專利名稱：一種封閉混凝土高能延遲膨脹劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混凝土膨脹劑，具體涉及一種對封閉條件下的水泥混凝土具有高能延遲膨脹功能的膨脹劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前研制和工程應(yīng)用的封閉條件下膨脹混凝土，如鋼管高強膨脹混凝土、大體積混凝土工程的中心部位膨脹混凝土，其膨脹性能一般是通過在混凝土中摻加UEA、CAS等膨脹劑來實現(xiàn)，由于這些膨脹劑水化時間比較早，且膨脹源單一，對封閉混凝土地膨脹效能不高，膨脹時間主要表現(xiàn)為早期；另外在UEA、CAS膨脹劑的基礎(chǔ)上引入MgO組分的多膨脹源膨脹劑，期望彌補UEA、CAS僅僅早期膨脹且膨脹率不高的缺陷，但由于混凝土處于封閉環(huán)境這個特殊條件下，外部水分無法進入補充由于水泥水化而消耗的水分，因而在水泥水化后期膨脹劑由于缺乏反應(yīng)所需的水分而不能發(fā)生水化反應(yīng)產(chǎn)生膨脹組分，不能對封閉混凝土產(chǎn)生后期補償收縮作用，即延遲膨脹作用。所以現(xiàn)有膨脹劑在封閉混凝土硬化早期膨脹能不高，且后期其膨脹能力又不足，不能在混凝土硬化過程中產(chǎn)生全程持續(xù)膨脹，從而導(dǎo)致后期混凝土出現(xiàn)收縮。這對鋼管混凝土工程而言，則會直接導(dǎo)致混凝土與鋼管壁的脫粘，影響整個工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性；對大體積混凝土而言，則會在混凝土中心內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當大體積混凝土的抗拉強度不夠克服該拉應(yīng)力時則會出現(xiàn)開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對在封閉條件下的混凝土可以產(chǎn)生高能延遲微膨脹作用的膨脹劑及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是封閉混凝土高能延遲膨脹劑，它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝(20～35％)∶(10～20％)∶(3～8％)∶(3～8％)∶(20～35％)∶(5～10％)∶(5～10％)，各組份之和為100％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然或人工硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石或650℃～800℃鍛燒的煤矸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔天然或人造集料，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑采用以下兩種方法之一制備
1、封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然或人工硬石膏；多孔礦粉的原料為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石或650℃～800℃鍛燒的煤矸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔天然或人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝(20～35％)∶(10～20％)∶(3～8％)∶(3～8％)∶(20～35％)∶(5～10％)∶(5～10％)進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
2、封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然或人工硬石膏；多孔礦粉的原料為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石或650℃～800℃鍛燒的煤矸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔天然或人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝(20～35％)∶(10～20％)∶(3～8％)∶(3～8％)∶(20～35％)∶(5～10％)∶(5～10％)稱量材料；3).將硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦石進行混合、粉磨至比表面積≥280m2/kg；4).將多孔材料破碎為5～9mm粒徑顆粒，鋼渣單獨粉磨至比表面積為400～500m2/kg；5).最后將步驟3)和步驟4)所得材料之間進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑的高能延遲膨脹原理如下
硫鋁酸鹽水泥熟料與硬石膏在水的作用下可以立即進行以下反應(yīng)
實際上，只要溶液內(nèi)有適當濃度的鈣離子、鋁酸鹽和硫酸鹽離子，就能形成鈣礬石。在一般情況下，鋁酸鹽離子由C4A3SC3A、CA、C12A7、CA2等鋁酸鈣提供，二水硬石膏或無水硬石膏提供硫酸鹽離子，C2S水化提供鈣離子；而無水硫鋁酸鈣(3CaO·3Al2O3·CaSO4)則可同時提供上述各種離子。當液相中CaO濃度低時，Al2O3平衡濃度較高，鈣礬石(AFt)析晶時的過飽和度小，析晶慢，晶形較大，并且遠離原始固相表面，以分散狀析出；而當液相中CaO濃度達到飽和時則相反，鈣礬石很快團聚在原始固相表面以細小晶體呈輻射狀析出并逐漸生長成粗壯結(jié)晶體。這兩種鈣礬石都具有使?jié){體膨脹的能力，不過前者分散填充在原來充水的空間，而后者以原始固相為依托，彼此交叉搭接，就具有更為顯著的膨脹能力。本發(fā)明膨脹劑水化中有足夠的堿度維持AFt以后種形式產(chǎn)生，從而具有高效能的膨脹能力。
經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒的CaO和1100℃～1200℃鍛燒的MgO，其中CaO大部分水化反應(yīng)發(fā)生在混凝土體系水化的早期，MgO大部分水化反應(yīng)發(fā)生混凝土體系水化的中期；鋼渣中RO相可以使得膨脹劑具有后期膨脹性能，這主要是由于其RO相是在1500℃～1700℃條件下產(chǎn)生的，其熱力史決定Mg、Ca相水化活性較低，但當其比表面積達到一定數(shù)值之后，其水化活性可以得到提高，因此本發(fā)明特別規(guī)定了鋼渣粉的比表面積，保證鋼渣RO相的水化反應(yīng)發(fā)生在混凝土硬化后期。對該發(fā)明體系中的AFt、CaO、MgO、RO相作為膨脹源而言，其膨脹時間的不同從而保證了該膨脹劑能夠持續(xù)膨脹，因為AFt的生成及CaO水化反應(yīng)主要發(fā)生在混凝土體系的水化早期，而氧化鎂的水化反應(yīng)膨脹時間可以認為是在中期，而RO相的水化反應(yīng)膨脹時間則可以認為是在后期，利用三種水化反應(yīng)速度的不同，來調(diào)整膨脹速率，從而到達可持續(xù)膨脹的功能。CaO、MgO、RO相化學(xué)反應(yīng)方程式如下
CaO+H2O＝Ca(OH)2
MgO+H2O＝Mg(OH)2
本發(fā)明中一個重要組成多孔材料即多孔礦粉與多孔材料，在膨脹混凝土體系中起到一個水源“補給站”的作用。由于膨脹混凝土施工過程中用到泵送技術(shù)，自由水與多孔材料在封閉條件下處于高壓狀態(tài)，使得沸石粉、多孔材料處于超水飽和狀態(tài)。由于其多孔礦粉、多孔材料各自特殊的比表面積和孔結(jié)構(gòu)，使得多孔礦粉在混凝土硬化早期作為微集料提高混凝土的密實度，促進混凝土的密實度；而混凝土硬化后期，由于混凝土體系中水泥石結(jié)構(gòu)中毛細孔的水被不斷消耗，毛細孔產(chǎn)生負壓，與多孔材料孔內(nèi)水壓形成壓力差，使得多孔材料孔中的自由水進入毛細孔為混凝土膨脹劑繼續(xù)水化提供反應(yīng)水，產(chǎn)生延遲膨脹效應(yīng)，解決了處于封閉條件下混凝土無法得到外部水源而無法完成后期膨脹的問題，可有效治理鋼管混凝土后期膨脹能不足、大體積混凝土晚期收縮和開裂等實際工程難題。
該高能延遲密閉混凝土膨脹劑的優(yōu)點是膨脹效能高、膨脹時間長，堿含量低、增強、成本低、生產(chǎn)工藝簡單。該膨脹劑摻量占總膠凝材料用量10～18％時，可以對封閉混凝土產(chǎn)生2.0～5.0MPa的自應(yīng)力，其14天限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
具體實施例方式
實例1封閉混凝土高能延遲膨脹劑，它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝30％∶15％∶5％∶5％∶30％∶5％∶10％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔集料(如粘土陶粒)，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
上述封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然硬石膏；多孔礦粉的原料為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔集料(如粘土陶粒)，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝30％∶15％∶5％∶5％∶30％∶5％∶10％進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
該封閉混凝土高能延遲膨脹劑的指標如下?lián)搅空伎偰z凝材料用量10～18％時，14d限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑必須處于干燥防潮的條件下，否則會結(jié)塊失效。
其具體應(yīng)用實例見表1。
實例2封閉混凝土高能延遲膨脹劑，它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝20％∶20％∶8％∶8％∶30％∶7％7％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為人工硬石膏；多孔礦粉為650℃～800℃鍛燒的煤矸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔集料(如粘土陶粒)，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
上述封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為人工硬石膏；多孔礦粉的原料為650℃～800℃鍛燒的煤矸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝20％∶20％∶8％∶8％∶30％∶7％∶7％進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
該封閉混凝土高能延遲膨脹劑的指標如下?lián)搅空伎偰z凝材料用量10～18％時，14d限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑必須處于干燥防潮的條件下，否則會結(jié)塊失效。
其具體應(yīng)用實例見表2。
實例3封閉混凝土高能延遲膨脹劑，它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝30％∶10％∶3％∶7％∶30％∶10％∶10％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔集料(如粘土陶粒)，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
上述封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石，其需水量比在120％以上；多孔材料的原料為多孔集(如粘土陶粒)，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝30％∶10％∶3％∶7％∶30％∶10％∶10％進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
該封閉混凝土高能延遲膨脹劑的指標如下?lián)搅空伎偰z凝材料用量10～18％時，14d限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑必須處于干燥防潮的條件下，否則會結(jié)塊失效。
其具體應(yīng)用實例見表3。
實例4封閉混凝土高能延遲膨脹劑，它由硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉(沸石粉、煤矸石等)和多孔材料、鋼渣混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝35％∶10％∶5％∶5％∶35％∶5％∶5％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為人工硬石膏；多孔礦粉為650℃～800℃鍛燒的煤矸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔集料(如粘土陶粒)，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
上述封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為人工硬石膏；多孔礦粉的原料為650℃～800℃鍛燒的煤矸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝35％∶10％∶5％∶5％∶35％∶5％∶5％進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
該封閉混凝土高能延遲膨脹劑的指標如下?lián)搅空伎偰z凝材料用量10～18％時，14d限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑必須處于干燥防潮的條件下，否則會結(jié)塊失效。
其具體應(yīng)用實例見表4。
實例5封閉混凝土高能延遲膨脹劑，它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝35％∶20％∶3％∶7％∶20％∶10％∶5％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔人造集料，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
上述封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石，其需水量比在120％以上；多孔材料的原料為多孔人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積(勃氏比表面積)≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝35％∶20％∶3％∶7％∶20％∶10％∶5％進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
該封閉混凝土高能延遲膨脹劑的指標如下?lián)搅空伎偰z凝材料用量10～18％時，14d限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
封閉混凝土高能延遲膨脹劑必須處于干燥防潮的條件下，否則會結(jié)塊失效。
其具體應(yīng)用實例見表5。
本發(fā)明應(yīng)用實例
作為封閉混凝土的高能延遲膨脹劑在混凝土中摻入10％～18％的高能延遲膨脹劑，可得到具有很好力學(xué)性能和高能延遲微膨脹性能的水泥混凝土材料。其步驟為先按計量稱好水泥、高能延遲膨脹劑、石、砂、水、固體減水外加劑FDN，然后將水泥、高能延遲膨脹劑、石、砂、固體減水外加劑分別倒入攪拌容器中，干拌30s使其混合均勻，然后將水徐徐倒入攪拌容器中攪拌30s，確保攪拌均勻后倒出成型，在振動臺上振動30s，進行標養(yǎng)到齡期后按照國標測試其強度，限制膨脹率。部分實驗結(jié)果如表1-5。
表1 摻實例1高能延遲膨脹劑封閉混凝土實施結(jié)果
表2 摻實例2高能延遲膨脹劑封閉混凝土實施結(jié)果
表3 摻實例3高能延遲膨脹劑封閉混凝土實施結(jié)果
表4 摻實例4高能延遲膨脹劑封閉混凝土實施結(jié)果
表5 摻實例5高能延遲膨脹劑封閉混凝土實施結(jié)果
權(quán)利要求
1.封閉混凝土高能延遲膨脹劑，其特征在于它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝20～35％∶10～20％∶3～8％∶3～8％∶20～35％∶5～10％∶5～10％，各組份之和為100％；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然或人工硬石膏；多孔礦粉為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石或650℃～800℃鍛燒的煤矸石粉碎、磨細至≥280m2/kg的粉料，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔天然或人造集料，粒徑范圍為5～9mm，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa。
2.如權(quán)利要求1所述的封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然或人工硬石膏；多孔礦粉的原料為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石或650℃～800℃鍛燒的煤矸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔天然或人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).將各種原料分別單獨破碎、粉磨，多孔材料破碎至5～9mm粒徑范圍內(nèi)，鋼渣粉磨至比表面積為400～500m2/kg，其余粉磨至比表面積≥280m2/kg；3).然后按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝20～35％∶10～20％∶3～8％∶3～8％∶20～35％∶5～10％∶5～10％進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
3.如權(quán)利要求1所述的封閉混凝土高能延遲膨脹劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟1).選取硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉、多孔材料、鋼渣；其中硫鋁酸鹽水泥熟料質(zhì)量配比范圍為C4A3S50～82％、C4AF3～13％、C2S5～37％；鋼渣RO相Km(MgO/(FeO+MnO))＞1；CaO經(jīng)過900℃～1100℃鍛燒，MgO經(jīng)過1100℃～1200℃鍛燒；硬石膏為天然或人工硬石膏；多孔礦粉的原料為孔隙率為30～40％的天然多孔沸石或650℃～800℃鍛燒的煤矸石，其需水量比在120％以上；多孔材料為多孔天然或人造集料，孔隙率為20～30％，吸水率為10～20％，表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強度≥2.5MPa；2).按各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝20～35％∶10～20％∶3～8％∶3～8％∶20～35％∶5～10％∶5～10％稱量材料；3).將硫鋁酸鹽水泥熟料、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦石進行混合、粉磨至比表面積≥280m2/kg；4).將多孔材料破碎為5～9mm粒徑顆粒，鋼渣單獨粉磨至比表面積為400～500m2/kg；5).最后將步驟3)和步驟4)所得材料之間進行混合、均化，最后進行裝包、封存。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對封閉水泥混凝土具有高能延遲膨脹作用的膨脹劑及其制備方法。封閉混凝土高能延遲膨脹劑，其特征在于它由硫鋁酸鹽水泥熟料、鋼渣、CaO、MgO、硬石膏、多孔礦粉和多孔材料混合而成，其各組份質(zhì)量配比為硫鋁酸鹽水泥熟料∶鋼渣∶CaO∶MgO∶硬石膏∶多孔礦粉∶多孔材料＝20～35％∶10～20％∶3～8％∶3～8％∶20～35％∶5～10％∶5～10％，各組份之和為100％。該膨脹劑的優(yōu)點是膨脹效能高、膨脹時間長、堿含量低、增強、成本低、工藝簡單。該膨脹劑摻量占總膠凝材料用量10～18％時，可以對封閉混凝土產(chǎn)生2.0～5.0MPa的自應(yīng)力，其14d限制膨脹率0.03～0.05％；90d限制膨脹率0.02～0.04％并開始穩(wěn)定。
文檔編號C04B22/00GK1772692SQ20051001947
公開日2006年5月17日 申請日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者胡曙光, 丁慶軍, 王紅喜, 呂林女, 何永佳, 彭艷周, 鄒定華, 王發(fā)洲, 曹傳林, 馬立軍, 周明凱 申請人:武漢理工大學(xué)