一种混凝土膨胀剂及其制备方法、混凝土技术

本发明专利技术涉及一种混凝土膨胀剂及其制备方法、混凝土，属建材领域。上述混凝土膨胀剂的原料包括石灰石、硬石膏、低品位铝矾土、石墨烯、苯乙烯‑马来酸酐接枝蔗糖共聚物和碱金属粉末等。该混凝土膨胀剂成本低，将品质较差的铝矾土变废为宝，在解决建材行业自然资源短缺的问题的同时，还能使产品品质优良。制备方法包括：按配比混合石灰石、硬石膏及铝矾土并磨粉。将粉料分成第一、第二和第三粉料。预热煅烧窑，通入第一粉料，升温至1000‑1100℃，第一次煅烧。通入第二粉料以及剩余的原料，第二次煅烧。第二次升温后通入第三粉料，第三次煅烧。此方法简单，能够有效改善烧结情况，缓解窑内结圈现象。含有上述膨胀剂的混凝土质量好。

Concrete expansion agent, preparation method and concrete thereof

The invention relates to a concrete expansion agent and a preparation method and concrete thereof, belonging to the field of building materials. The raw materials of the above concrete expansion agent include limestone, anhydrite, low-grade bauxite, graphene, styrene-maleic anhydride grafted sucrose copolymer and alkali metal powder. The concrete expansive agent has low cost and can turn the poor quality bauxite into treasure. It can solve the problem of shortage of natural resources in the building materials industry, and at the same time, it can also make the products of good quality. The preparation methods include mixing limestone, anhydrite and bauxite in proportion. The powder is divided into first, second and third powders. Pre calcining calcining kiln, the first powder is heated and heated to 1000? 1100 degrees C for the first time. Add second powder and remaining raw materials, and calcinate second times. After second heating, third powder and third calcination were added. This method is simple and can effectively improve the sintering condition and relieve the phenomenon of ring formation in the kiln. The concrete containing the expansive agent is of good quality.

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土膨胀剂及其制备方法、混凝土
本专利技术涉及建材领域，且特别涉及一种混凝土膨胀剂及其制备方法、混凝土。
技术介绍
混凝土材料是一种来源广泛、价格低廉的建筑材料，随着混凝土科学技术的发展，混凝土材料在各种建筑工程中的应用也越来越广泛。然而，水泥混凝土由于自身的水化反应及周围环境介质的失水过程，存在着自收缩、干燥收缩和温降收缩，约束条件下易产生收缩开裂，严重影响混凝土的耐久性。水泥混凝土的收缩变形开裂已经为工程界普遍关注，采用膨胀材料补偿水泥混凝土的收缩在理论上也为人们所达成共识。利用膨胀组分在水化过程中产生的体积膨胀补偿水泥基材料的收缩，是减少混凝土结构开裂，提高混凝土结构稳定性的重要措施之一。目前我国混凝土结构工程中普遍采用以钙矾石为主要膨胀源的硫铝酸钙类膨胀剂。国内大多数膨胀剂生产厂家主要采用以硬石膏提供SO3，以矾土、地开石等天然矿物提供可溶性Al2O3的技术路线，制定不同的生产配方。近年来随着经济的高速发展，过度地开采致使我国铝土矿资源、硬石膏资源日趋匮乏，资源保有储量快速下降，导致膨胀剂生产成本提高。另外，很多企业基于成本考虑，采用价格低廉、Al2O3和SO3含量低的原料，导致膨胀剂的膨胀性能较低。矾土等宝贵的矿产资源过度开采，不利于保护生态环境和资源的节约，有悖于中国可持续发展的战略要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混凝土膨胀剂，该混凝土膨胀剂成本低，将品质较差的铝矾土变废为宝，在解决建材行业自然资源短缺的问题的同时，还能使产品品质优良。本专利技术的第二目的在于提供一种上述混凝土膨胀剂的制备方法，该方法简单，能够有效改善烧结情况，缓解窑内结圈现象。本专利技术的第三目的在于提供一种混凝土，该混凝土包括上述混凝土膨胀剂，质量好。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：本专利技术提出一种混凝土膨胀剂，其原料包括50-90重量份的石灰石、8-30重量份的硬石膏、2-20重量份的铝矾土、3-5重量份的石墨烯、3-5重量份的苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.2-0.3重量份的碱金属粉末、5-8重量份的酸性高炉渣、0.2-0.3重量份的酒石酸、1-2重量份的固态镍、2-3重量份的松香热聚物以及2-3重量份的聚乙二醇脂肪酸酯。铝矾土中三氧化二铝的质量分数为40-50％。本专利技术还提出上述混凝土膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：按配比混合石灰石、硬石膏以及铝矾土并磨粉，得粉料；将粉料分成重量比为5：2：1的第一粉料、第二粉料和第三粉料。预热煅烧窑至煅烧窑的温度为500-800℃，通入第一粉料，第一次升温至1000-1100℃，第一次煅烧15-20min；然后通入第二粉料以及剩余的除粉料以外的其它原料，第二次煅烧10-15min；第二次升温至1200-1250℃后通入第三粉料，第三次煅烧8-10min。此外，本专利技术还提出了一种混凝土，该混凝土包括上述混凝土膨胀剂。本专利技术较佳实施例提供的混凝土膨胀剂及其制备方法、混凝土的有益效果包括：本专利技术较佳实施例提供的混凝土膨胀剂成本低，能将品质较差的铝矾土变废为宝，在解决建材行业自然资源短缺的问题的同时，还能使产品具有优良的膨胀性能以及力学性能。其制备方法简单，一方面能够有效改善烧结情况，缓解窑内结圈现象，有利于提高煅烧窑的转运率及膨胀剂的产品质量；另一方面能有效减少燃煤消耗，降低NOX和CO2的排放量，绿色环保。包括上述混凝土膨胀剂的混凝土膨胀效果好。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的混凝土膨胀剂及其制备方法、混凝土进行具体说明。本专利技术实施例所提供的混凝土膨胀剂的原料主要包括50-90重量份的石灰石、8-30重量份的硬石膏、2-20重量份的铝矾土、3-5重量份的石墨烯、3-5重量份的苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.2-0.3重量份的碱金属粉末、5-8重量份的酸性高炉渣、0.2-0.3重量份的酒石酸、1-2重量份的固态镍、2-3重量份的松香热聚物以及2-3重量份的聚乙二醇脂肪酸酯。进一步地，可包括60-80重量份的石灰石、10-25重量份的硬石膏、5-15重量份的铝矾土、3.5-4.5重量份的石墨烯、3.5-4.5重量份的苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.22-0.28重量份的碱金属粉末、6-7重量份的酸性高炉渣、0.24-0.28重量份的酒石酸、1.2-1.8重量份的固态镍、2.2-2.8重量份的松香热聚物以及2.2-2.8重量份的聚乙二醇脂肪酸酯。更进一步地，可包括70重量份的石灰石、15重量份的硬石膏以及10重量份的铝矾土、4重量份的石墨烯、4重量份的苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.25重量份的碱金属粉末、6.5重量份的酸性高炉渣、0.25重量份的酒石酸、1.5重量份的固态镍、2.5重量份的松香热聚物以及2.5重量份的聚乙二醇脂肪酸酯。其中，石灰石中氧化钙的质量分数大于等于25％，硬石膏中三氧化硫的质量分数大于等于43％且铝矾土中三氧化二铝的质量分数为40-50％。之所以将三氧化二铝的质量分数为40-50％的铝矾土作为原料，其原因在于，该类型的铝矾土属于低品位铝矾土，常常作为废弃材料，利用率低，浪费程度高。本专利技术实施例中将其作为原料可起到将该类铝矾土变废为宝的作用，解决建材行业自然资源短缺的问题，从而降低生产成本。但由于低品位的铝矾土性能较常用铝矾土的性能更差，将其作为原料制作出的混凝土膨胀剂的膨胀效能有效期短，抗压强度差。鉴于此，本专利技术实施例在混凝土膨胀剂的原料上进行改进，以使各成分配合后能够明显改善混凝土膨胀剂的性能。苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物通过将蔗糖大分子引入至苯环上，可提高聚合物重复单元中活性基团的占比，增强活性基团之间的协同作用。本专利技术实施例通过将其作为原料之一，与低品位铝矾土及其它原料之间具有较强的相容性以及可控性，并且当混凝土膨胀剂与水泥混合时，苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物所含的侧链能在水泥颗粒表面形成较大的立体吸附结构，从而不随水化的进行而被包埋并保持较好的流动性。此外，也可以用萘磺酸盐减水剂、木钙减水剂和聚羧酸类减水剂替代苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物，但效果均较苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物差。酸性高炉渣具有结构疏松以及多孔的特点，其能够在煅烧过程中与部分粉料结合，形成密实充填结构和细观层次的自紧密堆积体系，以弥补低品位铝矾土在抗压强度方面的缺陷，提高膨胀剂的膨胀性能和强度性能。当膨胀剂与水泥混合时，酸性高炉渣填充于水泥颗粒间的空隙中，使膨胀剂与水剂具有更好的级配，在保持相同用水量的条件下提高拌合物的流动性。此外，酸性高炉渣还能增加拌合物的粘聚性，防止泌水离析。通过酸性高炉渣、石墨烯与石灰石、硬石膏和铝矾土混合，可起到一定的微晶核效应作用，加速混凝土中水泥水化反应的进程并为水化产物提供充裕的空间，使得水泥水化产物分布更均匀，提高水泥浆体结构的密实性，从而使混凝土具有较好的力学性能。碱金属粉末能够在膨胀剂与水泥混合过程中，与反应体系中的OH-离子反应，产生氢气，起到进一步地膨胀作用。值得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土膨胀剂，其特征在于，其原料包括50‑90重量份的石灰石、8‑30重量份的硬石膏、2‑20重量份的铝矾土、3‑5重量份的石墨烯、3‑5重量份的苯乙烯‑马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.2‑0.3重量份的碱金属粉末、5‑8重量份的酸性高炉渣、0.2‑0.3重量份的酒石酸、1‑2重量份的固态镍、2‑3重量份的松香热聚物以及2‑3重量份的聚乙二醇脂肪酸酯；所述铝矾土中三氧化二铝的质量分数为40‑50％。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土膨胀剂，其特征在于，其原料包括50-90重量份的石灰石、8-30重量份的硬石膏、2-20重量份的铝矾土、3-5重量份的石墨烯、3-5重量份的苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.2-0.3重量份的碱金属粉末、5-8重量份的酸性高炉渣、0.2-0.3重量份的酒石酸、1-2重量份的固态镍、2-3重量份的松香热聚物以及2-3重量份的聚乙二醇脂肪酸酯；所述铝矾土中三氧化二铝的质量分数为40-50％。2.根据权利要求1所述的混凝土膨胀剂，其特征在于，所述原料包括60-80重量份的所述石灰石、10-25重量份的所述硬石膏、5-15重量份的所述铝矾土、3.5-4.5重量份的所述石墨烯、3.5-4.5重量份的所述苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.22-0.28重量份的所述碱金属粉末、6-7重量份的所述酸性高炉渣、0.24-0.28重量份的所述酒石酸、1.2-1.8重量份的所述固态镍、2.2-2.8重量份的所述松香热聚物以及2.2-2.8重量份的所述聚乙二醇脂肪酸酯。3.根据权利要求2所述的混凝土膨胀剂，其特征在于，所述原料包括70重量份的所述石灰石、15重量份的所述硬石膏以及10重量份的所述铝矾土、4重量份的所述石墨烯、4重量份的所述苯乙烯-马来酸酐接枝蔗糖共聚物、0.25重量份的所述碱金属粉末、6.5重量份的所述酸性高炉渣、0.25重量份的所述酒石酸、1.5重量份的所述固态镍、2.5重量份的所述松香热聚物以及2.5重量份的所述聚乙二醇脂肪酸酯。4.根据权利要求1-3任一项所述的混凝土膨胀剂，其特征在于，所述石灰石中氧化钙的质量分数大于等于25％且所述硬石...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学文，高卫东，刘小芬，王辉，周志阳，陈龙，张新军，张春晓，张进卫，
申请(专利权)人：郑州市建文特材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41