一种用于抑制混凝土碱集料反应的组合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于混凝土工程技术领域，具体涉及一种用于抑制混凝土碱集料反应的组合物及其制备方法。所述用于抑制混凝土碱集料反应的组合物包含：１０～５０％的塑化剂；１０～７０％的铝酸盐；和１０～３０％的碱金属盐或碱土金属盐，该碱金属盐或碱土金属盐为选自包括锂盐化合物、钡盐化合物和钙镁盐化合物的组中的至少之一，并且各组分的含量总和为１００％。本发明专利技术提供的组合物能够使集料活性元素被覆盖或包裹，能够阻止或隔绝Ｋ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］等碱金属离子与集料活性元素接触反应，防止可溶性膨胀凝胶的生成，而使之产生难溶化合物，从而消除了碱集料反应，提高了混凝土的耐久性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于混凝土工程
，具体涉及一种用于抑制混凝土 碱集料反应的组合物及其制备方法。
技术介绍
碱集料反应是指水泥、外加剂等混凝土构成物及环境中的碱与集 料中碱活性矿物在潮湿环境下緩慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀 反应。碱集料反应包括碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应。骨料(即，集料) 中若含有无定形二氧化硅等活性骨料，当混凝土中有水分存在时，其能与水泥中的碱(K20和Na20)起作用，产生碱-骨料反应，使混凝土发 生破坏。碱集料反应(主要指碱-硅酸反应)是导致混凝土耐久性下降的重要 原因之一。在最近几十年中，由碱集料反应造成的混凝土耐久性下降 的问题已经在世界范围内造成了巨大的损失。同时，由碱集料反应造 成的开裂(如，裂紋、裂缝等)破坏难以阻止，并且修补起来十分困难， 费用也4艮大。因此，在混凝土工业
中，混凝土碱集料反应的 预防已经成为各国研究的重点。目前，防止碱集料反应的主要措施有(l)使用非活性集料，(2)控 制混凝土的碱含量，(3)控制湿度，(4)使用混合材(硅灰，粉煤灰，矿渣) 或化学外加剂。其中，(1)、(勺两项是指在混凝土的使用过程中，在配 料中加入非活性集料、混合材或化学外加剂。5使用非活性集料是防止碱集料反应最安全可靠的措施。然而，由 于活性集料(特别是硅质活性集料)的分布广泛，并且集料资源并非"取 之不尽，，的可再生资源，所以随着集料资源的不断消耗、工程造价等因 素的影响，集料的可选择余地往往受到限制。另外，目前对评定集料 碱活性(特别是慢膨胀集料潜在碱活性)尚无绝对可靠的方法，正确判断 集料碱活性也并非易事。当混凝土的碱含量低于一个定值(通常认为3 kg/m3),混凝土孔溶 液中的K+、 Na+和OJT浓度会低于某临界值，碱集料反应难于发生或反 应程度较轻，不足以使混凝土开裂而受到破坏。在早期发生碱集料反 应严重的国家，如美国、英国、日本、新西兰等曾广泛使用^4含量低 于0.60%的水泥以降低混凝土中的碱含量，并在一定程度上缓解了碱集 料反应的问题。但是，由于混凝土中碱能随水分的迁移而富集，这种 措施并不总是有效。而且，对于混凝土孔溶液中OIT浓度临界值的确 认也尚不统一。高活性集料在混凝土碱含量大于2 kg/m3时即可导致显 著膨胀。另一方面，随优质水泥原料的消耗以及节约能源、降低成本 和保护环境的压力增加，世界范围内的水泥碱含量均呈上升趋势。近 年来，由于追求混凝土的高强度，单位混凝土中水泥用量的增加以及 多种早强外加剂(大部分含碱)的使用，限制混凝土的碱含量已经越来越 困难。对存在外部碱源的混凝土工程，如海水工程混凝土、暴露于盐 碱地和使用去冰盐的混凝土工程，即使碱含量较低也可发生碱集料反 应。在这些条件下，限制混凝土本身的碱含量意义也不大。有研究表明，降低相对湿度可以减少碱集料反应引起的混凝土膨 胀。但混凝土工程所处的实际湿度条件不易于人为控制，而且干湿循环、通电等因素还可以导致混凝土中的石成迁移并在局部富集，从而加 剧》威集纟十反应。虽然在混凝土中掺加混合材是抑制碱集料反应的重要途径，但随着深入研究，这一措施也存在许多问题，比较突出的是(l)有些条件下混合材需要有相当高的置换率才能有效抑制碱集料反应，这往往给混凝土其它性能带来不利影响；(2)混合材抑制碱集料反应的长期有效 性，尤其是混凝土处于含4^环境时的长期有效性仍值得怀疑，有些场 合下已被证实是有限的。即使被认为抑制碱集料反应效果最好的硅灰 也存在一些问题，特别是因硅灰资源紧缺，过大的置换率在工程中也 是不现实的。有研究表明，使用化学外加剂(主要是锂盐)能抑制碱集料反应引起 的膨胀，使用该化学外加剂不必改变混凝土的施工条件，操作简单可 行，掺加量少，而且在外加剂广泛使用的当代工程中易被接受。但是， 较高的锂盐价格限制了这一方法的普及使用。因此，在混凝土工程
中，为了提高混凝土的耐久性，提 高混凝土的工程质量，并延长其使用寿命以及减少维护费用，迫切需 要一种价格便宜且能够抑制混凝土碱集料反应的外加剂。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种绿色环保、高性能的能够用于抑制 混凝土碱集料反应的组合物。本专利技术的另 一个目的是提供一种制备本专利技术的用于抑制混凝土碱 集泮牛反应的组合物的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了 一种用于抑制混凝土碱集料反应的组合物，按照重量百分比计算，该组合物包含 10~50%的塑化剂； 10~70%的铝酸盐；和10 ~ 30%的石威金属盐或碱土金属盐，该碱金属盐或碱土金属盐为选 自包括锂盐化合物、钡盐化合物和4丐镁盐化合物的组中的至少之一，并且各组分的含量总和为100%。在上述技术方案中，所述塑化剂为选自包括聚羧酸系减水剂、萘 系减水剂、三聚氰胺减水剂和氨基磺酸盐减水剂的组中的至少之一 ， 优选为聚羧酸系减水剂。该塑化剂为本专利技术的用于抑制混凝土碱集料 反应的组合物的重要原料，其具有高减水率、增塑、强分散性、抗渗、 增强、减缩、密实、抗蚀的优良性能。所述铝酸盐为氧化铝含量为55~65%的铝酸钙、^琉酸铝或其组合 物，优选为铝酸钙。该铝酸盐为本专利技术的用于抑制混凝土碱集料反应 的组合物的重要原料，其具有微膨胀、抗裂、补偿收缩、抗渗防水、 致密、抗蚀的功能。优选的是，所述碱金属盐或碱土金属盐优选为锂盐化合物，该锂 盐化合物为选自包括氢氧化锂、碳酸锂、氯化锂、氟化锂、磷酸锂、 硫酸锂、硝酸锂和草酸锂的组中的至少一种化合物。该石成金属盐或碱 土金属盐为本专利技术的用于抑制混凝土碱集料反应的组合物的重要原 料。由于锂离子半径特别小而具有较高的电荷密度、较强的离子结合 力，因此导致锂离子取代钾、钠离子优先形成了非膨胀性的硅酸锂反应产物(L-S-H)的难溶性盐，覆盖并包裹在集料活性元素表面，并阻止活性元素反应的深入，也阻止了钾、钠离子对骨料的侵蚀，碱金属离 子较大的电荷密度与带相反电荷的碱硅凝胶静电相吸，进而形成连带 结构，间距离缩短凝胶聚集，从而失去吸水肿胀能力。同时，锂碱金属离子半径小于K+、 Na+,电荷密度大于K+、 Na+离子，所以能取代或 置换K+、 Na+, 提高了凝胶结构的致密性和稳定性，降低了吸水肿胀 能力，从而保护骨料免受侵蚀。另外，其它成分的进入提供了 H+，降 低了孔溶液的碱度，抑制了碱集料膨胀。优选的是，本专利技术提供的用于抑制混凝土碱集料反应的组合物进 一步包含0.4 ~ 0.8%的表面活性剂。所述表面活性剂为选自包括松香、松香热聚物、烷基酚与环氧乙 烷缩合物、烷基苯磺酸盐和三萜皂苷的组中的至少之一，优选为三萜 皂苷。该表面活性剂为本专利技术的用于抑制混凝土碱集料反应的组合物 的辅助原料，其作用为形成较多的密闭空隙以积聚反应产物，有利 于碱-硅酸凝胶膨胀压力的释放，从而减少膨胀引起的破坏，同时可提 高混凝土的抗冻、抗渗、抗碳化和抗腐蚀性能。进一步优选的是，本专利技术提供的用于抑制混凝土碱集料反应的组 合物进一步包含1.5~2.5%的多羟基碳水化合物。所述多羟基碳水化合物为选自包括葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙、蔗 糖和糖钓的组中的至少之一，优选为葡萄糖酸钙。该多羟基碳水化合 物对混凝土水化初期的吸附、络合、沉淀、结晶成核有抑制作用，能 够延緩水泥初期水化，调节凝固时间，控制混凝土坍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制混凝土碱集料反应的组合物，按照重量百分比计算，该组合物包含：　１０～５０％的塑化剂；　１０～７０％的铝酸盐；和　１０～３０％的碱金属盐或碱土金属盐，该碱金属盐或碱土金属盐为选自包括锂盐化合物、钡盐化合物和钙镁盐 化合物的组中的至少之一，　并且各组分的含量总和为１００％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏笮斌，
申请(专利权)人：苏笮斌，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]