[发明专利]一种混凝土用镁质高性能抗裂剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种混凝土用镁质高性能抗裂剂及其制备方法和应用，其原料包括轻烧氧化镁熟料50～63wt％，磷渣21～34wt％，煤渣5～10wt％，石英砂1～3wt％，早强剂1～2wt％，新型水化热吸收剂0.5～1.3wt％；所述轻烧氧化镁熟料是菱镁矿、铁质材料和铝矾土高温煅烧而成；所述新型水化热吸收剂的制备方法：将摩尔比为7～9:1的顺丁烯二酸酐和硫氰酸钠混合加水形成溶液，在氮气氛围下，滴加苯磺酸钠溶液，加热升温至55～65℃，保温反应2h，冷却干燥后得到新型水化热吸收剂。本发明的抗裂剂具备补偿混凝土收缩，增强混凝土力学性能，吸收水泥水化热的功能，从根本上提升混凝土材料抗裂性能。

技术领域

本发明属于混凝土外加剂领域，具体涉及一种混凝土用镁质高性能抗裂剂及其制备方法和应用。

背景技术

混凝土裂缝是建筑工程领域自始至终存在的问题，因其降低混凝土耐久性、危害工程结构一直困扰着广大的设计、施工和材料研发人员，如何有效的解决混凝土裂缝，首先必须了解混凝土裂缝种类和成因。温度变化导致的裂缝和收缩裂缝是与混凝土性能相关的两大类主要裂缝，其中收缩裂缝可分为塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自收缩裂缝、炭化收缩裂缝等，温度变化导致的裂缝是水泥等胶凝材料水化放热，导致混凝土温升过高，散热过程中温度下降过快产生温度应力，同时混凝土体积发生变化的过程中受到约束，便会产生裂缝。

解决收缩裂缝主要手段一是根据补偿收缩理论，利用膨胀剂水化过程中发生的微膨胀抵消混凝土早期的收缩，膨胀剂种类目前有CaO类膨胀剂、硫铝酸钙类以及氧化镁类膨胀剂；二是通过提高混凝土本身的抗裂性能，添加各类纤维增加混凝土的抗拉和抗折能力，掺入硅灰等掺合料增加混凝土的密实度。解决温度变化导致的温差裂缝可通过添加水化热抑制剂，减少水泥水化过程中释放的热量；也可以通过加强混凝土外部保温，使混凝土结构内外温差不至于太大来达到控制裂缝的目的。

上述的抗裂手段可以单独用于混凝土中，也可以根据实际情况使用多种方式。单独的使用膨胀剂，能够解决部分收缩裂缝，CaO类的膨胀剂属于第一代膨胀剂，因其水化反应的速度较快，在混凝土水化的早期，还处于塑性状态的时期，膨胀应力已经释放完毕，浪费了较大部分的膨胀能；对于混凝土中后期产生的收缩补偿的效果并不明显。硫铝酸钙类的膨胀剂主要依靠生成钙矾石产生膨胀或是吸附结晶水导致的膨胀来补偿混凝土的收缩，膨胀周期的控制、膨胀时间的持续、对于混凝土流变性能的影响是限制硫铝酸钙类膨胀剂应用的主要原因。还有一部分的氧化钙和硫铝酸钙复合的膨胀剂，还是存在着膨胀能释放的时间和周期的问题。MgO膨胀剂最初因水利大坝中的偶然应用，并取得了良好的效果而被熟知，用于水利坝体中的MgO属于“死烧”类型，菱镁矿在高温状态(1400℃)下分解，并进一步的形成结晶完整体，水化反应膨胀能的释放是一个漫长的过程，长达30年以上，对于大体积混凝土的补偿收缩是有利的；在较低温度(800～1000℃)煅烧得到的轻烧活性氧化镁，其水化反应发生时间速率可控，膨胀周期可以调整，目前作为抗裂材料被广泛的用于工民建领域，不同活性的MgO在不同时期发生水化反应，可以补偿混凝土全流程的收缩。

MgO类膨胀剂全流程补偿混凝土的收缩对混凝土抗裂起到了重要作用，但是对于温差产生温度应力导致的裂缝的效果不明显，市场上的混凝土水化热抑制剂大多数是附带缓凝作用的外加剂，对于混凝土的绝热温升控制并没有起到很好的作用，仅仅滞后了温升的时间，同时水化热类抑制材料也在一定程度上降低了混凝土的和易性。市场上完全兼顾到收缩裂缝和温度裂缝的产品目前属于空白。

中国专利CN111377648 A公开了一种水泥混凝土用镁质、控温控湿高效抗裂剂及其制备方法和应用，所述抗裂剂包括镁质膨胀组分、孔内含水的沸石组分、以及镁质和沸石表面涂覆的一层温敏性材料。温敏性材料随着混凝土温升溶解吸收热量，降低混凝土的温升，实现补偿收缩与温控协调作用，提升混凝土抗裂性能。但是该抗裂剂制备方法复杂，需要使用流化床，将石蜡液体雾化成微液珠；并且该抗裂剂只适用于入模温度达到25℃以上，温升值达到20℃以上，C50及以上强度等级的混凝土结构，使用条件具有局限性。

发明内容