本發(fā)明公開了一種抗干燥收縮型混凝土膨脹劑的制備方法，屬于建筑材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代建筑物多屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，澆筑后，水泥產(chǎn)生的水化熱常使混凝土內(nèi)部溫度比周圍環(huán)境高20～30℃以上，由于熱量不能快速散發(fā)，使混凝土在冷縮時(shí)產(chǎn)生溫度收縮應(yīng)力，再伴隨著干燥收縮、化學(xué)減縮等收縮，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的收縮拉應(yīng)力，如果拉應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重的將出現(xiàn)基礎(chǔ)貫穿裂縫，因此，混凝土結(jié)構(gòu)的開裂問題成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

混凝土膨脹劑是一種在水泥凝結(jié)硬化過程中混凝土（包括砂漿及凈漿）產(chǎn)生可控膨脹，減少收縮的外加劑?，F(xiàn)在主流膨脹劑主要包括氧化鈣類膨脹劑、硫鋁酸鈣類膨脹劑以及復(fù)合型膨脹劑。無論何種膨脹劑，其膨脹機(jī)理都在于通過溶解析晶或吸水腫脹，形成膨脹源，使混凝土產(chǎn)生膨脹效果，即膨脹劑在混凝土內(nèi)部參與反應(yīng)，形成膨脹產(chǎn)物，產(chǎn)生體積變形。無論是溶解析晶還是吸水腫脹理論，其關(guān)鍵在于水的存在，即混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度。

實(shí)驗(yàn)研究表明，摻膨脹劑混凝土在飽水狀態(tài)下具有良好的膨脹性能，可以抑制收縮開裂，隨著混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度的降低，其膨脹效果劣化嚴(yán)重。因此，充足的水分供給，是保證膨脹劑發(fā)揮膨脹效果的關(guān)鍵所在，在膨脹劑的應(yīng)用過程中特別強(qiáng)調(diào)了澆筑后的飽水養(yǎng)護(hù)措施。然而，由于工地施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，加上工程管理的漏洞疏忽，很多混凝土都無法滿足養(yǎng)護(hù)條件，在缺乏充足的養(yǎng)護(hù)水分的情況下，混凝土內(nèi)部濕度下降明顯，干燥收縮加劇，膨脹劑很難發(fā)揮其應(yīng)有的補(bǔ)償收縮效果，且現(xiàn)有混凝土膨脹劑膨脹率偏低，不能與混凝土的強(qiáng)度發(fā)展相適應(yīng)，導(dǎo)致混凝土存在收縮開裂的風(fēng)險(xiǎn)，所以抗干燥收縮混凝土膨脹劑應(yīng)運(yùn)而生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有的混凝土膨脹劑在使用后需要飽水養(yǎng)護(hù)，在無充足養(yǎng)護(hù)水分的情況下，混凝土內(nèi)部濕度下降明顯，干燥收縮加劇，膨脹劑很難發(fā)揮其應(yīng)有的補(bǔ)償收縮效果缺陷，提供一種通過廢棄蘋果渣制備吸水凝膠粉并吸附至微孔煅燒粉末顆粒中，通過吸水并緩釋蒸發(fā)，阻止混凝土內(nèi)部快速干燥收縮的方法，本發(fā)明通過將廢棄蘋果渣堿化處理并聚合制備吸水凝膠顆粒，再與粉煤灰與高爐礦渣煅燒后制備得復(fù)合顆粒復(fù)合，隨后冷壓、活化，通過微孔顆粒負(fù)載吸水凝膠樹脂，在混凝土加水養(yǎng)護(hù)期間吸收水分并在干燥條件下緩釋蒸發(fā)，有效防止混凝土因干燥而快速收縮的問題，本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑適應(yīng)性強(qiáng)、補(bǔ)償收縮效果好，且膨脹率較高，膨脹速率能夠與混凝土的強(qiáng)度發(fā)展相適應(yīng)，有效提高了混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度，具有廣泛的應(yīng)用空間。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）收集廢棄蘋果渣，將其洗凈后真空冷凍干燥，收集得干燥蘋果渣，將其置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，過70～80目篩，得蘋果渣粉末，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%乙醇溶液、20～25份蘋果渣粉末和30～40份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉溶液，在200～300W下超聲分散10～15min，在室溫下靜置3～5h，制備得堿化蘋果渣分散液；

（2）按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量10～15份氯乙酸、3～5份N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、25～30份上述制備的堿化蘋果渣分散液置于燒杯中，在78～80℃下水浴加熱45～60min，隨后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至7.0，在2500～3000r/min下離心分離10～15min，收集下層沉淀并用無水乙醇洗滌3～5次，隨后真空冷凍干燥并碾磨，制備得干燥吸水凝膠顆粒，備用；

（3）按質(zhì)量比1:1，將粉煤灰與高爐礦渣攪拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h，隨后過120～130目篩，收集得混合球磨粉末，將混合粉末置于150～200℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱15～20min后，按10℃/min升溫至800～1000℃，保溫煅燒1～2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，制備得煅燒混合粉末；

（4）按質(zhì)量比1:5，將步驟（2）制備的干燥吸水凝膠顆粒與上述制備的煅燒混合粉末攪拌混合，制備得復(fù)合吸水混合粉末，隨后將復(fù)合吸水混合粉末置于模具中，在20～30℃、5～10MPa條件下，冷壓處理5～10min，待冷壓完成后，將其置于100～120℃馬弗爐中，保溫活化處理3～5h，待保溫活化完成后，靜置冷卻至室溫，碾磨收集即可制備得一種抗干燥收縮型混凝土膨脹劑。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：首先根據(jù)質(zhì)量比5:2:10:1，將砂、水泥、石子、水依次放入混凝土攪拌車中攪拌，隨后加入本發(fā)明制得的混凝土膨脹劑混合均勻，控制混凝土膨脹劑添加量為水泥用量的8%，攪拌80～120s，再利用常規(guī)澆筑方式將混凝土倒入模板澆筑成形，最后養(yǎng)護(hù)14～18天，拆除模板即可。經(jīng)檢測(cè)，本添加本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑后，混凝土初凝時(shí)間為160～180min，終凝時(shí)間為200～210min，在水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率達(dá)0.085～0.092%，轉(zhuǎn)入空氣中存放28天時(shí)的限制膨脹率為0.021～0.023%，抗壓強(qiáng)度7天達(dá)42～45MPa，28天為56～60MPa，抗折強(qiáng)度28天達(dá)8～10MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限較普通混凝土提高了8～10年，同時(shí)本發(fā)明混凝土膨脹劑儲(chǔ)存方便，在通風(fēng)陰涼的室內(nèi)，有效期達(dá)20～24個(gè)月。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑具有優(yōu)異的膨脹性能，在干燥環(huán)境下仍能進(jìn)行水化反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹，抑制干燥收縮，從而使混凝土各齡期產(chǎn)生的收縮均能得到同步補(bǔ)償，有效提高了混凝土中后期的強(qiáng)度，延長(zhǎng)其凝結(jié)時(shí)間；

（2）本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑具有優(yōu)異高抗裂防滲性，避免混凝土抗裂防滲性能不夠造成滲漏積水無法使用的隱患，同時(shí)改善了混凝土工作性能和耐久性能，具有較好的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

首先收集廢棄蘋果渣，將其洗凈后真空冷凍干燥，收集得干燥蘋果渣，將其置于球磨罐中，在350～400r/min下球磨3～5h，過70～80目篩，得蘋果渣粉末，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45～50份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%乙醇溶液、20～25份蘋果渣粉末和30～40份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉溶液，在200～300W下超聲分散10～15min，在室溫下靜置3～5h，制備得堿化蘋果渣分散液；隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量10～15份氯乙酸、3～5份N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、25～30份上述制備的堿化蘋果渣分散液置于燒杯中，在78～80℃下水浴加熱45～60min，隨后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至7.0，在2500～3000r/min下離心分離10～15min，收集下層沉淀并用無水乙醇洗滌3～5次，隨后真空冷凍干燥并碾磨，制備得干燥吸水凝膠顆粒，備用；再按質(zhì)量比1:1，將粉煤灰與高爐礦渣攪拌混合，在350～400r/min下球磨3～5h，隨后過120～130目篩，收集得混合球磨粉末，將混合粉末置于150～200℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱15～20min后，按10℃/min升溫至800～1000℃，保溫煅燒1～2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，制備得煅燒混合粉末；最后按質(zhì)量比1:5，將上述步驟制備的干燥吸水凝膠顆粒與上述制備的煅燒混合粉末攪拌混合，制備得復(fù)合吸水混合粉末，隨后將復(fù)合吸水混合粉末置于模具中，在20～30℃、5～10MPa條件下，冷壓處理5～10min，待冷壓完成后，將其置于100～120℃馬弗爐中，保溫活化處理3～5h，待保溫活化完成后，靜置冷卻至室溫，碾磨收集即可制備得一種抗干燥收縮型混凝土膨脹劑。

實(shí)例1

首先收集廢棄蘋果渣，將其洗凈后真空冷凍干燥，收集得干燥蘋果渣，將其置于球磨罐中，在350r/min下球磨3h，過70目篩，得蘋果渣粉末，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量45份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%乙醇溶液、20份蘋果渣粉末和30份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉溶液，在200W下超聲分散10min，在室溫下靜置3h，制備得堿化蘋果渣分散液；隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量10份氯乙酸、3份N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、25份上述制備的堿化蘋果渣分散液置于燒杯中，在78℃下水浴加熱45min，隨后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至7.0，在2500r/min下離心分離10min，收集下層沉淀并用無水乙醇洗滌3次，隨后真空冷凍干燥并碾磨，制備得干燥吸水凝膠顆粒，備用；再按質(zhì)量比1:1，將粉煤灰與高爐礦渣攪拌混合，在350r/min下球磨3h，隨后過120目篩，收集得混合球磨粉末，將混合粉末置于150℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱15min后，按10℃/min升溫至800℃，保溫煅燒1h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，制備得煅燒混合粉末；最后按質(zhì)量比1:5，將上述步驟制備的干燥吸水凝膠顆粒與上述制備的煅燒混合粉末攪拌混合，制備得復(fù)合吸水混合粉末，隨后將復(fù)合吸水混合粉末置于模具中，在20℃、5MPa條件下，冷壓處理5min，待冷壓完成后，將其置于100℃馬弗爐中，保溫活化處理3h，待保溫活化完成后，靜置冷卻至室溫，碾磨收集即可制備得一種抗干燥收縮型混凝土膨脹劑。

本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，首先根據(jù)質(zhì)量比5:2:10:1，將砂、水泥、石子、水依次放入混凝土攪拌車中攪拌，隨后加入本發(fā)明制得的混凝土膨脹劑混合均勻，控制混凝土膨脹劑添加量為水泥用量的8%，攪拌80s，再利用常規(guī)澆筑方式將混凝土倒入模板澆筑成形，最后養(yǎng)護(hù)14天，拆除模板即可。經(jīng)檢測(cè)，本添加本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑后，混凝土初凝時(shí)間為160min，終凝時(shí)間為200min，在水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率達(dá)0.085%，轉(zhuǎn)入空氣中存放28天時(shí)的限制膨脹率為0.021%，抗壓強(qiáng)度7天達(dá)42MPa，28天為56MPa，抗折強(qiáng)度28天達(dá)8MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限較普通混凝土提高了8年，同時(shí)本發(fā)明混凝土膨脹劑儲(chǔ)存方便，在通風(fēng)陰涼的室內(nèi)，有效期達(dá)20個(gè)月。

實(shí)例2

首先收集廢棄蘋果渣，將其洗凈后真空冷凍干燥，收集得干燥蘋果渣，將其置于球磨罐中，在375r/min下球磨4h，過75目篩，得蘋果渣粉末，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量48份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%乙醇溶液、23份蘋果渣粉末和35份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉溶液，在250W下超聲分散13min，在室溫下靜置4h，制備得堿化蘋果渣分散液；隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量13份氯乙酸、4份N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、28份上述制備的堿化蘋果渣分散液置于燒杯中，在79℃下水浴加熱53min，隨后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至7.0，在2750r/min下離心分離13min，收集下層沉淀并用無水乙醇洗滌4次，隨后真空冷凍干燥并碾磨，制備得干燥吸水凝膠顆粒，備用；再按質(zhì)量比1:1，將粉煤灰與高爐礦渣攪拌混合，在375r/min下球磨4h，隨后過125目篩，收集得混合球磨粉末，將混合粉末置于175℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱18min后，按10℃/min升溫至900℃，保溫煅燒1h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，制備得煅燒混合粉末；最后按質(zhì)量比1:5，將上述步驟制備的干燥吸水凝膠顆粒與上述制備的煅燒混合粉末攪拌混合，制備得復(fù)合吸水混合粉末，隨后將復(fù)合吸水混合粉末置于模具中，在25℃、8MPa條件下，冷壓處理8min，待冷壓完成后，將其置于110℃馬弗爐中，保溫活化處理4h，待保溫活化完成后，靜置冷卻至室溫，碾磨收集即可制備得一種抗干燥收縮型混凝土膨脹劑。

本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，首先根據(jù)質(zhì)量比5:2:10:1，將砂、水泥、石子、水依次放入混凝土攪拌車中攪拌，隨后加入本發(fā)明制得的混凝土膨脹劑混合均勻，控制混凝土膨脹劑添加量為水泥用量的8%，攪拌100s，再利用常規(guī)澆筑方式將混凝土倒入模板澆筑成形，最后養(yǎng)護(hù)16天，拆除模板即可。經(jīng)檢測(cè)，本添加本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑后，混凝土初凝時(shí)間為170min，終凝時(shí)間為205min，在水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率達(dá)0.089%，轉(zhuǎn)入空氣中存放28天時(shí)的限制膨脹率為0.022%，抗壓強(qiáng)度7天達(dá)44MPa，28天為58MPa，抗折強(qiáng)度28天達(dá)9MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限較普通混凝土提高了9年，同時(shí)本發(fā)明混凝土膨脹劑儲(chǔ)存方便，在通風(fēng)陰涼的室內(nèi)，有效期達(dá)22個(gè)月。

實(shí)例3

首先收集廢棄蘋果渣，將其洗凈后真空冷凍干燥，收集得干燥蘋果渣，將其置于球磨罐中，在400r/min下球磨5h，過80目篩，得蘋果渣粉末，按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量50份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%乙醇溶液、25份蘋果渣粉末和40份質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%氫氧化鈉溶液，在300W下超聲分散15min，在室溫下靜置5h，制備得堿化蘋果渣分散液；隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量15份氯乙酸、5份N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、30份上述制備的堿化蘋果渣分散液置于燒杯中，在80℃下水浴加熱60min，隨后用冰醋酸調(diào)節(jié)pH至7.0，在3000r/min下離心分離15min，收集下層沉淀并用無水乙醇洗滌5次，隨后真空冷凍干燥并碾磨，制備得干燥吸水凝膠顆粒，備用；再按質(zhì)量比1:1，將粉煤灰與高爐礦渣攪拌混合，在400r/min下球磨5h，隨后過130目篩，收集得混合球磨粉末，將混合粉末置于200℃馬弗爐中，保溫預(yù)熱20min后，按10℃/min升溫至1000℃，保溫煅燒2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，制備得煅燒混合粉末；最后按質(zhì)量比1:5，將上述步驟制備的干燥吸水凝膠顆粒與上述制備的煅燒混合粉末攪拌混合，制備得復(fù)合吸水混合粉末，隨后將復(fù)合吸水混合粉末置于模具中，在30℃、10MPa條件下，冷壓處理10min，待冷壓完成后，將其置于120℃馬弗爐中，保溫活化處理5h，待保溫活化完成后，靜置冷卻至室溫，碾磨收集即可制備得一種抗干燥收縮型混凝土膨脹劑。

本實(shí)例操作簡(jiǎn)便，使用時(shí)，首先根據(jù)質(zhì)量比5:2:10:1，將砂、水泥、石子、水依次放入混凝土攪拌車中攪拌，隨后加入本發(fā)明制得的混凝土膨脹劑混合均勻，控制混凝土膨脹劑添加量為水泥用量的8%，攪拌120s，再利用常規(guī)澆筑方式將混凝土倒入模板澆筑成形，最后養(yǎng)護(hù)18天，拆除模板即可。經(jīng)檢測(cè)，本添加本發(fā)明制得的抗干燥收縮型混凝土膨脹劑后，混凝土初凝時(shí)間為180min，終凝時(shí)間為210min，在水中養(yǎng)護(hù)7天限制膨脹率達(dá)0.092%，轉(zhuǎn)入空氣中存放28天時(shí)的限制膨脹率為0.023%，抗壓強(qiáng)度7天達(dá)45MPa，28天為60MPa，抗折強(qiáng)度28天達(dá)10MPa，且有效提高了混凝土耐久性能，混凝土使用年限較普通混凝土提高了10年，同時(shí)本發(fā)明混凝土膨脹劑儲(chǔ)存方便，在通風(fēng)陰涼的室內(nèi)，有效期達(dá)24個(gè)月。