[發明專利]一種水泥基材料收縮補償用塑性膨脹劑及其制備和應用

有效

• 申請號: 201110380079.1
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102491667A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 蔣正武;黎良青;鄧子龍
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C04B24/02
• 分類號: C04B24/02
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種新型的水泥基材料收縮補償用塑性膨脹劑，具體涉及一種不僅在塑性階段產生膨脹來補償水泥基材料塑性階段收縮，且在硬化階段也持續產生一定膨脹補償水泥基材料后期收縮開裂的一種水泥基材料收縮補償用混凝土膨脹劑，其可廣泛應用于水泥砂漿、混凝土、灌漿材料等水泥基材料中，可在水利、電力、建筑、交通等領域的混凝土工程中應用。

背景技術

水泥基材料，如水泥砂漿、混凝土及灌漿材料、水泥基自流平材料等特種砂漿的本質特性之一就是在其凝結硬化過程中產生一定的收縮，尤其在塑性階段。近年來，隨著水泥基材料的應用越來越廣泛，水泥基材料的耐久性問題卻一直是困擾工程界的一大難題，尤其是水泥基材料的收縮引起的體積非穩定性已成為水泥基材料耐久性劣化的根本原因之一。水泥基材料的收縮引起的開裂，必將加速水泥基材料的劣化進程，從而引起結構耐久性的降低。如果降低水泥基材料的收縮，防止混凝土結構開裂具有重要的研究意義。

目前解決水泥基材料收縮裂縫問題的基本技術路線主要有兩種方法，其中之一就是在水泥基材料中添加一定量的膨脹劑來補充水泥的收縮。現階段使用的膨脹劑按化學成分可以分五類：硫鋁酸鈣類；氧化鎂類；石灰類；氧化鐵類；復合類。從作用機理可以看出，這幾類膨脹劑都是通過在水泥基材料硬化后期通過產生體積膨脹的物質來補償收縮。而研究表明：在水泥基材料成型或澆注后但尚未終凝之前其彈性模量很小，強度尚未完全發展，此時水泥基材料的表面水分的蒸發引起的收縮及它內部的約束而在表面出現裂縫或由于水泥基材料的沉降在表面形成一個凹面。而且當產生的塑性收縮受到來自基層、鋼筋、模板及自身結構等約束條件的限制時，水泥基材料內部或在界面處產生拉應力。當拉應力超過一定界限后，更很容易出現早期沉降和開裂，大大影響水泥基材料的性能和界面性能。因此，如有效防止水泥基材料的收縮開裂，應從水泥基材料的凝結硬化全過程(包括早期塑性階段和后期硬化階段)對其進行收縮匹配補償。

目前，工程上應用的膨脹劑主要從水泥基材料硬化后期的收縮考慮，而現在應用較廣泛的灌漿材料、壓漿劑等水泥基材料在早期塑性階段就要求體積穩定或微膨脹。因此，研發出一種在早期塑性階段和后期硬化階段都可以產生一定膨脹的膨脹劑具有重要的實際意義。

本發明從水泥基材料的收縮原理出發，研究水泥基材料在各個不同時間段的體積變化規律，開發出一種與水泥基材料不同階段收縮匹配補償的塑性膨脹劑，可以有效的保持水泥基材料的體積穩定或微膨脹，對提高水泥基材料的耐久性及其擴大水泥基材料的應用范圍具有重要的實際意義。

發明內容

針對水泥基材料在工程應用中需要保持體積穩定或微膨脹的性能需求。本發明的目的在于提供一種與水泥基材料的收縮在時間上和膨脹率上相匹配的塑性膨脹劑，既可以在早期塑性階段產生膨脹來補償水泥基材料塑性階段收縮，避免水泥基材料的早期沉降與開裂的效果，也可以在硬化后期產生膨脹，防止水泥基材料后期的收縮開裂，確保水泥基材料從施工階段到硬化階段均無收縮的一種特種混凝土膨脹劑。

本發明的水泥基材料收縮補償用塑性膨脹劑，主要由早期膨脹組分、引氣組分、復合顆粒匹配礦物相、抗裂、后期微膨脹組分和減縮組分組成，其原料包括如下重量份的組分：

海帶粉或海藻粉???????????????2～30重量份；

硫鋁酸鈣膨脹劑???????????????5～35重量份；

引氣劑???????????????????????0.005～0.5重量份；

新戊二醇?????????????????????0.2～1重量份；

微細合成纖維?????????????????0～1.2重量份；

磨細礦渣粉???????????????????10～40重量份；

膨潤土???????????????????????5～30重量份。

較佳的，本發明所述的水泥基材料收縮補償用塑性膨脹劑，其原料包括如下重量份的組分：

海藻粉???????????????????????5～20重量份；

硫鋁酸鈣膨脹劑???????????????10～30重量份；

引氣劑???????????????0.01～0.2重量份；

新戊二醇?????????????0.2～1重量份；

聚丙烯纖維???????????0.1～1重量份；

磨細礦渣粉???????????10～35重量份；