效果，并且降低工程造價。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的。選用鋁粉和無水石膏或二水石膏以及氧化鈣或碳化鈣多種材料作為膨脹組份，礬泥作為早強組份，礬渣或葉蠟石作為增強組份。以上三種組份按以下比例(重量百分比)混合配料后于球磨機內(nèi)球磨至一定細度即得JEA-S型低堿高效膨脹劑。
鋁粉 0.07～0.6％無水石膏或二水石膏 40～80％氧化鈣或碳化鈣 9～40％礬泥 5～30％
礬渣或葉蠟石5～30％。
無水石膏或二水石膏可以單獨使用，也可以混合使用，混合使用時相互比例可以任意。
氧化鈣或碳化鈣也可以單獨使用或混合使用，混合使用時相互比例可以任意。
礬渣或葉蠟石亦然。
用明礬石提煉明礬，排放的廢渣謂之礬渣，沉淀的下腳料謂之礬泥。兩者都是污染環(huán)境的廢料，亟待開發(fā)利用。
本發(fā)明堿含量小于0.6％，均低于我國和日本標準規(guī)定的0.75％；摻量為4～5％，CN1125701A公開的摻量為7～9％，日本膨脹劑電化CSA摻量為10％。摻量少意味著倉貯、運輸和管理費用小，在保證質(zhì)量的前提下可降低工程造價。
本產(chǎn)品存放三年不變質(zhì)。其膨脹性能尤優(yōu)，祥見表2和

圖1。圖1是根據(jù)表2的數(shù)據(jù)繪制的膨脹曲線。
圖中JEA-V型即是國內(nèi)普遍應用的石膏、明礬石膨脹劑，JEA-S型即是本申請的膨脹劑，按JC476-92標準規(guī)定的方法在同等條件下做對比測試，所繪的曲線證明，JEA-V型在成型澆模后24小時之內(nèi)不膨脹，沒有限制膨脹率、24小時以后開始膨脹，至48小時限制膨脹率0.063％。JEA-S在成型澆模后24小時內(nèi)就已經(jīng)膨脹，限制膨脹率至24小時達0.095％，48小時達到0.18％。JEA-S不僅可以補償混凝土的后期收縮，同時可以補償混凝土的早期收縮，可有效地預防混凝土的早期裂縫。
本產(chǎn)品的其他性能見表三
表三
分析表二、圖1和表三可以看出本發(fā)明達到和超過JC476-92我國膨脹劑標準以及JISA6202-1997日本膨脹劑的標準。其聯(lián)合補償早期收縮和后期收縮的性能優(yōu)于國內(nèi)外其他任何膨脹劑。
關(guān)于早期收縮英國學者內(nèi)維爾(A.M.Neville)稱之為塑性收縮，因為這時混凝土仍處于塑性狀態(tài)?；炷帘砻嬉蛘舭l(fā)失水或因基底干燥吸濕引起的失水均能促進塑性收縮，且可能導致表面開裂。裂縫一般向垂直方向發(fā)展，形成不規(guī)則的深裂紋。典型的塑性收縮裂縫通常是相互平行的，間距為0.1～1米，且有相當深度?；炷涟韬衔锏乃嘤昧吭礁吆突炷劣步Y(jié)越快，早期收縮就越大。(《混凝土的性能》、(英)A.M.內(nèi)維爾著、李國泮等譯、蔣思德等校、中國建筑工業(yè)出版社、1983年12月出版)。
今后我國混凝土的發(fā)展方向是淘汰肥梁胖柱型發(fā)展薄壁高強混凝土。但我國高標號水泥即大于625#的水泥產(chǎn)量少，廣適使用的是425#和525#水泥，這樣要配制C40、C50和C60混凝土時水泥用量要相對增多，因此其早期收縮不容忽視。此外，應用薄壁高強混凝土，其配筋率亦要增加。當混凝土中鋼筋量增多時也容易產(chǎn)生早期收縮。本發(fā)明有補償早期收縮預防早期裂縫的作用，因此對發(fā)展薄壁高強混凝土將十分有益。
早期收縮是客觀存在的普遍現(xiàn)象，目前只是通過養(yǎng)護來解決，我國和日本應用的各種膨脹劑均沒補償早期收縮、預防早期裂縫的功能。最新的文獻調(diào)查結(jié)果也表明目前國內(nèi)外尚沒有聯(lián)合補償收縮也就是既補償早期收縮、又補償后期收縮的水泥膨脹劑。
本發(fā)明堿含量低，可有效預防堿集料反應的危害。
本發(fā)明摻量少，既保證工程質(zhì)量，又降低工程造價。
本產(chǎn)品可廣泛應用于現(xiàn)澆混凝土屋面結(jié)構(gòu)自防水、屋面剛性防水、混凝土地下室結(jié)構(gòu)自防水以及混凝土機場跑道、高速公路、無筋混凝土和砂漿等，均有聯(lián)合補償早期收縮和后期收縮防止開裂的作用，有極佳的防裂、防潮、防漏、防滲的效果。同時預防堿集料反應的危害，延長混凝土的壽命。
非限定實施例以球磨500Kg JEA-S型膨脹劑為例。
1、取鋁粉0.35Kg，硬石膏200Kg，氧化鈣45Kg，礬泥150Kg，礬渣104.65Kg，一道投入球磨機內(nèi)球磨。當細度達到0.08mm方孔篩篩余量小于10％時出料。下同，操作略。
2、取鋁粉0.4Kg，二水石膏200Kg，碳化鈣50Kg，礬泥99.6Kg，葉蠟石150Kg。
3、取鋁粉3Kg，硬石膏400Kg，氧化鈣45Kg，礬泥26Kg，礬渣26Kg。
4、取鋁粉3Kg，二水石膏400Kg，碳化鈣45Kg，礬泥26Kg，葉蠟石26Kg。
5、取鋁粉0.5Kg，硬石膏100Kg，二水石膏150Kg，氧化鈣50Kg，礬泥100Kg，礬渣99.5Kg。
6、取鋁粉0.5Kg，硬石膏150Kg，二水石膏100Kg，碳化鈣50Kg，礬泥99.5Kg，葉蠟石100Kg。
7、取鋁粉0.5Kg，硬石膏200Kg，氧化鈣100Kg，碳化鈣100Kg，礬泥30Kg，礬渣69.5Kg。
8、取鋁粉0.5Kg，二水石膏200Kg，氧化鈣120Kg，碳化鈣80Kg，礬泥59.5Kg，葉蠟石40Kg。
9、取鋁粉3Kg，硬石膏100Kg，二水石膏300Kg，氧化鈣45Kg，礬泥25Kg，礬渣27Kg。
10、取鋁粉3Kg，硬石膏300Kg，二水石膏100Kg，碳化鈣45Kg，礬泥27Kg，葉蠟石25Kg。
11、取鋁粉3Kg，硬石膏300Kg，氧化鈣100Kg，碳化鈣40Kg，礬泥25Kg，礬渣32Kg。
12、取鋁粉3Kg，二水石膏300Kg，氧化鈣40Kg，碳化鈣100Kg，礬泥32Kg，葉蠟石25Kg。
13、取鋁粉1Kg，硬石膏200Kg，氧化鈣100Kg，礬泥49Kg，礬渣50Kg，葉蠟石100Kg。
14、取鋁粉1Kg，二水石膏200Kg，碳化鈣100Kg，礬泥49Kg，礬渣100Kg，葉蠟石50Kg。
15、取鋁粉2Kg，硬石膏200Kg，二水石膏100Kg，氧化鈣100Kg，礬泥48Kg，礬渣20Kg，葉蠟石30Kg。
16、取鋁粉2Kg，硬石膏100Kg，二水石膏200Kg，碳化鈣100Kg，礬泥48Kg，礬渣35Kg，葉蠟石15Kg。
17、取鋁粉2Kg，硬石膏200Kg，氧化鈣50Kg，碳化鈣150Kg，礬泥45Kg，礬渣23Kg，葉蠟石30Kg。
18、取鋁粉2Kg，二水石膏200Kg，氧化鈣30Kg，碳化鈣15Kg，礬泥120Kg，礬渣80Kg，葉蠟石53Kg。
19、取鋁粉2.5Kg，硬石膏200Kg，二水石膏200Kg，氧化鈣20Kg，碳化鈣25Kg，礬泥25.5Kg，礬渣10Kg，葉蠟石17Kg。
20、取鋁粉2.5Kg，硬石膏100Kg，二水石膏100Kg，氧化鈣100Kg，碳化鈣100Kg，礬泥25.5Kg，礬渣50Kg，葉蠟石22Kg。
21、取鋁粉1.5Kg，硬石膏50Kg，二水石膏250Kg，氧化鈣20Kg，碳化鈣100Kg，礬泥30Kg，礬渣8.5Kg，葉蠟石40Kg。
22、取鋁粉1.5Kg，硬石膏150Kg，二水石膏50Kg，氧化鈣80Kg，碳化鈣20Kg，礬泥80Kg，礬渣100Kg，葉蠟石18.5Kg。
我國部分南方與北方水泥中的含堿量 表一<
<p>表二
權(quán)利要求
1.一種低堿低摻量混凝土膨脹劑，由膨脹組份、早強組份和增強組份經(jīng)混合配料后球磨而成，其特征在于各組份按以下重量百分比混合配料鋁粉 0.07～0.6％無水石膏或二水石膏 40～80％氧化鈣或碳化鈣 9～40％礬泥 5～30％礬渣或葉蠟石 5～30％。
全文摘要
一種低堿低摻量混凝土膨脹劑,由鋁粉、無水或二水石膏、氧化鈣或碳化鈣作為膨脹組份,礬泥作為早強組份,礬渣或葉蠟石作為增強組份,按比例混合配料后球磨而得到產(chǎn)品。本發(fā)明堿含量小于0.6%,摻量為4～5%。本產(chǎn)品有優(yōu)異的膨脹性能,能有效地聯(lián)合補償混凝土早期收縮和后期收縮所形成的裂縫,同時可有效地預防混凝土潛在的堿集反應的危害。
文檔編號C04B38/02GK1260329SQ9812682
公開日2000年7月19日 申請日期1998年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月31日
發(fā)明者金樹青, 沈熙佐, 倪朝民, 許衡宇 申請人:金樹青, 沈熙佐