[發明專利]一種改性氧化鎂膨脹劑及其在制備水泥基材料中的應用

在審

• 申請號: 201910317128.3
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN109942218A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 畢萬利;劉子源;于艷敏;滕瑩雪;李英虹;關巖;陳瀟洋
• 申請（專利權）人: 遼寧科大中馳鎂建材科技有限公司;遼寧科技大學
• 主分類號: C04B24/10
• 分類號: C04B24/10;C04B24/06;C04B7/02;C04B7/36;C04B28/04;C04B22/06
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 蔣常雪

本發明屬于混凝土生產技術領域，具體涉及一種緩凝劑改性氧化鎂膨脹劑，并進一步公開其制備方法，以及其在制備水泥凝膠材料和水泥基材料中的應用。本發明所述的改性氧化鎂膨脹劑，以選定的羥基羧酸類緩凝劑對氧化鎂膨脹劑進行改性處理，制得改性氧化鎂膨脹劑，能夠提升氧化鎂膨脹劑水泥砂漿的膨脹率，對混凝土膨脹性能方面有更大的提升，且在后期能夠顯著提升0.015％，可更好的應用在減少補償混凝土收縮裂縫的施工次數方面，提高耐久性，不僅所制備的氧化鎂膨脹劑的性能能夠符合其應用的要求，且原材料易得，成本低，制備工藝簡單易操作，具有優異的膨脹性能，并抑制坍落度的損失。

技術領域

本發明屬于混凝土生產技術領域，具體涉及一種緩凝劑改性氧化鎂膨脹劑，并進一步公開其制備方法，以及其在制備水泥凝膠材料和水泥基材料中的應用。

背景技術

氧化鎂膨脹劑是一種以氧化鎂為膨脹源使混凝土產生膨脹的外加劑，主要用于補償混凝土體積收縮，在混凝土施工中具有重要的作用。由于混凝土在硬化的過程中受外界環境影響會發生體積收縮，并且在混凝土收縮變形的同時由于受到約束力影響會產生較大的拉應力，而一旦混凝土的拉應力超過抗拉強度，就會發生開裂。裂縫不僅降低了大體積混凝土的耐久性和防滲性，在工程應用上也會帶來較大的安全威脅。而氧化鎂膨脹劑的水化作用會是使混凝土硬化過程中產生延遲膨脹，可補償大體積混凝土溫降收縮，在為施工節約溫控費用的同時還有助于加快施工進程。氧化鎂延遲膨脹的特性已被工程界所認識并廣泛應用于補償大體積混凝土的溫降收縮，在技術和經濟方面均取得較好的效益，應用前景良好，

現有通用氧化鎂膨脹劑中，通常氧化鎂含量大于80％，燒失量小于5％，燒失量大則未分解的菱鎂礦多，從而降低有效的膨脹能；同時，要求氧化鎂膨脹劑的80μm方孔篩篩余小于5.0％，含水量小于0.5％，實際材料應不結塊為粉狀。依據DLT5296-2013《水工混凝土摻用氧化鎂技術規范》中規定，其活性反應時間應小于300s。

如中國專利CN103819111A公開了一種納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應用，該方案通過在水泥凈漿中摻入不同比例的氧化鎂膨脹劑，測得養護水泥凈漿的漿體的線性膨脹率未超過8000μm/m，保證了體積安定性，合理摻配使用提高膨脹性能。又如中國專利CN108069633A公開了一種沸石粉改性氧化鎂膨脹劑的制備方法及其應用，其主要改性的機理為沸石粉中的SiO₂和Al₂O₃在堿激發下與水泥析出的Ca(OH)₂發生反應生成水化硅酸鈣膠體，促進水泥水化反應進行，以改善混凝土的工作性能。又如中國專利CN107365097A公開了的鎂質混凝土損傷自修復外加劑及其制備方法，該自修復外加劑主要含有氧化鎂、石英粉、高嶺土、硅酸鈉、六偏磷酸鈉及石膏，其主要自修復機理為自修復外加劑中氧化鎂水化生成氫氧化鎂產生結晶壓從而補償水泥硬化漿體收縮，以及氧化鎂在裂縫周圍水化生成的三水碳酸鎂與富鎂方解石結晶沉淀，產生自愈合作用；在此基礎上，石英粉提高未水化膠凝材料的反應活性以及高嶺土可與氫氧化鈣反應生成水化硅酸鈣等反應產物，促進愈合，這種方法對混凝土的力學性能以及裂縫寬度自愈合速率有所提升。又如中國專利CN103058549A公開了一種與氧化鎂膨脹劑相適配的緩凝劑及其制備方法，其通過將不同質量百分比草酸銨、磷酸銨和檸檬酸銨混合而成，在草酸銨的作用下磷酸銨與鎂離子會生成難溶性與微溶性的鎂鹽，延緩了MgO水化，在磷酸根離子與草酸根離子反應完全后，剩余的銨根離子在檸檬酸根離子作用下可溶解前面反應生成的微溶性鎂鹽，使鎂離子恢復活性，生成水化產物Mg(OH)₂，從而產生膨脹并提高水泥凈漿60min后的流動性能以及延長了凝結時間。

上述對氧化鎂膨脹劑的改善方案，雖然對混凝土的力學性能、安定性、流動性以及緩凝時間均起到了一定的提升作用，但對于膨脹劑的性能需求中，良好的膨脹性能才是補償混凝土產生裂縫的關鍵因素和性能。上述現有技術改善方案中，僅沸石粉改性氧化鎂膨脹劑對混凝土膨脹性能的提升有較好的效果。可見，開發一種具有良好膨脹性能的氧化鎂膨脹劑對于確保混凝土施工質量和效益具有積極的意義。

發明內容