本發(fā)明涉及一種混凝土膨脹劑及其制備方法，屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

混凝土膨脹劑是一種與水泥、水拌合后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石、氫氧化鈣或鈣礬石和氫氧化鈣，使混凝土產(chǎn)生體積膨脹的外加劑，主要應(yīng)用于地下建筑物，液狀材料容池，高強(qiáng)度公路路面、橋梁混凝土面層、涵洞，預(yù)制構(gòu)件、框架結(jié)構(gòu)接頭的錨接、管道接頭等領(lǐng)域。用于水泥或水泥混凝土中的膨脹劑的功能是使硬化后的混凝土產(chǎn)生一定的體積膨脹，減少水泥或水泥混凝土硬化早期產(chǎn)生的收縮裂縫。一般認(rèn)為，硫鋁化合物、氧化鈣何氧化鎂均可作為水泥或混凝土膨脹劑的化學(xué)組成。按照化學(xué)成分不同，膨脹劑可分為硫鋁酸鹽型膨脹劑、石灰系膨脹劑、氧化鎂型膨脹劑、鐵粉系膨脹劑和復(fù)合膨脹劑。

目前市場(chǎng)上流通較廣泛的混凝土膨脹劑當(dāng)屬基于鈣礬石的硫鋁酸鹽型膨脹劑，其在應(yīng)用上有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在水化速率快、早期膨脹大、膨脹后的收縮落差大，以及延遲鈣礬石反應(yīng)、需水量大、需加強(qiáng)濕養(yǎng)護(hù)等不利因素。鈣礬石型膨脹劑早期膨脹發(fā)揮過(guò)快的特性決定了這類(lèi)混凝土膨脹劑只有在限制條件下才能發(fā)揮作用，即限制膨脹補(bǔ)償限制收縮，其對(duì)目前建筑行業(yè)中大量無(wú)鋼筋限制或限制條件較小的工程或部分結(jié)構(gòu)(道路、墻體)起不到應(yīng)有的補(bǔ)償作用。并且此類(lèi)混凝土膨脹劑對(duì)收縮的補(bǔ)償主要發(fā)生在水化早期，對(duì)水泥基材料的中后期收縮補(bǔ)償作用不明顯。

因此，亟待尋找一種膨脹速度適宜，膨脹性能好，降低混凝土的自收縮量的混凝土膨脹劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有的混凝土膨脹劑存在水化速率快、早期膨脹大、膨脹后的收縮落差大的問(wèn)題，提供了一種混凝土膨脹劑及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種混凝土膨脹劑，其特征在于：按重量份數(shù)計(jì)，包括以下原料：12～15份硬脂酸鈣、3～5份海泡石、1～3份膨脹珍珠巖、5～10份滌綸短纖維、3～10份氧化鈣、2～4份高爐礦渣、3～5份白云石、3～7份菱鎂礦、2～4份碳酸鈣、3～5份沸石和8～12份改性膨脹石墨。

所述的改性膨脹石墨的改性步驟為：

（1）取環(huán)氧樹(shù)脂加入反應(yīng)釜中，升溫至80～100℃，隨后向反應(yīng)釜中依次加入環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量10～15%正丁醇和環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量1～3%硅烷偶聯(lián)劑，攪拌混合30～50min后出料，得改性液；

（2）取膨脹石墨，粉碎后過(guò)80～100目篩，得膨脹石墨粉末，按質(zhì)量比1:8，將膨脹石墨粉末加入改性液中，攪拌混合10～15min后加入膨脹石墨粉末質(zhì)量3～8%納米氧化鎂，攪拌混合1～2h后放入烘箱中干燥至恒重，即可得到改性膨脹石墨。

所述的硅烷偶聯(lián)劑為γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅及n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或多種。

所述的滌綸短纖維的還可以進(jìn)行改性，改性方法為：按質(zhì)量比1:5，將滌綸短纖維加入水中，加熱至50～70℃，浸泡10～12h后過(guò)濾，得潤(rùn)脹后的滌綸短纖維，將潤(rùn)脹后的滌綸短纖維加入蒸汽爆破機(jī)中進(jìn)行蒸汽爆破處理，得處理后的滌綸短纖維，放入烘箱中，在60～70℃溫度下干燥6～8h，干燥后得改性滌綸短纖維。

所述的一種混凝土膨脹劑的制備方法，其特征在于：具體制備步驟為：

（1）將原料分別烘干后加入球磨機(jī)中球磨，球磨至顆粒粒徑為10～30μm，球磨后混合，得混合顆粒；

（2）向混合顆粒中噴灑水，使混合顆粒中的含水量為7～8%，攪拌混合20～30min后加入方形模具中，加壓成型后得方形試塊；

（3）將方形試塊放入烘箱中，在40～60℃溫度下干燥8～10h，將干燥后的方形試塊放入馬弗爐中，升溫至180～250℃，保溫5～7h后冷卻至室溫，并出料，得出料物后粉碎，過(guò)400～420目篩，收集，即可得到混凝土膨脹劑。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明的原料中含有硬脂酸鈣、氧化鈣、沸石、菱鎂礦等物質(zhì)，里面含有的金屬氧化物可與混凝土形成鈣鋁凝膠、鎂鋁凝膠等多種體系凝膠，膨脹性能好；

（2）本發(fā)明將高爐礦渣和白云石復(fù)配后可以有效的降低混凝土結(jié)構(gòu)的水化熱，加入滌綸短纖維并改性后可改變混凝土的脆性易裂，降低混凝土的自收縮量；

（3）本發(fā)明將膨脹珍珠巖和海泡石可以結(jié)合白云石分解出來(lái)的氧化鈣，調(diào)整膨脹劑中氧化鈣的含量，從而控制早期的膨脹，滿(mǎn)足各種各樣的混凝土結(jié)構(gòu)，改性后的膨脹石墨添加后，可以使膨脹劑后期得到持久而穩(wěn)定的膨脹，使膨脹速度適宜。

具體實(shí)施方式

取環(huán)氧樹(shù)脂e51加入到反應(yīng)釜中，升溫至80～100℃，隨后向反應(yīng)釜中依次加入環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量10～15%正丁醇和環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量1～3%硅烷偶聯(lián)劑，攪拌混合30～50min后出料，得改性液；取膨脹石墨，粉碎后過(guò)80～100目篩，得膨脹石墨粉末，按質(zhì)量比1:8，將膨脹石墨粉末加入改性液中，攪拌混合10～15min后加入膨脹石墨粉末質(zhì)量3～8%納米氧化鎂，攪拌混合1～2h后放入烘箱中干燥至恒重，即可得到改性膨脹石墨；按質(zhì)量比1:5，將滌綸短纖維加入水中，加熱至50～70℃，浸泡10～12h后過(guò)濾，得潤(rùn)脹后的滌綸短纖維，將潤(rùn)脹后的滌綸短纖維加入蒸汽爆破機(jī)中進(jìn)行蒸汽爆破處理，得處理后的滌綸短纖維放入烘箱中，在60～70℃溫度下干燥6～8h，干燥后得改性滌綸短纖維；按重量份數(shù)計(jì)，分別選取12～15份硬脂酸鈣、3～5份海泡石、1～3份膨脹珍珠巖、5～10份改性滌綸短纖維、3～10份氧化鈣、2～4份高爐礦渣、3～5份白云石、3～7份菱鎂礦、2～4份碳酸鈣、3～5份沸石和8～12份改性膨脹石墨，分別烘干后加入球磨機(jī)中球磨，球磨至顆粒粒徑為10～30μm，球磨后混合，得混合顆粒；向混合顆粒中噴灑水，使混合顆粒中的含水量為7～8%，攪拌混合20～30min后加入方形模具中，加壓成型后得方形試塊；將方形試塊放入烘箱中，在40～60℃溫度下干燥8～10h，將干燥后的方形試塊放入馬弗爐中，升溫至180～250℃，保溫5～7h后冷卻至室溫，并出料，將出料物粉碎，過(guò)400～420目篩，收集，即可得到混凝土膨脹劑。

所述的硅烷偶聯(lián)劑為γ-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅及n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一種或多種。

實(shí)例1

取環(huán)氧樹(shù)脂e51加入到反應(yīng)釜中，升溫至80℃，隨后向反應(yīng)釜中依次加入環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量10%正丁醇和環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量1%γ-脲基丙基三乙氧基硅烷，攪拌混合30min后出料，得改性液；取膨脹石墨，粉碎后過(guò)80目篩，得膨脹石墨粉末，按質(zhì)量比1:8，將膨脹石墨粉末加入改性液中，攪拌混合10min后加入膨脹石墨粉末質(zhì)量3%納米氧化鎂，攪拌混合1h后放入烘箱中干燥至恒重，即可得到改性膨脹石墨；按質(zhì)量比1:5，將滌綸短纖維加入水中，加熱至50℃，浸泡10h后過(guò)濾，得潤(rùn)脹后的滌綸短纖維，將潤(rùn)脹后的滌綸短纖維加入蒸汽爆破機(jī)中進(jìn)行蒸汽爆破處理，得處理后的滌綸短纖維放入烘箱中，在60℃溫度下干燥6h，干燥后得改性滌綸短纖維；按重量份數(shù)計(jì)，分別選取12份硬脂酸鈣、3份海泡石、1份膨脹珍珠巖、5份改性滌綸短纖維、3份氧化鈣、2份高爐礦渣、3份白云石、3份菱鎂礦、2份碳酸鈣、3份沸石和8份改性膨脹石墨，分別烘干后加入球磨機(jī)中球磨，球磨至顆粒粒徑為10μm，球磨后混合，得混合顆粒；向混合顆粒中噴灑水，使混合顆粒中的含水量為7%，攪拌混合20min后加入方形模具中，加壓成型后得方形試塊；將方形試塊放入烘箱中，在40℃溫度下干燥8h，將干燥后的方形試塊放入馬弗爐中，升溫至180℃，保溫5h后冷卻至室溫，并出料，將出料物粉碎，過(guò)400目篩，收集，即可得到混凝土膨脹劑。

實(shí)例2

取環(huán)氧樹(shù)脂e51加入到反應(yīng)釜中，升溫至90℃，隨后向反應(yīng)釜中依次加入環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量13%正丁醇和環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量2%3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅，攪拌混合40min后出料，得改性液；取膨脹石墨，粉碎后過(guò)90目篩，得膨脹石墨粉末，按質(zhì)量比1:8，將膨脹石墨粉末加入改性液中，攪拌混合13min后加入膨脹石墨粉末質(zhì)量5%納米氧化鎂，攪拌混合1.5h后放入烘箱中干燥至恒重，即可得到改性膨脹石墨；按質(zhì)量比1:5，將滌綸短纖維加入水中，加熱至60℃，浸泡11h后過(guò)濾，得潤(rùn)脹后的滌綸短纖維，將潤(rùn)脹后的滌綸短纖維加入蒸汽爆破機(jī)中進(jìn)行蒸汽爆破處理，得處理后的滌綸短纖維放入烘箱中，在65℃溫度下干燥7h，干燥后得改性滌綸短纖維；按重量份數(shù)計(jì)，分別選取13份硬脂酸鈣、4份海泡石、2份膨脹珍珠巖、8份改性滌綸短纖維、7份氧化鈣、3份高爐礦渣、4份白云石、5份菱鎂礦、3份碳酸鈣、4份沸石和10份改性膨脹石墨，分別烘干后加入球磨機(jī)中球磨，球磨至顆粒粒徑為20μm，球磨后混合，得混合顆粒；向混合顆粒中噴灑水，使混合顆粒中的含水量為7.5%，攪拌混合25min后加入方形模具中，加壓成型后得方形試塊；將方形試塊放入烘箱中，在50℃溫度下干燥9h，將干燥后的方形試塊放入馬弗爐中，升溫至220℃，保溫6h后冷卻至室溫，并出料，將出料物粉碎，過(guò)410目篩，收集，即可得到混凝土膨脹劑。

實(shí)例3

取環(huán)氧樹(shù)脂e51加入到反應(yīng)釜中，升溫至100℃，隨后向反應(yīng)釜中依次加入環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量15%正丁醇和環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量3%n-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，攪拌混合50min后出料，得改性液；取膨脹石墨，粉碎后過(guò)100目篩，得膨脹石墨粉末，按質(zhì)量比1:8，將膨脹石墨粉末加入改性液中，攪拌混合15min后加入膨脹石墨粉末質(zhì)量8%納米氧化鎂，攪拌混合2h后放入烘箱中干燥至恒重，即可得到改性膨脹石墨；按重量份數(shù)計(jì)，分別選取15份硬脂酸鈣、5份海泡石、3份膨脹珍珠巖、10份滌綸短纖維、10份氧化鈣、4份高爐礦渣、5份白云石、7份菱鎂礦、4份碳酸鈣、5份沸石和12份改性膨脹石墨，分別烘干后加入球磨機(jī)中球磨，球磨至顆粒粒徑為30μm，球磨后混合，得混合顆粒；向混合顆粒中噴灑水，使混合顆粒中的含水量為8%，攪拌混合30min后加入方形模具中，加壓成型后得方形試塊；將方形試塊放入烘箱中，在60℃溫度下干燥10h，將干燥后的方形試塊放入馬弗爐中，升溫至250℃，保溫7h后冷卻至室溫，并出料，將出料物粉碎，過(guò)420目篩，收集，即可得到混凝土膨脹劑。

對(duì)照例：無(wú)錫市某建材科技有限公司生產(chǎn)的混凝土膨脹劑。

將實(shí)例及對(duì)照例的混凝土膨脹劑進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，具體試驗(yàn)方法如下：

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(chē)中攪拌，隨后加入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3～6%，攪拌3～5min，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。

4.具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1

由表1可知，本發(fā)明制備的膨脹劑使用后，制得的混凝土，抗壓強(qiáng)度高，可以持久而穩(wěn)定的膨脹，膨脹速度適宜。