一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂及其制备方法，以重量份数计，该高效混凝土膨胀抗裂防水剂由以下原料组分制成：改性氧化镁30～70份、超细铁尾矿粉10～30份、氟石膏5～15份、生石灰4～8份、硬脂酸镁1～5份、碳酸钙纳米晶须4～8份、硫酸铝5～10份、铝渣粉10～20份、聚羧酸减水剂1～3份、以及柠檬酸钠0.4～0.8份。本发明专利技术通过引入改性氧化镁、超细铁尾矿粉、碳酸钙纳米晶须等组分复配形成防水剂，不仅可补偿混凝土的全周期收缩性能，还能增强混凝土密实度，提高防水性能，全面改善混凝土的开裂和渗漏问题；同时该产品还能充分利用氟石膏、铁尾矿和铝渣等工业固废，做到资源的循环利用，具有良好的应用前景。

The invention relates to a high-efficiency concrete expansion anti crack waterproof agent and a preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，特别是一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂及其制备方法。
技术介绍
混凝土是当代建筑的主要材料，具有施工方便、廉价易得、力学性能优良和耐久性好等优点，但其作为一种非匀质性材料，容易产生较多的有害孔，容易引起渗漏的发生。于此同时，水泥作为混凝土的主要胶凝组分，其具有水化放热量大、集中放热及水化产物体积不稳定等缺点，基于上述原因，受环境的影响会导致混凝土材料产生干燥收缩、自身收缩、温度收缩等现象并带来相应的应力，在限制条件的存在下，会引起裂缝的发生，进而危害结构物的安全性及耐久性。膨胀剂是应用于混凝土中的一种常见外加剂，依据膨胀源，可分为氧化钙、硫铝酸钙及氧化镁类，其在遇水时发生化学反应，水化产物可产生体积膨胀，从而补偿混凝土的收缩，进而降低混凝土结构物的开裂风险。但氧化钙、硫铝酸钙类膨胀剂水化反应较快，较大的膨胀能在混凝土塑性阶段即被吸收，真正有效膨胀能较为有限，且后期几乎无膨胀性能；氧化镁膨胀剂早期水化较慢，后期有持续膨胀的能力，但是其早期膨胀过慢，容易导致混凝土早期收缩得不到补偿，从而引起裂缝的产生，可见，如何提高氧化镁膨胀剂早期活性，同时保持后期持续膨胀是关键性技术。于此同时，膨胀剂虽能降低混凝土因收缩而引起开裂的风险，但对于降低混凝土有害孔，提高混凝土密实度是十分有限的，因此很难解决混凝土因不够密实而导致的渗漏问题。现有技术方案主要集中在对单一材料的改性，从各种手段来改善对混凝土的收缩性能、密实性能或防水性能，而缺乏系统研究全面改善混凝土的抗裂、防水性能，基于此，与现有技术相比，在不影响混凝土的工作性及力学性能为前提下，如何开发一种既能合理提供膨胀能，全周期补偿混凝土收缩，同时能提高混凝土密实性及防水性能的外加剂至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂及其制备方法，用于解决现有技术中混凝土易开裂、抗渗性能差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供的第一解决方案为：以重量份数计，高效混凝土膨胀抗裂防水剂由以下原料组分制成：改性氧化镁30～70份、超细铁尾矿粉10～30份、氟石膏5～15份、生石灰4～8份、硬脂酸镁1～5份、碳酸钙纳米晶须4～8份、硫酸铝5～10份、铝渣粉10～20份、聚羧酸减水剂1～3份、以及柠檬酸钠0.4～0.8份。其中，改性氧化镁的制备步骤为：将M型氧化镁膨胀剂置于无水乙醇中搅拌8～12min，然后依次加入天然钠基膨润土和硫酸铵继续搅拌50～60min，静置25～35min后获取下层沉积物；将下层沉积物以2℃/min的速率升温至500℃，保温2h后自然冷却至室温，得到改性固体物；将改性固体物粉磨至比表面积为280～400m2/kg，得到改性氧化镁。其中，超细铁尾矿粉的制备步骤为：将铁尾矿渣经100～110℃烘干后，球磨至比表面积为600～700m2/kg，得到超细铁尾矿粉；以质量百分数计超细铁尾矿粉的化学成分包括：CaO12.68～15.80％、SiO239.52～44.32％、Al2O32.56～4.71％、MgO22.35～25.33％、Fe2O36.28～8.42％、烧失量9.28～11.35％。优选的，氟石膏比表面积为350～500m2/kg，其中SO3的质量占比为46.91～49.32％。优选的，碳酸钙纳米晶须的长度为50～80μm，粒径为0.5～1.2μm，针状含量>98％。优选的，聚羧酸减水剂粉体材料为纯减水型粉体材料。优选的，铝渣粉的比表面积为300～420m2/kg，以质量百分数计其化学成分包括：Al2O323.21～27.31％、SiO220.75～25.42％、Fe2O315.19～18.36％、CaO15.82～19.25％。优选的，M型氧化镁膨胀剂的活性反应时间为150～180s。为解决上述技术问题，本专利技术提供的第二解决方案为：提供一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂的制备方法，该制备方法用于制备前述第一解决方案中高效混凝土膨胀抗裂防水剂，其具体步骤包括：按配比将改性氧化镁、超细铁尾矿粉、氟石膏、生石灰、硬脂酸镁、碳酸钙纳米晶须、硫酸铝、铝渣粉、聚羧酸减水剂以及柠檬酸钠混合均匀，得到混凝土膨胀抗裂防水剂。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供了一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂及其制备方法，通过引入改性氧化镁、超细铁尾矿粉、碳酸钙纳米晶须等组分复配形成防水剂，不仅可补偿混凝土的全周期收缩性能，还能增强混凝土密实度，提高防水性能，全面改善混凝土的开裂和渗漏问题；同时该产品还能充分利用氟石膏、铁尾矿和铝渣等工业固废，做到资源的循环利用、绿色利用，具有良好的应用前景。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。对于本专利技术所提供的第一解决方案，以重量份数计，高效混凝土膨胀抗裂防水剂由以下原料组分制成：改性氧化镁30～70份、超细铁尾矿粉10～30份、氟石膏5～15份、生石灰4～8份、硬脂酸镁1～5份、碳酸钙纳米晶须4～8份、硫酸铝5～10份、铝渣粉10～20份、聚羧酸减水剂1～3份、以及柠檬酸钠0.4～0.8份。具体地，上述改性氧化镁的制备步骤为：将M型氧化镁膨胀剂置于无水乙醇中搅拌8～12min，然后依次加入天然钠基膨润土和硫酸铵继续搅拌50～60min，静置25～35min后获取下层沉积物；将下层沉积物以2℃/min的速率升温至500℃，保温2h后自然冷却至室温，得到改性固体物；将改性固体物粉磨至比表面积为280～400m2/kg，得到改性氧化镁。其中，M型氧化镁膨胀剂的活性反应时间为150～180s，本实施方式中优选的M型氧化镁膨胀剂的活性时间为168s。具体地，上述超细铁尾矿粉的制备步骤为：将铁尾矿渣经100～110℃烘干后，球磨至比表面积为600～700m2/kg，，得到超细铁尾矿粉；以质量百分数计其化学成分包括：CaO12.68～15.80％、SiO239.52～44.32％、Al2O32.56～4.71％、MgO22.35～25.33％、Fe2O36.28～8.42％、烧失量9.28～11.35％。其中，铁尾矿渣的烘干温度优选为105℃。具体地，氟石膏比表面积为350～500m2/kg，其中SO3的质量占比优选为46.91～49.32％；碳酸钙纳米晶须的长度优选为50～80μm，粒径优选为0.5～1.2μm，针状含量>98％；聚羧酸减水剂粉体材料优选为纯减水型粉体材料；铝渣粉的比表面积优选为300～420m2/kg，以质量百分数计其化学成分包括：Al2O323.21～27.31％、SiO220.75～25.42％、Fe2O315.19～18.36％、CaO15.82～19.25％。此外，石灰石、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂，其特征在于，以重量份数计，所述高效混凝土膨胀抗裂防水剂由以下原料组分制成：改性氧化镁30～70份、超细铁尾矿粉10～30份、氟石膏5～15份、生石灰4～8份、硬脂酸镁1～5份、碳酸钙纳米晶须4～8份、硫酸铝5～10份、铝渣粉10～20份、聚羧酸减水剂1～3份、以及柠檬酸钠0.4～0.8份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高效混凝土膨胀抗裂防水剂，其特征在于，以重量份数计，所述高效混凝土膨胀抗裂防水剂由以下原料组分制成：改性氧化镁30～70份、超细铁尾矿粉10～30份、氟石膏5～15份、生石灰4～8份、硬脂酸镁1～5份、碳酸钙纳米晶须4～8份、硫酸铝5～10份、铝渣粉10～20份、聚羧酸减水剂1～3份、以及柠檬酸钠0.4～0.8份。


2.根据权利要求1中所述的高效混凝土膨胀抗裂防水剂，其特征在于，所述改性氧化镁的制备步骤为：
将M型氧化镁膨胀剂置于无水乙醇中搅拌8～12min，然后依次加入天然钠基膨润土和硫酸铵继续搅拌50～60min，静置25～35min后获取下层沉积物；
将所述下层沉积物以2℃/min的速率升温至500℃，保温2h后自然冷却至室温，得到改性固体物；
将所述改性固体物粉磨至比表面积为280～400m2/kg，得到所述改性氧化镁。


3.根据权利要求1中所述的高效混凝土膨胀抗裂防水剂，其特征在于，所述超细铁尾矿粉的制备步骤为：
将铁尾矿渣经100～110℃烘干后，球磨至比表面积为600～700m2/kg，得到所述超细铁尾矿粉；
以质量百分数计所述超细铁尾矿粉化学成分包括：CaO12.68～15.80％、SiO239.52～44.32％、Al2O32.56～4.71％、MgO22.35～25.33％、Fe2O36.28～8.42％、烧失量9....

【专利技术属性】
技术研发人员：黄松松，刘洋，
申请(专利权)人：广东粤盛特种建材有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44