一种水泥基材料全过程抗缩剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水泥基材料全过程抗缩剂，该抗缩剂包括以下质量份的原料：塑性膨胀源0.3～0.6，吸附载体0.3～1.0，分散剂1～10，消泡剂0.2～0.5，稳定剂0.1～0.3，膨胀剂50～80，膨胀改性剂20～40。本发明专利技术的抗缩剂兼有塑性膨胀、硬化膨胀和长期干缩落差小的性能，能全过程抑制水泥基材料的收缩。本发明专利技术的抗缩剂可应用于后张法预应力管道压浆料、充填层混凝土(砂浆)和暴露环境下薄壁结构用补偿收缩混凝土。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种既能在水泥基材料塑性阶段产生膨胀来补偿塑性收缩，又能在硬化前期和后期产生膨胀补偿硬化收缩的全过程抗缩剂。该抗缩剂可用于后张法预应力管道压浆料、充填层混凝土(砂浆)和暴露环境下薄壁结构用补偿收缩混凝土。
技术介绍
水泥基材料在硬化前后存在一定的收缩，包括沉降收缩、化学收缩和干燥收缩，易填充不密实导致界面脱空，从而影响荷载传递；此外，还因结构受约束强和环境条件恶劣等因素的影响，在工程应用中常出现 不同程度的裂缝。脱空和开裂将降低水泥基材料耐久性和正常使用功能。目前，使用塑性膨胀剂和硬化膨胀剂是解决水泥基材料脱空和开裂的主要技术措施。然而，随着技术的进步和水泥基材料应用范围的拓展，新材料和新工艺不断涌现，传统的材料已经不能满足规范和工程需求，具体体现在以下方面:(I)对于塑性阶段膨胀，市场上大量存在以铝粉为膨胀源的膨胀剂，不满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011中“灌浆料的3h自由膨胀率应为O~2 %，且不得采用以铝粉为膨胀源的膨胀剂”的要求；(2)对于硬化阶段膨胀，市场上大量存在以高岭土、高铝煤矸石、明矾石、无水硫铝酸钙或铝酸钙熟料与石膏制备的低效能膨胀剂，尽管其性能勉强满足规范《混凝土膨胀剂》GB23439-2009的要求，但其膨胀速率慢、膨胀能低和后期干缩落差大，导致在工程应用中使用效果差，有时甚至带来不利后果。针对上述现状，已有专利CN201110359467.1和CN200710178437.4采用新膨胀源制备出塑性膨胀剂，专利CN200810117753.5改变原料组成制备出高膨胀效能的硬化膨胀剂，但以上专利仅针对水泥基材料水化的特定阶段，并不能全过程(塑性阶段和硬化阶段)抑制水泥基材料的收缩。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前塑性膨胀源不满足规范要求和硬化膨胀剂膨胀效能低、干缩落差大导致工程应用效果差的问题而提出的~一种兼有塑性膨胀性能、硬化膨胀性能和长期干缩落差小的全过程抗缩剂。本专利技术的水泥基材料全过程抗缩剂，主要由塑性膨胀组分、消泡组分、稳定组分、硬化膨胀组分及其改性组分组成，包括以下质量份的原料:塑性膨胀源0.3~0.6;吸附载体0.3~1.0;分散剂I~10;消泡剂0.2~0.5;稳定剂0.1~0.3;膨胀剂50~80;膨胀改性剂20~40。上述的水泥基材料全过程抗缩剂，所述塑性膨胀源为水泥基材料塑性阶段发气产生塑性膨胀的反应物质，主要为二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中任意一种或多种的组合。它能与水泥浆体中的水反应生成气体。上述的水泥基材料全过程抗缩剂，所述吸附载体为煅烧硅藻土和浮石粉中的一种或两种的组合。当吸附载体在真空搅拌器中搅拌时滴加塑性膨胀源，塑性膨胀源在负压下渗入吸附载体孔隙内。在水泥水化过程中，吸附载体中预储存的塑性膨胀源逐渐向外迁移与水反应生成气体，直至塑性膨胀源全部消耗。吸附载体的孔径不同及渗入量不同，与水反应的发气速率不同，从而保证了预储存塑性膨胀源发气速率的可控性。上述的水泥基材料全过程抗缩剂，所述分散剂为超细矿渣粉和硅灰中的一种或两种的组合。分散剂与 掺量微少的塑性膨胀源、消泡剂和稳定剂进行预混，可以使混合后组分分散均匀。上述的水泥基材料全过程抗缩剂，所述膨胀剂为氧化钙-硫铝酸钙双膨胀源的高性能膨胀剂。其中氧化钙膨胀源提供水泥硬化早期膨胀，硫铝酸钙膨胀源提供水泥硬化中期膨胀，保证了在“有效膨胀窗口 ”期间的膨胀效能。上述的水泥基材料全过程抗缩剂，所述膨胀改性剂为菱镁矿在900°C~1000°C下煅烧和研磨得到的比表面积200m2/kg~300m2/kg粉体。该改性剂提供水泥硬化中后期膨胀，弥补膨胀剂作用空白期，减小膨胀剂的干缩落差。本专利技术还公开了一种水泥基材料全过程抗缩剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:首先按照水泥基材料全过程抗缩剂原料的配比称量各组分，然后将吸附载体投入真空搅拌器，搅拌过程中滴加塑性膨胀源至混合均匀，停止搅拌并保持lOmin，取出与消泡剂、稳定剂和分散剂一起搅拌3min，最后再加入膨胀剂和膨胀改性剂混合均匀即可。本专利技术具有以下优点:(I)采用了新型塑性膨胀源及其缓释发气速率控制技术，不含高碱膨胀剂或铝粉为膨胀源的膨胀剂，且产品氯离子含量低于0.02%，对钢筋无锈蚀作用；(2)采用了膨胀改性剂，减小了膨胀剂的干缩落差，降低了水泥浆体后期收缩；通过；(3)通过对组分的匹配化设计，使塑性膨胀源提供水泥浆体塑性阶段膨胀，优选的双膨胀源膨胀剂提供水泥浆体硬化阶段早期和中期膨胀，膨胀改性剂提供水泥浆体硬化阶段中期和后期膨胀，实现了对水泥浆体收缩的全过程抑制。【具体实施方式】下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。实施例1本实施例的水泥基材料全过程抗缩剂，质量组分为:塑性膨胀源0.3，吸附载体0.4，分散剂8.9，消泡剂0.3，稳定剂0.1，膨胀剂70，膨胀改性剂20 ;将上述各组分按质量百分比准确称量，按实施例6所述的方法制得本专利技术。实施例2本实施例的水泥基材料全过程抗缩剂，质量组分为:塑性膨胀源0.4，吸附载体0.6，分散剂8.5，消泡剂0.3，稳定剂0.2，膨胀剂60，膨胀改性剂30 ;将上述各组分按质量百分比准确称量，按实施例6所述的方法制得本专利技术。实施例3本实施例的水泥基材料全过程抗缩剂，质量组分为:塑性膨胀源0.4，吸附载体0.6，分散剂8.5，消泡剂0.3，稳定剂0.2，膨胀剂50，膨胀改性剂40 ;将上述各组分按质量百分比准确称量，按实施例6所述的方法制得本专利技术。实施例4本实施例的水泥基材料全过程抗缩剂，质量组分为:塑性膨胀源0.5，吸附载体0.8，分散剂8.0,消泡剂0.4，稳定剂0.3，膨胀剂55，膨胀改性剂35 ;将上述各组分按质量百分比准确称量，按实施例6所述的方法制得本专利技术。实施例5本实施例的水泥基材料全过程抗缩剂，质量组分为:塑性膨胀源0.6，吸附载体1.0，分散剂7.7，消泡剂04，稳定剂0.3，膨胀剂50，膨胀改性剂40 ;将上述各组分按质量百分比准确称量，按实施例6所述的方法制得本专利技术。实施例6本实施例的水泥基材料全过程抗缩剂的制备方法，该方法包括以下步骤:首先按照上述实施例的原料配比称量各组分，然后将吸附载体投入真空搅拌器，搅拌过程中滴加塑性膨胀源至混合均匀，停止搅拌并保持lOmin，取出与消泡剂、稳定剂和分散剂一起搅拌3min，最后再加入膨胀剂和膨胀改性剂混合均匀即可。应用实施例水泥为中国建筑材料科学研究总院生产的基准水泥，水泥基材料全过程抗缩剂内掺掺量为胶凝材料总质量的10%，减水剂为粉体型聚羧酸减水剂，其掺量为胶凝材料总质量的0.3%，水胶比为0.28，按照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)的要求制得浆体并进行性能测试。本专利技术的相关性能如表1所示。表1本专利技术的相关性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥基材料全过程抗缩剂，其特征在于，该抗缩剂包括以下质量份的原料：

【技术特征摘要】
1.一种水泥基材料全过程抗缩剂，其特征在于，该抗缩剂包括以下质量份的原料:塑性膨胀源0.3~0.6;吸附载体0.3~1.0;分散剂1~10;消泡剂0.2~0.5;稳定剂0.1~0.3;膨胀剂50~80;膨胀改性剂20~40。2.根据权利要求1所述的水泥基材料全过程抗缩剂，其特征在于，所述的塑性膨胀源为二苯甲烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中任意一种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的水泥基材料全过程抗缩剂，其特征在于，所述的吸附载体为煅烧硅藻土和浮石粉中的一种或两种的组合。4.根据权利要求1所述的水泥基材料全过程抗缩剂，其特征在于，所述的分散剂为超细矿洛粉和娃灰中的一种或两种的组...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱长华，谢永江，李享涛，王保江，仲新华，王月华，楼梁伟，裘智辉，何龙，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11