[发明专利]一种水泥混凝土用镁质高效抗裂剂、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种水泥混凝土用镁质高效抗裂剂、其制备方法及其应用。本发明所述水泥混凝土用镁质高效抗裂剂包括镁质膨胀组分及其内部孔隙填充与表面覆盖的一层水泥水化热调控组分；所述水泥水化热调控组分与镁质膨胀组分的质量比为6:94~20:80；所述水泥水化热调控组分为糊精。本发明制备的水泥混凝土用镁质高效抗裂剂，克服了高活性氧化镁膨胀材料对混凝土工作性的不利影响，解决了掺高活性氧化镁后混凝土坍落度降低且坍落度损失较大的问题；提升了高活性氧化镁的膨胀效能；内部孔隙阻碍了水泥碱性溶液的接触面积，缓释了水泥水化热调控材料，与现有技术相比明显提升了温控效果。

技术领域

本发明属于建筑材料混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种水泥混凝土用镁质、温控高效抗裂剂，其制备方法及其应用。

背景技术

混凝土的裂缝控制问题是建筑工程中最重要的问题之一，而其中温度收缩裂缝又是最常见的混凝土裂缝形式。混凝土浇筑后，由于水泥水化产生大量的水化热，使混凝土温度升高，产生体积热膨胀。待达到最高温度以后，随着热量向外部环境的散发，混凝土温度将由最高值降至环境温度。这种温度降低会引起混凝土收缩，在约束条件下，当温度变形形成的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，就将导致混凝土开裂。水泥混凝土结构的收缩变形(特别是温降收缩)引起的开裂已经为工程界普遍关注。经过多年的研究和实践，人们从工艺、材料等不同角度探索了补偿混凝土收缩(特别是温降收缩)、抑制混凝土温升的技术途径。

我国科技人员利用氧化镁膨胀剂特有的延迟膨胀补偿大体积混凝土温降收缩，可有效控制混凝土的应变，防止大体积混凝土的温度开裂，并据此发展了拥有自主知识产权的“氧化镁微膨胀混凝土筑坝技术”。迄今为止，氧化镁微膨胀混凝土筑坝技术已经在我国三十几座水利工程中得到了成功应用，其主要优点在于简化温控措施、加快施工进度缩短工期，节约工程投资，同时对混凝土的温降收缩具有明显的补偿效果，为减少大体积混凝土温度开裂风险发挥了重要作用。

氧化镁膨胀剂具有水化需水量少、水化产物物理化学性质稳定、膨胀过程可调控设计等优点。温升值高、温降速率慢的水工大坝基础混凝土的温降收缩主要采用稳定、均匀制备的水化活性值200～300s氧化镁膨胀剂。刘加平等研究发现，较高活性氧化镁膨胀剂既具有较大的早期膨胀、又具有持续的后期微膨胀，对混凝土的温降收缩和干燥收缩均具有较好的补偿作用；且在规定掺量条件下，不存在安定性问题；适用于民用建筑用的补偿收缩混凝土。为此，江苏苏博特新材料股份有限公司与清华大学合作编制了中国建筑材料协会标准《混凝土用氧化镁膨胀剂》。单个氧化镁颗粒是由氧化镁微晶聚集而成；氧化镁颗粒是一种多孔材料，会吸附混凝土减水剂等液体。在推广应用高活性氧化镁膨胀剂的过程中发现，氧化镁膨胀剂掺入混凝土时，获得相同坍落度时，会增加混凝土减水剂用量；且容易引起新拌混凝土的坍落度损失加快，严重时会使新拌混凝土在半个小时内失去流动性，难以满足正常施工的要求，严重影响了这一技术在民用建筑工程中的推广应用。

中国专利CN103058549B公开了与氧化镁膨胀剂相适配的缓凝剂及其制备方法。采用5-10％草酸铵、10-20％磷酸铵和20-30％柠檬酸铵复配而成的水性缓凝剂。此种缓凝剂中含有大量草酸根离子、磷酸根离子和柠檬酸根离子。上述离子在与氧化镁熟料作用同时，也与水泥水化产生的钙离子作用，使用水泥水化延缓，产生缓凝并影响混凝土后期强度。此缓凝剂中大量的NH₄⁺，会在水泥浆体的碱性条件挥发产生氨气，使混凝土内部产生大量气泡。且溢出的氨气对人体具有危害。

为了改善MgO对混凝土流动性的不利影响和调控混凝土中轻烧MgO水化膨胀时间，吴莉等采用18碳不饱和脂肪酸对轻烧MgO的表面进行处理。结果表明，油酸改性的MgO能增大水泥浆体的流动度，减小流动度经时损失。但油酸会增大浆体早期的自收缩、减小早期膨胀量，且降低水泥浆体的抗压强度。