納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應(yīng)用，所述的應(yīng)用方法是，納米氧化鎂在水泥基材料中作為膨脹劑時，所述的納米氧化鎂的摻入質(zhì)量以所含氧化鎂質(zhì)量計(jì)為水泥基材料中膠凝材料質(zhì)量的1%～10%；利用納米氧化鎂作為膨脹劑的優(yōu)點(diǎn)在于：氧化鎂顆粒尺寸在1nm～100nm，在1%～10%摻量范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻和穩(wěn)定的體積膨脹，不會產(chǎn)生體積安定性不良問題，不同溫度區(qū)間制得的不同膨脹性能的納米氧化鎂可摻配使用，也可與現(xiàn)有的輕燒氧化鎂膨脹劑或現(xiàn)有以產(chǎn)生鈣礬石為膨脹源的膨脹劑進(jìn)行合理的摻配使用，制得性能更好的膨脹劑。
【專利說明】納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應(yīng)用
(一)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米氧化鎂的應(yīng)用，具體涉及納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料(混凝土、砂漿或水泥漿)中的應(yīng)用。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]在凝結(jié)和硬化過程中，除膨脹水泥外的硅酸鹽系列水泥及其配制而成的水泥漿、砂漿和混凝土均具有自生體積的收縮、干縮和由水化熱引起的冷縮，特別是大體積混凝土(如大壩)這些收縮尤其突出，以致引起大壩開裂、降低耐久性和使用壽命。因此，要設(shè)法消除或補(bǔ)償這些收縮。
[0003]為了消除或補(bǔ)償大體積混凝土的自生體積收縮、干縮和由水化熱引起的冷縮，人們已采用了許多方法，利用鈣礬石膨脹源生產(chǎn)了大壩專用微膨脹礦渣水泥、利用輕燒氧化鎂作為膨脹劑制成補(bǔ)償收縮的膨脹劑、利用提高硅酸鹽水泥熟料中的方鎂石(重?zé)趸V)作為膨脹源制成補(bǔ)償收縮的大壩水泥、利用硅酸鹽水泥熟料中的方鎂石和添加的石膏制成雙膨脹源補(bǔ)償收縮的大壩水泥，這類膨脹劑和膨脹水泥已在國內(nèi)的多個大壩工程中得到了應(yīng)用。
[0004]對于輕燒氧化鎂作為膨脹劑和利用提高硅酸鹽水泥熟料中的方鎂石作為膨脹源，由于燒成溫度、保溫時間、冷卻方法和粉磨細(xì)度等均會影響輕燒氧化鎂和(重?zé)?方鎂石的顆粒尺寸，如果控制不當(dāng)，就會有產(chǎn)生體積安定性不良的潛在危險。特別當(dāng)水泥熟料中的方鎂石顆粒大于20~30微米時，當(dāng)其含量達(dá)到1.5%以上時就有可能帶來體積安定性不良。 [0005]因此，本發(fā)明利用納米氧化鎂作為膨脹劑，以取代輕燒氧化鎂和(重?zé)?方鎂石。也就是采用或利用在不同溫度區(qū)間(500~700°C、700~900°C、900~1100°C、1100~13000C ,1300~1500°C)制得的具有一定活性或膨脹性能的納米氧化鎂的一種或多種作為膨脹劑。
[0006]利用納米氧化鎂作為膨脹劑的優(yōu)點(diǎn)在于:氧化鎂(或稱方鎂石)顆粒尺寸在I納米~100納米范圍內(nèi)；在1%~10% (特別是2%~8%)摻量范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻和穩(wěn)定的體積膨脹，不會產(chǎn)生體積安定性不良問題；在不同的溫度區(qū)間(500~700°C、700~900°C、900~iioo°cuioo~i300°c、i300~i500°c)可制得不同膨脹性能的納米氧化鎂膨脹劑，隨著制備溫度的降低，納米氧化鎂的水化速度加快，產(chǎn)生膨脹效應(yīng)的時間會提前。可利用二個或多個不同溫度區(qū)間制得的納米氧化鎂進(jìn)行合理的摻配使用，制得性能更好的膨脹劑；可與現(xiàn)有的輕燒氧化鎂(膨脹劑)進(jìn)行合理的摻配使用，制得性能更好的膨脹劑；還可與現(xiàn)有以產(chǎn)生鈣礬石為膨脹源的膨脹劑進(jìn)行合理的摻配使用，制得性能更好的膨脹劑。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0009]納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應(yīng)用。[0010]本發(fā)明納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其中所述的水泥基材料為混凝土、砂漿或水泥漿。
[0011]本發(fā)明所述的水泥基材料由膠凝材料、骨料、水和外加劑拌制而成。所述的膠凝材料中包含硅酸鹽系列水泥、礦物摻合料和膨脹劑；其中所述的硅酸鹽系列水泥為通用硅酸鹽水泥(如:硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥)、中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、低熱粉煤灰硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥、粉煤灰低熱微膨脹水泥或大壩硅酸鹽水泥。外加劑是指拌制水泥基材料過程中摻放，用以改善水泥基材料性能的物質(zhì)，摻量不大于膠凝材料質(zhì)量的5% (特殊情況除外)。
[0012]本發(fā)明納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，所述的應(yīng)用方法是，納米氧化鎂在水泥基材料中作為膨脹劑時，所述的納米氧化鎂的摻入質(zhì)量以所含氧化鎂質(zhì)量計(jì)為水泥基材料中膠凝材料質(zhì)量的1%~10%，推薦為2%~10%，更優(yōu)選為3%~8%。
[0013]本發(fā)明納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，所述的納米氧化鎂以含有納米氧化鎂的混合物的形式摻入水泥基材料，所述的混合物中氧化鎂質(zhì)量含量為6%~100%，優(yōu)選為90%~100% ；所述的含有納米氧化鎂的混合物中還含有減水劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、礦物摻合料、除納米氧化鎂以外的膨脹劑中的一種或兩種以上。
[0014]本發(fā)明所述的納米氧化鎂的顆粒粒徑為Inm~IOOnm,并且是在500°C~1500°C的溫度下制備的，如 500 ~7000C>700 ~9000C>900 ~1100°C>1100 ~1300。?；?1300 ~1500°C，不同的溫度區(qū)間可制得不同膨脹性能的納米氧化鎂膨脹劑，并且可采用兩種以上不同溫度區(qū)間制得的納 米氧化鎂的合理摻配物；不同溫度區(qū)間制得的納米氧化鎂中的一種或兩種以上還可與現(xiàn)有的輕燒氧化鎂(膨脹劑)或現(xiàn)有以產(chǎn)生鈣礬石為膨脹源的膨脹劑進(jìn)行合理的摻配使用，制得性能更好的膨脹劑。
[0015]利用納米氧化鎂作為膨脹劑的優(yōu)點(diǎn)在于:氧化鎂(或稱方鎂石)顆粒尺寸在I納米~100納米范圍內(nèi)；在1%~10% (特別是2%~8%)摻量范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻和穩(wěn)定的體積膨脹，不會產(chǎn)生體積安定性不良問題；在不同的溫度區(qū)間(500~700°C、700~900°C、900~iioo°cuioo~i300°c、i300~i500°c)可制得不同膨脹性能的納米氧化鎂膨脹劑，隨著制備溫度的降低，納米氧化鎂的水化速度加快，產(chǎn)生膨脹效應(yīng)的時間會提前。不同溫度區(qū)間制得的不同膨脹性能的納米氧化鎂的合理摻配使用，可制得性能更好的膨脹劑。
(四)【具體實(shí)施方式】
[0016]下面以具體實(shí)施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。
[0017]實(shí)施例1
[0018]按表1的水泥凈漿組成制備水泥凈漿。先稱量，再將52.5級普通水泥和納米氧化鎂(杭州萬景新材料有限公司提供，平均直徑為50nm，Mg0含量為99.90%，制備溫度1100~1300°C )充分干混均勻，然后按水泥凈漿的制備方法(GB/T1346-2011)制備凈漿，并在25 X 25 X 280mm的試模中成型3個膨脹試件。在(20± I )°C的養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)24h后拆模,并測定其初始長度(精確到0.001_)。以后均在(20±1)°C的水中養(yǎng)護(hù)，并在規(guī)定的養(yǎng)護(hù)時間測定其長度，最終算得線性膨脹率。并在20°C水中養(yǎng)護(hù)365d的基礎(chǔ)上，再在蒸壓釜(216°C和2.0MPa的飽和水蒸氣)中蒸壓養(yǎng)護(hù)6.0h，按規(guī)定冷卻至20°C后再測定其長度，并計(jì)算其膨脹率。
[0019]在納米氧化鎂摻量為0%、1%、2%、4%、6%、8%和10%時，在水中養(yǎng)護(hù)365d的條件下，它們的水泥凈漿線性膨脹率分別為980、1288、1410、1740、2540、3370和3940 μ m/m，膨脹率隨納米氧化鎂摻量的增加而增加，膨脹效果明顯。再經(jīng)在216°C和2.0MPa的飽和水蒸氣中蒸壓養(yǎng)護(hù)6.0h后，它們的水泥漿體線性膨脹率分別為1110、1506、1730、2740、3630、4140和6750 μ m/m,均未超過8000 μ m/m,體積安定性合格。
[0020]同理，摻加納米氧化鎂的水泥砂漿或混凝土也會產(chǎn)生上述類似的隨摻量和時間增加的膨脹率。一般情況下水泥凈漿膨脹率:水泥砂漿膨脹率:混凝土膨脹率=5:2:1。
[0021]表1摻納米氧化鎂的水泥凈漿組成及其膨脹率
[0022]
【權(quán)利要求】
1.納米氧化鎂作為膨脹劑在水泥基材料中的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的水泥基材料為混凝土、砂漿或水泥漿。
3.如權(quán)利要求1所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的水泥基材料由膠凝材料、骨料、水和外加劑拌制而成。
4.如權(quán)利要求3所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的膠凝材料中包含硅酸鹽系列水泥、礦物摻合料和膨脹劑。
5.如權(quán)利要求4所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的硅酸鹽系列水泥為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、低熱粉煤灰硅酸鹽水泥、低熱微膨脹水泥、粉煤灰低熱微膨脹水泥或大壩硅酸鹽水泥。
6.如權(quán)利要求1所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的應(yīng)用方法是，納米氧化鎂在水泥基材料中作為膨脹劑時，所述的納米氧化鎂的摻入質(zhì)量以所含氧化鎂質(zhì)量計(jì)為水泥基材料中膠凝材料質(zhì)量的1%~10%。
7.如權(quán)利要求6所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的納米氧化鎂以含有納米氧化鎂的混合物的形式摻入，所述的混合物中氧化鎂的質(zhì)量含量為6%~100%。
8.如權(quán)利要求7所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的含有納米氧化鎂的混合物中含有減水劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、礦物摻合料、除納米氧化鎂以外的膨脹劑中的一種或兩種以上。
9.如權(quán)利要求1所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的納米氧化鎂的顆粒粒徑為1nm~l00nm。
10.如權(quán)利要求1所述的納米氧化鎂作為膨脹劑的應(yīng)用，其特征在于所述的納米氧化鎂是 50(TC~700O、700O ~900O、900O~110(TC、110(TC ~1300O、1300O~150(TC不同溫度區(qū)間制得的納米氧化鎂中的一種或兩種以上的摻配物，或者是500°C~700°C、700V ~900 °C、900 °C ~1100 °C、1100 °C ~1300 V、1300 °C ~1500 V 不同溫度區(qū)間制得的納米氧化鎂中的一種或兩種以上與現(xiàn)有的輕燒氧化鎂膨脹劑或現(xiàn)有以產(chǎn)生鈣礬石為膨脹源的膨脹劑的摻配物。
【文檔編號】C04B22/06GK103819111SQ201410041756
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】葉青, 葉宇巡 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)