一種改性氧化鈣類膨脹熟料、其制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性氧化鈣類膨脹熟 料、其制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土是使用量最大的建筑材料，裂縫一直是影響混凝土及其結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵 因素，而混凝土的收縮性能則是導(dǎo)致混凝土開裂的直接原因。混凝土早期干燥收縮及溫降 收縮都將對混凝土結(jié)構(gòu)的使用性和穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。因此，提升混凝土的抗裂性能一直是 研宄的熱點(diǎn)。
[0003] 利用膨脹組分在水化過程中產(chǎn)生的體積膨脹補(bǔ)償水泥基材料的收縮，是減少混凝 土收縮開裂，提高混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要措施。目前我國普遍采用氧化鈣類、氧化鈣-硫 鋁酸鈣類膨脹劑配制補(bǔ)償收縮混凝土，用于高層建筑物大體積基礎(chǔ)底板、無縫施工超長結(jié) 構(gòu)和需要防裂抗?jié)B的結(jié)構(gòu)等。迄今為止，有關(guān)混凝土膨脹材料及其制備方法的專利文獻(xiàn)很 多，如：
[0004][0005][0006][0007][0008][0009] 在上述技術(shù)中，涉及混凝土膨脹劑的部分都是采用以氧化鈣為主要膨脹源的膨脹 材料。此類膨脹材料的水化速度快，早期膨脹迅速，膨脹能大部分消耗在混凝土水化早期， 對中后期的收縮補(bǔ)償能力弱；且膨脹熟料存在易風(fēng)化、防潮能力差等問題。因此，亟需對上 述問題進(jìn)行解決，優(yōu)化其膨脹效能和提高其貯藏時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)中氧化鈣類膨脹熟料的水化速度快，早期膨脹迅速，對中后期的收 縮補(bǔ)償能力弱，且氧化鈣類膨脹熟料的抗風(fēng)化、防潮能力差等問題，本發(fā)明提供了一種磷酸 化表面包裹改性氧化鈣類膨脹熟料。
[0011] 本發(fā)明的目的是提供一種膨脹量和膨脹歷程可控，抗風(fēng)化、防潮能力優(yōu)異的氧化 鈣類膨脹熟料，以及能明顯提升保質(zhì)期的氧化鈣類混凝土膨脹劑。通過磷酸化包裹改性氧 化鈣類膨脹熟料，在熟料表面形成一層磷酸鈣膜，一方面形成的膜可以延緩氧化鈣類膨脹 熟料在水泥混凝土中的水化反應(yīng)速率，降低膨脹熟料在混凝土塑性階段的水化，調(diào)控膨脹 熟料的膨脹歷程；另一方面，形成的致密的磷酸鈣膜可以阻礙環(huán)境中的水分進(jìn)入氧化鈣類 膨脹熟料顆粒中與游離氧化鈣反應(yīng)，從而提高了膨脹熟料的貯藏時(shí)間。
[0012] 為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
[0013] 一種改性氧化鈣類膨脹熟料，包括氧化鈣類膨脹熟料及其表面包裹的一層致密的 磷酸鈣。
[0014] 所述改性氧化鈣類膨脹熟料，所述氧化鈣類膨脹熟料包括游離氧化鈣、硫鋁酸鹽 和無水石膏及其混合物。
[0015] 所述改性氧化鈣類膨脹熟料，所述膨脹熟料表面的磷酸鈣包裹量為改性氧化鈣類 膨脹熟料質(zhì)量的lwt% -10wt%。
[0016] 本發(fā)明所述改性氧化鈣類膨脹熟料的制備方法一，包括如下步驟：
[0017] (1)將氧化鈣類膨脹熟料粉磨至比表面積為200_400m2/kg，得到氧化鈣類膨脹熟 料粉體；
[0018] (2)將步驟（1)制得的氧化鈣類膨脹熟料粉體分散于有機(jī)溶劑中，并加入磷酸液 體，通過物理吸附和化學(xué)反應(yīng)的方式，所述分散于有機(jī)溶劑中的氧化鈣類膨脹熟料粉體與 磷酸反應(yīng)，在氧化鈣類膨脹熟料粉體表面形成大量致密的磷酸鈣，制得改性氧化鈣類膨脹 熟料；
[0019] (3)然后通過過濾、55-60°C干燥改性氧化鈣類膨脹熟料，將改性氧化鈣類膨脹熟 料與有機(jī)溶劑分離；
[0020] 所述有機(jī)溶劑為無水乙醇等易揮發(fā)的有機(jī)溶劑；
[0021 ] 所述磷酸為工業(yè)級磷酸，濃度為85wt %的粘稠狀液體；
[0022] 所述有機(jī)溶劑與氧化鈣類膨脹熟料的質(zhì)量比例不小于2 :1 ;
[0023] 所述改性氧化鈣類膨脹熟料的制備方法，步驟（2)所述優(yōu)選反應(yīng)的時(shí)間在 5-60min，反應(yīng)的溫度在20-50 °C。
[0024] 本發(fā)明所述改性氧化鈣類膨脹熟料的制備方法二，包括如下步驟：
[0025] (1)將未粉磨氧化鈣類膨脹熟料和磷酸溶液混合，置于磨機(jī)中共同粉磨至比表面 積 150_450m2/kg ;
[0026] (2)磷酸與氧化鈣類膨脹熟料反應(yīng)，讓膨脹熟料表面形成大量致密的磷酸鈣，制得 改性氧化鈣類膨脹熟料；
[0027] 所述磷酸為工業(yè)級磷酸，濃度為85wt %的粘稠狀液體。
[0028] 本發(fā)明所述氧化鈣類膨脹熟料和磷酸化包裹改性氧化鈣類膨脹熟料需達(dá)到通常 的膨脹熟料和膨脹劑對粉磨細(xì)度的要求。所述改性氧化鈣類膨脹熟料的制備方法，作為優(yōu) 選方案，所述氧化鈣類膨脹熟料的比表面積為200_400m 2/kg，所述改性氧化鈣類膨脹熟料 的比表面積為150-450m2/kg。
[0029] 所述改性氧化鈣類膨脹熟料的制備方法，也可直接用于現(xiàn)有氧化鈣類混凝土膨脹 劑的磷酸化表面包裹改性。
[0030] 表面處理后的磷酸化包裹改性氧化鈣類膨脹熟料可與分散性載體混合，從而形成 改性氧化鈣類混凝土膨脹劑；所述分散性載體為多孔沸石、粉煤灰或由30_70wt%多孔沸 石和30-80wt%粉煤灰組成的混合物；所述改性氧化鈣類膨脹熟料與分散性載體的質(zhì)量比 在 20 :80 ~95 :5。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0032] 1.磷酸化包裹改性氧化鈣類膨脹熟料，延緩了膨脹熟料在水泥混凝土中的水化反 應(yīng)，降低了膨脹材料在混凝土塑性階段的水化，且表面包裹的石膏可與氫氧化鈣、鋁酸鹽反 應(yīng)生成鈣礬石晶體，明顯提升了膨脹材料在混凝土中產(chǎn)生的膨脹量和膨脹應(yīng)力，調(diào)控了膨 脹熟料的膨脹歷程。
[0033] 2.因改性氧化鈣類膨脹熟料粉體表面包裹了一層致密的磷酸鈣，其抗風(fēng)化、防潮 能力強(qiáng)；用其制備的混凝土膨脹劑在常規(guī)包裝條件下貯藏時(shí)間、保質(zhì)期長（一般可達(dá)12個(gè) 月）。與現(xiàn)有市售氧化鈣類混