專利名稱：改善混凝土自收縮的復(fù)合外加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。具體地說(shuō)是一種能夠顯著降低高強(qiáng) 混凝土的自收縮率，但是不影響混凝土的工作度、強(qiáng)度和耐久性的有機(jī)一無(wú) 機(jī)復(fù)合外加劑。
背景技術(shù)：
混凝土自收縮是水泥基膠凝材料在初凝之后隨著水化的進(jìn)行，在恒溫恒 重條件下宏觀體積的減縮。自收縮不包括由于干燥、沉降、溫度變化、遭受 外力等原因引起的體積變化。產(chǎn)生自收縮的原因是由于隨著水泥水化的進(jìn)行， 在硬化水泥石中形成大量微細(xì)孔，孔中自由水量逐漸降低，即水泥石內(nèi)部相 對(duì)濕度降低，但同時(shí)水泥石重量沒(méi)有任何損失，出現(xiàn)自干燥現(xiàn)象。自干燥的 結(jié)果是產(chǎn)生毛細(xì)孔應(yīng)力，造成硬化水泥石受負(fù)壓作用而產(chǎn)生收縮。自收縮的 產(chǎn)生機(jī)理類似于干縮機(jī)理，但二者在相對(duì)濕度降低的機(jī)理上是不同。造成干 縮的原因是由于水份擴(kuò)散到外部環(huán)境中，而自收縮是由于內(nèi)部水份被水化反 應(yīng)所消耗而造成的，因此通過(guò)阻止水份擴(kuò)散到外部環(huán)境中的方法來(lái)降低自收 縮并不有效。
隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)混凝土、大體積混凝土及自密實(shí)混凝土 等應(yīng)用日益廣泛，混凝土的自收縮現(xiàn)象也越來(lái)越引起人們的關(guān)注。實(shí)踐中發(fā)
現(xiàn)上述類型混凝土的自收縮較大。例如，水膠比低于0.3的高強(qiáng)混凝土自收 縮率可以達(dá)到2 4X104，當(dāng)水膠比降低至0.23 0.17時(shí)，自收縮占總收縮的 80% 100%，即水膠比極低的混凝土收縮主要是自收縮。配筋率為0.8%、強(qiáng) 度為60 70MPa的高強(qiáng)混凝土的28天自收縮率可達(dá)2 3.5X1(T4，即使摻加 膨脹劑也無(wú)濟(jì)于事。較大的自收縮對(duì)混凝土性能的影響是顯而易見(jiàn)的——容 易造成收縮開(kāi)裂，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性。
目前改善混凝土自收縮的材料主要包括膨脹劑、減縮劑和纖維。但是 上述材料單獨(dú)使用的效果并不理想，例如，膨脹劑雖然能夠早期補(bǔ)償收縮或 產(chǎn)生微膨脹，但由于本身水化需要大量的水，并且水化熱較高，而高強(qiáng)混凝 土本身用水量很低，話此后期混凝土內(nèi)部缺水難以維持膨脹，反而會(huì)加大自 收縮和冷縮。 一般的減縮劑雖然能夠降低自收縮，但同時(shí)會(huì)降低混凝土強(qiáng)度
和流動(dòng)性，并且價(jià)格昂貴，難以工程應(yīng)用。纖維并不能主動(dòng)降低自收縮，只 是能夠被動(dòng)限制自收縮的進(jìn)一步發(fā)展，并且纖維價(jià)格昂貴，普通混凝土難以 應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述已有的改善自收縮材料的不足之處，本發(fā)明的目的是制備出一 種有機(jī)一無(wú)機(jī)復(fù)合外加劑，該種外加劑能夠在不影響混凝土強(qiáng)度、工作度和 耐久性的前提下，顯著降低混凝土的自收縮率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是采用I級(jí)粉煤灰、磨細(xì)石灰石 粉、二水石膏、生明礬土、 二甲基硅氧烷均勻混合制成，各組分的重量百分
比分別為1級(jí)粉煤灰占20~40%、磨細(xì)石灰石粉占30 60%、 二水石膏占 5 10%、生明礬土占10 20%、 二甲基硅氧烷占3 5%;磨細(xì)石灰石粉、二水 石膏和生明礬土的細(xì)度要求大于350m2/kg。
使用方法根據(jù)新拌混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和養(yǎng)護(hù)條件來(lái)確定復(fù)合外加劑的 摻量，其摻量為混凝土中水泥重量的5 15%，以水泥用量為基數(shù)按比例外摻， 替代等重量的砂。
本發(fā)明的復(fù)合外加劑摻加在高強(qiáng)混凝土、大體積混凝土和自密實(shí)混凝土 中，在環(huán)境相對(duì)濕度低于50%的條件下，能夠顯著降低混凝土自收縮率30% 以上，對(duì)混凝土強(qiáng)度、流動(dòng)度和耐久性具有改善作用。與目前現(xiàn)有的技術(shù)相 比，本發(fā)明的特點(diǎn)在于物理增水和化學(xué)膨脹補(bǔ)償收縮相結(jié)合，改善自收縮的 作用機(jī)理科學(xué)合理，復(fù)合外加劑的成本低，易于實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。
復(fù)合外加劑中各種材料組分的作用原理如下-
(1) 石灰石粉和I級(jí)粉煤灰顆粒呈圓球形且表面光滑，在結(jié)構(gòu)中能夠起 到相對(duì)物理增水和滾珠軸承的作用，且石灰石中的碳酸鈣能夠和水泥熟料中 的鋁酸鹽礦物產(chǎn)生水化反應(yīng)，形成膨脹性的水化碳鋁酸轉(zhuǎn)補(bǔ)償收縮。
(2) 二水石膏和生明礬土水化反應(yīng)形成膨脹性水化產(chǎn)物鈣砜石，需水量 低、結(jié)晶細(xì)小、形成速度均勻穩(wěn)定，能夠起到化學(xué)膨脹補(bǔ)償收縮的作用。
(3) 二甲基硅氧烷能夠有效降低水泥石孔隙中的毛細(xì)管水表面張力，從 而降低自收縮。上述各種組分的綜合作用結(jié)果能夠有效降低混凝土的自收縮
具體實(shí)施例方式
復(fù)合外加劑的配方(重量比，單位kg)為1級(jí)粉煤灰占20 40%、磨細(xì)
石灰石粉占30 60%、 二水石膏占5 10%、生明礬土占10 20%、 二甲基硅氧 垸占3 5%。磨細(xì)石灰石粉、二水石膏和生明礬土的細(xì)度要求大于350mVkg， 然后按比例混合均勻制備出復(fù)合外加劑。根據(jù)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和養(yǎng)護(hù)濕度 確定外加劑的摻量，復(fù)合外加劑的摻量為混凝土中水泥重量的5 15%，以水 泥用量為基數(shù)按比例外慘，替代等重量的砂。當(dāng)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)較高(》 C60)以及養(yǎng)護(hù)濕度較低(《80%)日寸，外加劑摻量適當(dāng)增多。
不摻復(fù)合外加劑的基準(zhǔn)混凝土配合比為水泥500kg/m3、水165kg/m3、 砂573 kg/m3、石子1162kg/m3、萘系高效減水劑5 kg/m3。水泥為普通硅酸鹽 水泥P.042.5，砂為細(xì)度模數(shù)2.52的中砂，石子為5 25mm連續(xù)級(jí)配的碎石。 復(fù)合外加劑摻加方式為以水泥用量為基數(shù)按比例外摻，替代等重量的砂。
外加劑l配方為1級(jí)粉煤灰20%、石灰石粉47%、 二甲基硅氧烷3%、 二水石膏10%、生明磯土20%。
外加劑摻坍落抗壓強(qiáng)度/MPa自收縮率/10-5
量/%度/cm3天28天3天 28天
0%15.546.566.47.9 17.8
5%17.148.668.18.1 11.2
10%18.049.269.84.6 6.7
15%16.948.367.92.0 3.8
外加劑2配方為1級(jí)粉煤灰25%、石灰石粉40%、 二甲基硅氧烷5%、
二水石膏10%、生明砜土20%。_
外加劑摻量％坍落度/cm 抗壓強(qiáng)度/MPa自收縮率/10-5
3天28天 3天 28天
0%15.546.566.47.917.8
5%16.148.268.35.610.4
10%16.749.369.74.36.4
15%17.347.567.41.83.8
外加劑3配方為1級(jí)粉煤灰35%、石灰石粉30%、 二甲基硅氧烷5%、 水石膏10%、生明礬土20%。
外加劑摻坍落抗壓強(qiáng)度/MPa自收縮率/l(T5
量/%度/cm3天28天3天 28天
0%15.546.566.47.9 17.8
5%17.347.667.85.1 9.7
10%18.548.769.04.4 5.9
15%18.646.968.11.9 4.0
外加劑4配方為1級(jí)粉煤灰40%、石灰石粉42%、 二甲基硅氧烷3%、
水石膏5%、生明磯土 10°/0。_
外加劑摻 坍落 抗壓強(qiáng)度/MPa自收縮率/l(T5
量/%_度/cm_3天28天 3天 28天
0% 15.5 46.566.47.9 17.8
5% 16.5 46.266.3 6.6 13.4
10% 17.2 47.368.75.3 7.9
15% 18.6 45.565.93.4 5.8
外加劑5配方為1級(jí)粉煤灰22%、石灰石粉60%、 二甲基硅氧烷3%、
水石膏5%、生明礬土 10%。___
外加劑摻 坍落 抗壓強(qiáng)度/MPa自收縮率/l(T5
量/% 度/cm 3天28天 3天 28天
0% 15.5 46.566.47.9 17.8
5% 17.0 47.468.86.7 13.7
10% 18.5 48.868.96.0 8.8
15% 17.9 48.669.24.1 6.權(quán)利要求
1、一種改善混凝土自收縮的復(fù)合外加劑，其特征在于采用I級(jí)粉煤灰、磨細(xì)石灰石粉、二水石膏、生明礬土、二甲基硅氧烷均勻混合制成，各組分的重量百分比分別為I級(jí)粉煤灰占20～40％、磨細(xì)石灰石粉占30～60％、二水石膏占5～10％、生明礬土占10～20％、二甲基硅氧烷占3～5％；所述的磨細(xì)石灰石粉、二水石膏和生明礬土的細(xì)度大于350m2/kg。
全文摘要
一種改善混凝土自收縮的復(fù)合外加劑屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。目前改善混凝土自收縮的材料主要包括膨脹劑、減縮劑和纖維。但是上述材料單獨(dú)使用的效果并不理想，本發(fā)明特征在于采用I級(jí)粉煤灰、磨細(xì)石灰石粉、二水石膏、生明礬土、二甲基硅氧烷均勻混合制成，各組分的重量百分比分別為I級(jí)粉煤灰占20～40％、磨細(xì)石灰石粉占30～60％、二水石膏占5～10％、生明礬土占10～20％、二甲基硅氧烷占3～5％；所述的磨細(xì)石灰石粉、二水石膏和生明礬土的細(xì)度大于350m²/kg。本發(fā)明的復(fù)合外加劑摻加在高強(qiáng)混凝土、大體積混凝土和自密實(shí)混凝土中，在環(huán)境相對(duì)濕度低于50％的條件下，能夠顯著降低混凝土自收縮率30％以上，對(duì)混凝土強(qiáng)度、流動(dòng)度和耐久性具有改善作用。
文檔編號(hào)C04B22/14GK101172803SQ20071017636
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者悅 李, 奇 郭 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)