[发明专利]一种无收缩水泥矿物掺合料

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种无收缩水泥矿物掺合料。

背景技术

众所周知，体积稳定性是影响水泥基材料使用性能和寿命的关键因素之一，也是建筑物安全使用的基础。建筑物的混凝土的开裂是非常常见的现象，其已成为水泥基材料高性能化面临的一个重大技术问题。

新实施的水泥标准加剧了混凝土的温度收缩和干燥收缩。由于新标准为满足混凝土早期强度的需求而促使水泥熟料配料向高C₃S、高C₃A和高比表面积发展，再加上高性能泵送混凝土的低水灰比、高水泥用量、超细矿物掺合料的使用，水泥出厂温度较高，造成在约束状态下的混凝土因温度收缩、化学收缩、干燥收缩和较高的早期弹性模量而产生较大的内部应力，早期的低徐变无法缓解这种应力而产生裂缝；内部不可见的微裂缝在混凝土长期使用过程的干燥环境中继续发展，促使混凝土提早劣化。

因此，控制混凝土的开裂已受到工程界的高度重视，同时，业界出现了许多控制裂缝的方法，而使用最为广泛的是利用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土的方法来控制混凝土裂缝。由于采用混凝土膨胀剂配制混凝土比直接使用膨胀水泥具有较多优点：其可根据工程需要，搭配合理的掺量、保证混凝土的均匀性、降低包装运输费用、延长存放期、使用方便等。除按传统的方法用于结构自防水混凝土外，还成功地解决了许多超钢筋混凝土结构施工的裂缝控制问题。

与此同时，人们研发了一些新型的补偿收缩矿物掺合料，比如申请号为200510018820.4的中国专利公开了一种高活性补偿收缩矿物掺合料，由钢渣、矿渣、硫铝酸盐水泥熟料和石膏以质量配比为40-60%∶20-40%∶10-20%∶5-10%混合而成，各组分经混合、粉磨，得到勃氏比表面积为400-500m²/kg的干粉状具有高活性和补偿收缩功能的高活性补偿收缩矿物掺合物。这种矿物掺合物虽然提高了工业废渣的附加利用值，但是钢渣和矿渣掺入量过多，大大降低了水泥的抗压、抗折等物理性能，对水泥的强度影响很大。

因此，当务之急迫切需要改进收缩矿物掺合料的配方，找到水泥强度、原料成本的平衡点，既能保证对水泥强度的影响不会太大，又能尽量加入较多工业废渣，降低成本，还要使其在水泥料中分散均匀，提高防水能力。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种无收缩水泥矿物掺合料，包括明矾石、煤渣和石膏，利用明矾石由石灰、石膏的激发可以生成钙矾石的特性，而钙矾石在混凝土中具有抗渗、微膨胀功能，将这种含有明矾石的掺合料掺入普通水泥中可以配制成无收缩水泥,这种水泥能够提高混凝土的抗渗标号,使混凝土具有抗湿性,防潮性,实现结构自防水，同时混凝土的强度几乎没有下降，本发明的一种无收缩水泥矿物掺合料，还可以加入发泡剂和防水剂，产生复合协同作用，使膨胀、防水等功能更加优良，而强度几乎没有下降。本发明提供的这种无收缩水泥矿物掺合料使建筑混凝土的性能具有显著的突破，具有划时代的意义，将在建筑材料技术领域中具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种无收缩水泥矿物掺合料，包括明矾石、煤渣和石膏，其各组分质量百分比为明矾石∶煤渣∶石膏=20-30%∶40-60%∶10-20%，各组分之和为100%。

明矾石〔K₂SO₄.AI₂SO₄.4AI（OH）₃〕是一种广泛分布的属三方晶系的硫铝酸盐矿物，明矾石若以不同的比例掺入水泥中，会使水泥的性能发生不同程度的变化，明矾石在石灰、石膏的激发下生成钙矾石，钙矾石由于其表面带有负电荷而吸附大量的水，从而产生体积的膨胀。钙矾石水化后的体积是原来的1.25倍。钙矾石填充于水泥石的空隙之中，使水泥石的结构更加致密，因而水泥石的强度增加；同时由于水泥水化产物中钙矾石含量的增加改变了混凝土中毛细孔的尺寸和数量，使混凝土具有了抵抗水分子通过的能力；当钙矾石的数量达到一定水平时，钙矾石体积的膨胀可以抵消或部分抵消混凝土的收缩，避免或减少混凝土裂缝的产生。因此，只要适当控制钙矾石在混凝土体系中的数量，就可以实现增强、抗渗、不收缩和微膨胀的目的。

作为优选，还包括发泡剂和防水剂，其各组分质量百分比为明矾石∶煤渣∶石膏∶发泡剂∶防水剂=20-30%∶40-60%∶10-20%∶1-5%∶0.1-0.3%，各组分之和为100%。