[發(fā)明專利]一種減少混凝土自生裂縫的晶種材料及其制備方法

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• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111646726A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊憲偉;袁志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇漢普頓新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B111/34
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本發(fā)明屬于屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于控制混凝土內(nèi)結(jié)晶的晶種材料，該晶種材料構(gòu)成的組分構(gòu)成和質(zhì)量份數(shù)為：高嶺土40?60份、ρ氧化鋁8?12份、硅粉或碳酸鈣15?18份、羧丙基甲基纖維素2?5份、纖維40?120份。制備方法是將羧丙基甲基纖維素和ρ氧化鋁，放到粉體包覆機(jī)內(nèi)攪拌，形成ρ氧化鋁對羧丙基甲基纖維素包裹的粉體結(jié)構(gòu)，再加入硅粉或碳酸鈣進(jìn)行包覆，形成硅粉或碳酸鈣對ρ氧化鋁對羧丙基甲基纖維素包裹體的包覆結(jié)構(gòu)，然后將其加入高嶺土中攪拌配制成粉料分成等份，再將纖維進(jìn)行干燥除水處理、除靜電處理、表層氣體去除處理，分成與粉體相同的若干等份，然后把等分好的1份纖維和1份粉體裝入同一防水包裝袋內(nèi)密封，逐份包裝密封。該晶種材料加入混凝土后，有增加低膨脹鈣礬石和降低氫氧化鈣結(jié)晶，減少混凝土內(nèi)生裂縫并提高密實(shí)度的作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種用于控制混凝土內(nèi)結(jié)晶的晶種材料，有增加低膨脹鈣礬石和降低氫氧化鈣結(jié)晶減少混凝土內(nèi)生裂縫的作用，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

混凝土是常規(guī)的建筑材料，絕大多數(shù)是硅酸鹽水泥與骨料及各種外加劑加水經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬?，水化膠凝并結(jié)晶凝固粘結(jié)成固體形成的，其中結(jié)晶凝固過程有自生裂縫存在于混凝土內(nèi)，是決定混凝土強(qiáng)度和耐腐蝕性的關(guān)鍵。

(1)水泥水化生成的氫氧化鈣晶體形成裂縫

由于硅酸鹽水泥在水化后形成起凝固加強(qiáng)作用的硅酸鈣離子凝膠后，逐步結(jié)晶而形成穩(wěn)定的固體硅酸鈣化物，同時也產(chǎn)生了氫氧化鈣結(jié)晶體。氫氧化鈣是六方板狀結(jié)晶體，晶體粗大，強(qiáng)度低、易與其他物質(zhì)反應(yīng)，是造成混凝土強(qiáng)度下降和產(chǎn)生裂縫的自生因素。氫氧化鈣結(jié)晶比硅酸鈣結(jié)晶后延，在硅酸鈣結(jié)晶后氫氧化鈣以水溶狀態(tài)形成析出，在混凝土表面或者水泥與骨料的結(jié)合面存在較多，也分布在混凝土內(nèi)部。

氫氧化鈣的晶體粗大，強(qiáng)度低，結(jié)晶體與骨料的結(jié)合力較差，混凝土內(nèi)部存在的氫氧化鈣結(jié)晶體在外力作用下錯位形成裂縫，是限制混凝土強(qiáng)度的重要因素。氫氧化鈣不耐腐蝕，在混凝土表面存在易與空氣和自然降雨中的二氧化碳、二氧化硫等有腐蝕作用的氣體、液體接觸容易脆化和分解，使原有的自生裂縫擴(kuò)大，造成混凝土表面疏松和強(qiáng)度降低，導(dǎo)致滲水入內(nèi)和剝落。

(2)水泥與石膏水化產(chǎn)生鈣礬石的膨脹與收縮形成裂縫

硅酸鹽水泥中的石膏是為了延緩混凝土凝固的物質(zhì)，在水泥水化過程鈣離子與石膏中的硫、鋁形成鈣礬石凝膠然后再結(jié)晶。鈣礬石形成的結(jié)晶體有針狀和柱狀，針狀結(jié)晶吸水率高膨脹較大，柱狀結(jié)吸水膨脹較小。

混凝土中水泥與石膏水化過程的固相反應(yīng)或原地反應(yīng)大部分形成膨脹能較大的針狀鈣礬石，是混凝土早期膨脹和膨脹系數(shù)大的最主要原因，鈣礬石膨脹大使混凝土膨脹也大，在混凝土凝固完成后又失水產(chǎn)生體積收縮，收縮過程由于混凝土凝固缺少可塑性，造成混凝土內(nèi)因收縮力產(chǎn)生裂縫。鈣礬石的適度膨脹是加大混凝土內(nèi)壓力，并使其結(jié)晶體對內(nèi)生氫氧化鈣裂縫進(jìn)行填補(bǔ)，但是由于鈣礬石的吸水膨脹大部分是在混凝土可塑性階段發(fā)生，膨脹能被消除，無法對裂縫進(jìn)行填補(bǔ)，反而為收縮產(chǎn)生出裂縫創(chuàng)造條件。

(3)現(xiàn)有技術(shù)沒有解決混凝土結(jié)晶產(chǎn)生的內(nèi)生性裂縫問題

現(xiàn)有的技術(shù)路線主要是采用添加減水劑，使混凝土處于一種缺水狀態(tài)，減少鈣礬石的吸水量，也就相應(yīng)減少了混凝土的較大膨脹。這種技術(shù)路線沒有從根本上解決混凝土自生的氫氧化鈣裂縫和膨脹-干縮裂縫的發(fā)生，而且由于減水劑的添加使混凝土內(nèi)部處于缺水狀態(tài)，也影響水泥的充分水化，而且養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會導(dǎo)致混凝土溫度過度升高再度發(fā)生膨脹，甚至造成鈣礬石的再分解，以及不能形成鈣鋁硅凝膠微晶體在內(nèi)壓下向高硬度鎦石固相轉(zhuǎn)化，直接影響了混凝土后期強(qiáng)度?，F(xiàn)有混凝土制備采取的添加粉煤灰、礦渣也是以降低水灰比實(shí)現(xiàn)相對減水，但是這種方式不能減少早期的膨脹能損失。