[发明专利]一种水泥基材料收缩补偿用塑性膨胀剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的水泥基材料收缩补偿用塑性膨胀剂，具体涉及一种不仅在塑性阶段产生膨胀来补偿水泥基材料塑性阶段收缩，且在硬化阶段也持续产生一定膨胀补偿水泥基材料后期收缩开裂的一种水泥基材料收缩补偿用混凝土膨胀剂，其可广泛应用于水泥砂浆、混凝土、灌浆材料等水泥基材料中，可在水利、电力、建筑、交通等领域的混凝土工程中应用。

背景技术

水泥基材料，如水泥砂浆、混凝土及灌浆材料、水泥基自流平材料等特种砂浆的本质特性之一就是在其凝结硬化过程中产生一定的收缩，尤其在塑性阶段。近年来，随着水泥基材料的应用越来越广泛，水泥基材料的耐久性问题却一直是困扰工程界的一大难题，尤其是水泥基材料的收缩引起的体积非稳定性已成为水泥基材料耐久性劣化的根本原因之一。水泥基材料的收缩引起的开裂，必将加速水泥基材料的劣化进程，从而引起结构耐久性的降低。如果降低水泥基材料的收缩，防止混凝土结构开裂具有重要的研究意义。

目前解决水泥基材料收缩裂缝问题的基本技术路线主要有两种方法，其中之一就是在水泥基材料中添加一定量的膨胀剂来补充水泥的收缩。现阶段使用的膨胀剂按化学成分可以分五类：硫铝酸钙类；氧化镁类；石灰类；氧化铁类；复合类。从作用机理可以看出，这几类膨胀剂都是通过在水泥基材料硬化后期通过产生体积膨胀的物质来补偿收缩。而研究表明：在水泥基材料成型或浇注后但尚未终凝之前其弹性模量很小，强度尚未完全发展，此时水泥基材料的表面水分的蒸发引起的收缩及它内部的约束而在表面出现裂缝或由于水泥基材料的沉降在表面形成一个凹面。而且当产生的塑性收缩受到来自基层、钢筋、模板及自身结构等约束条件的限制时，水泥基材料内部或在界面处产生拉应力。当拉应力超过一定界限后，更很容易出现早期沉降和开裂，大大影响水泥基材料的性能和界面性能。因此，如有效防止水泥基材料的收缩开裂，应从水泥基材料的凝结硬化全过程(包括早期塑性阶段和后期硬化阶段)对其进行收缩匹配补偿。

目前，工程上应用的膨胀剂主要从水泥基材料硬化后期的收缩考虑，而现在应用较广泛的灌浆材料、压浆剂等水泥基材料在早期塑性阶段就要求体积稳定或微膨胀。因此，研发出一种在早期塑性阶段和后期硬化阶段都可以产生一定膨胀的膨胀剂具有重要的实际意义。

本发明从水泥基材料的收缩原理出发，研究水泥基材料在各个不同时间段的体积变化规律，开发出一种与水泥基材料不同阶段收缩匹配补偿的塑性膨胀剂，可以有效的保持水泥基材料的体积稳定或微膨胀，对提高水泥基材料的耐久性及其扩大水泥基材料的应用范围具有重要的实际意义。

发明内容

针对水泥基材料在工程应用中需要保持体积稳定或微膨胀的性能需求。本发明的目的在于提供一种与水泥基材料的收缩在时间上和膨胀率上相匹配的塑性膨胀剂，既可以在早期塑性阶段产生膨胀来补偿水泥基材料塑性阶段收缩，避免水泥基材料的早期沉降与开裂的效果，也可以在硬化后期产生膨胀，防止水泥基材料后期的收缩开裂，确保水泥基材料从施工阶段到硬化阶段均无收缩的一种特种混凝土膨胀剂。

本发明的水泥基材料收缩补偿用塑性膨胀剂，主要由早期膨胀组分、引气组分、复合颗粒匹配矿物相、抗裂、后期微膨胀组分和减缩组分组成，其原料包括如下重量份的组分：

海带粉或海藻粉               2～30重量份；

硫铝酸钙膨胀剂               5～35重量份；

引气剂                       0.005～0.5重量份；

新戊二醇                     0.2～1重量份；

微细合成纤维                 0～1.2重量份；

磨细矿渣粉                   10～40重量份；

膨润土                       5～30重量份。

较佳的，本发明所述的水泥基材料收缩补偿用塑性膨胀剂，其原料包括如下重量份的组分：

海藻粉                       5～20重量份；

硫铝酸钙膨胀剂               10～30重量份；

引气剂               0.01～0.2重量份；

新戊二醇             0.2～1重量份；

聚丙烯纤维           0.1～1重量份；

磨细矿渣粉           10～35重量份；