本發(fā)明涉及一種限制延遲鈣礬石生成的方法，具體涉及一種用高分子材料對鋇鹽的包膜方法。

背景技術(shù)：

在大體積混凝土中，2~3天內(nèi)部溫升可高達近100°c，而鈣礬石分解溫度是70°c，但是溫度降到70°c以下時，鈣礬石會再次生成，即延遲鈣礬石。延遲鈣礬石生成后混凝土會發(fā)生膨脹開裂，不但強度嚴重降低，而且侵蝕性介質(zhì)會更容易滲入混凝土內(nèi)部，從而影響混凝土耐久性。水泥混凝土中的延遲鈣礬石形成是造成混凝土結(jié)構(gòu)破壞的重要原因，因此限制延遲鈣礬石生成很有必要。目前主要控制措施有：

（1）延遲鈣礬石和堿集料反應共同發(fā)生時，混凝土會發(fā)生嚴重膨脹開裂，因此可采取一定措施防止堿集料反應的發(fā)生，從而降低延遲鈣礬石所帶來的危害。在滿足相關(guān)技術(shù)要求和大體積混凝土特殊要求的情況下，盡量使用低水化熱水泥，同時嚴格控制水泥堿含量。選擇優(yōu)質(zhì)骨料，不使用有可能發(fā)生堿集料反應的骨料。所使用的外加劑和摻和料均應嚴格控制有害物質(zhì)。

（2）在滿足混凝土強度性能、施工性能以及耐久性等要求時，盡可能降低水泥用量，摻加如礦渣粉、粉煤灰等代替部分水泥，并控制水膠比，選擇合理骨料級配和砂率，并使用高性能外加劑，降低單方混凝土用水量。

綜上所述，目前對延遲鈣礬石生成的控制方法均是預防性的，而混凝土在配制及施工過程中，影響因素比較復雜，一旦某一環(huán)節(jié)沒有控制好仍難免有延遲鈣礬石生成。

本發(fā)明本著有效、實用、預防、工業(yè)化的目標來限制延遲鈣礬石的生成，從而實現(xiàn)提高混凝土耐久性、延長混凝土壽命的目標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有延遲鈣礬石生成限制方法的不足，尤以預防措施復雜而有效性不可控制的問題，本發(fā)明提出一種限制延遲鈣礬石生成的方法，從而實現(xiàn)提高混凝土耐久性、延長混凝土壽命的發(fā)明目的。

一種限制混凝土中延遲鈣礬石生成的方法，步驟在于混凝土混合時，根據(jù)重量比，按照所述混凝土中凝膠材料重量的1~5%比例將聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒加入所述混凝土中，然后混合均勻。

為實現(xiàn)上述技術(shù)方案發(fā)明目的的聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒的制備方法如下所述。

一種聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒的制備方法，包括以下步驟，

1)加熱條件下，配制聚乙烯醇水溶液，攪拌均勻配成包衣液；

2)將鋇鹽粉體加入底噴式或轉(zhuǎn)鼓式流化床中，然后對所述鋇鹽粉體顆粒表面預熱；

3)使用雙流體噴頭或噴頭組將步驟1）制備的所述包衣液噴向步驟2）預熱后的鋇鹽粉體，使得所述包衣液在所述鋇鹽粉體顆粒表面形成一層薄膜；

4)吹入熱風干燥被包膜的所述鋇鹽粉體，然后冷卻至室溫；

5)將步驟4）制備的被包膜的所述鋇鹽粉體進行篩分，即得到聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒成品；

6)包裝入庫；

其中，

在步驟1）中，加熱溫度為50~100°c，所述聚乙烯醇的聚合度為1400~2500、醇解度為70~99%，所述聚乙烯醇水溶液的濃度為3~15%；

在步驟2）中，所述鋇鹽粉體為常溫下易溶的鋇鹽粉體，顆粒粒度2~10微米，預熱溫度為40~80°c；

在步驟3）中，噴頭霧化的壓力為0.10~0.50pa，壓縮空氣壓強0.3~0.8pa，所述包衣液流量為500~1400ml/h，按照重量比，所述包衣液用量為所述鋇鹽粉體重量的5~20％；

在步驟4）中，吹入的熱風溫度為40~80°c；

在步驟5）中，被包膜的所述鋇鹽粉體篩分的細度為30~80微米。

為達到上述發(fā)明目的，優(yōu)選常溫下易溶的鋇鹽粉體為氫氧化鋇、硝酸鋇、氯化鋇。

上述發(fā)明方法制備的一種聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒，加入混凝土混合均勻，根據(jù)重量比，按照所述混凝土中凝膠材料重量的1~5%的比例將聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒加入所述混凝土中混合均勻，用于限制混凝土中延遲鈣礬石的生成。

本發(fā)明的技術(shù)原理為：鈣礬石的晶體結(jié)構(gòu)式為ca6[al(oh)6·12h2o]2·(so4)3·(h2o)2。我們合成了純的鈣礬石晶體，發(fā)現(xiàn)鈣礬石在0.5%鋇鹽溶液中浸泡0.5h后就會完全消失，xrd圖譜主要存在硫酸鋇的衍射峰，說明鈣礬石很容易受到鋇離子的攻擊而分解，其結(jié)構(gòu)中含有的硫酸根轉(zhuǎn)化為硫酸鋇。

鋇離子雖然可有效分解鈣礬石，但不能在混凝土剛攪拌時加入，因為它會導致二水石膏（硅酸鹽水泥中一般使用二水石膏作為調(diào)凝劑）的失效。二水石膏會和鋇離子反應生成硫酸鋇，這樣鈣礬石在水泥水化初期就不會生成，那么混凝土的初、終凝時間就會受到影響。因此，需要對鋇離子采用緩釋技術(shù)。

尋找一種可在70°c左右水解或溶解的水性高分子材料，將其包膜于鋇鹽顆粒表面，可以實現(xiàn)鋇離子緩釋的效果。但關(guān)鍵是找到適合的高分子包膜材料，尤其是其溶解特性或水解特性要與水泥水化過程相一致。

本發(fā)明在鋇鹽粉體外面包裹一層高分子薄膜，使其在適當時候溶解或水解，從而釋放出鋇離子調(diào)控鈣礬石的生成量。

本發(fā)明的創(chuàng)新并不在于以上技術(shù)上的原理，本發(fā)明的創(chuàng)新在于根據(jù)以上原理，針對大體積混凝土提出一種可控延遲鈣礬石生成的方法，本發(fā)明利用鋇離子可有效分解鈣礬石的特性對鋇離子緩釋包膜，使其在70°c左右時釋放與鈣礬石反應，從而達到有效調(diào)節(jié)和控制大體積混凝土中延遲鈣礬石的生成。

本發(fā)明的有益效果：

1.現(xiàn)有控制鈣礬石生成的方法都是以預防為主，而無法在其生成后進行消除或調(diào)控，而本發(fā)明的方法在延遲鈣礬石生成后調(diào)節(jié)和控制其含量。

2.本專利還會拓展高硫含量摻合料比如固硫灰渣的使用范圍，因為適當時刻放出的鋇離子會消耗掉多余的硫酸根離子，因此固硫灰渣在混凝土中摻入量可以加大。固硫灰渣中無水石膏含量遠高于普通粉煤灰，作為混凝土摻合料使用時有可能導致體積安定性不良，因此固硫灰渣在混凝土中的摻量受到很大限制。而鋇鹽粉體加入后，會將無水石膏轉(zhuǎn)化為硫酸鋇，從而消除無水石膏含量過高帶來的隱患。

3.最終商品化形式是粉體，儲存、運輸和使用時方便簡捷。

附圖說明

圖1為鈣礬石與不同濃度鋇鹽反應0.5h后產(chǎn)物xrd圖譜。

圖2為h-3250d比長儀。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方案對本發(fā)明作進一步說明。

用聚乙烯醇包膜易溶鋇鹽粉體。

實施例中易溶鋇鹽粉體是氫氧化鋇。

試驗采用h-3250d比長儀（美國humboldt公司）測試試件膨脹率，比長棒標準長度為295mm。

實施例1

1）在50°c下，配制濃度為5%的聚乙烯醇水溶液，所用聚乙烯醇聚合度為1700，醇解度為88%，然后攪拌均勻配成包衣液；

2）將粒度為3微米左右易溶鋇鹽粉體加入底噴式或轉(zhuǎn)鼓式流化床中，使該粉體顆粒表面預熱至50°c；

3）使用雙流體噴頭或噴頭組將聚乙烯醇水溶液噴向預熱后的鋇鹽粉體，聚乙烯醇水溶液在鋇鹽粉體顆粒表面形成一層包膜，噴霧過程中噴頭壓力0.20pa、壓縮空氣壓強0.4pa、聚乙烯醇水溶液流量600ml/h、聚乙烯醇層用量為鋇鹽粉體重量的6％；

4）吹入50°c的熱風干燥被包膜的鋇鹽粉體，然后冷卻至室溫；

5）將上述獲得的被聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒進行篩分，篩分細度控制在50微米以下，即可得到粉狀成品；

6）包裝入庫。

7）采用硅酸鹽水泥-固硫灰渣的凈漿膠凝系統(tǒng)，即根據(jù)重量比，硅酸鹽水泥與固硫灰渣的比例為（70：30）。硅酸鹽水泥和固硫灰渣so3含量分別為2.47%和8.83%，凈漿膠凝系統(tǒng)中so3含量為4.38%。硅酸鹽水泥和固硫灰渣中so3主要是以無水石膏形式存在。國標規(guī)定，普通硅酸鹽水泥中so3含量不得超過3.5%，包膜鋇鹽粉體摻量以能破壞超過3.5%的這部分so3即0.88%為依據(jù)。包膜鋇鹽粉體摻量按照膠凝材料用量的1.88%加入。采用25*25*280mm三聯(lián)模成型，取標準稠度用水量，1天后拆模，將試塊進行蒸養(yǎng)，溫度為75°c，持續(xù)0.5小時。隨后試塊浸泡于水中養(yǎng)護，28天后測定加入包膜鋇鹽粉體后試件的線性膨脹率，并與未加該粉體的試件進行對比，發(fā)現(xiàn)膨脹率下降49.6%。

膨脹值計算公式：e=(kn-k0)/l0，其中e為線性膨脹率，單位mm/m；k0為試件初始比長儀讀數(shù)，單位mm；kn為28d后試件比長儀讀數(shù)，單位mm；l0為試件的初始長度，單位m。經(jīng)計算，不加包膜氫氧化鋇的試件膨脹率為(0.574-0.352)/(0.295+0.000352)=0.752mm/m，加入包膜氫氧化鋇后的試件膨脹率為(0.654-0.542)/(0.295+0.000542)=0.379mm/m，相比之下膨脹率降低大約(0.752-0.379)/0.752×100%=49.6%。

實施例2

1）在80°c下，配制濃度為6%聚乙烯醇水溶液，所用聚乙烯醇聚合度為1700，醇解度為92%，然后攪拌均勻配成包衣液；

2）將粒度為5微米左右易溶鋇鹽粉體加入底噴式或轉(zhuǎn)鼓式流化床中，使該粉體顆粒表面預熱至70°c；

3）使用雙流體噴頭或噴頭組將聚乙烯醇水溶液噴向預熱后的鋇鹽粉體，聚乙烯醇水溶液在鋇鹽粉體顆粒表面形成一層薄膜，噴霧過程中噴頭壓力0.40pa、壓縮空氣壓強0.6pa、聚乙烯醇水溶液流量1000ml/h、聚乙烯醇層用量為鋇鹽粉體重量的10％；

4）吹入70°c熱風干燥被包膜的鋇鹽粉體，然后冷卻至室溫；

5）將上述獲得的被聚乙烯醇包膜的鋇鹽顆粒進行篩分，篩分細度控制在100微米以下，即可得到粉狀成品；

6）包裝入庫。

7）采用硅酸鹽水泥-固硫灰渣（根據(jù)重量比，硅酸鹽水泥/固硫灰渣=70：30）的凈漿膠凝系統(tǒng)。硅酸鹽水泥和固硫灰渣so3含量分別為2.47%和11.61%，凈漿膠凝系統(tǒng)中so3含量為5.21%。硅酸鹽水泥和固硫灰渣中so3主要是以無水石膏形式存在。國標規(guī)定，普通硅酸鹽水泥中so3含量不得超過3.5%，包膜鋇鹽粉體摻量以能破壞超過3.5%的這部分so3即1.71%為依據(jù)。包膜鋇鹽粉體摻量按照膠凝材料用量的3.66%加入。采用25*25*280mm三聯(lián)模成型，取標準稠度用水量，1天后拆模，將試塊進行蒸養(yǎng)，溫度為85°c，持續(xù)0.5小時。隨后試塊浸泡于水中養(yǎng)護，28天后測定加入包膜鋇鹽粉體后試件的線性膨脹率，并與未加該粉體的試件進行對比，發(fā)現(xiàn)膨脹率下降66.4%。

經(jīng)計算，不加包膜氫氧化鋇的試件膨脹值約為(0.716-0.466)/(0.295+0.000466)=0.846mm/m，而加入包膜氫氧化鋇后試件膨脹值約為(0.792-0.708)/(0.295+0.000708)=0.284mm/m，相比之下膨脹率降低大約(0.846-0.284)/0.846×100%=66.4%。