專利名稱：鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混凝土膨脹劑，特別是一種鋼管混凝土的膨脹劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著超高層建筑的風(fēng)靡，鋼管混凝土由于其優(yōu)異的性價比得到廣泛的應(yīng)用。鋼管混凝土的關(guān)鍵技術(shù)是摻入膨脹劑補(bǔ)償混凝土的收縮，使其與鋼管壁緊密結(jié)合?，F(xiàn)有的各種鋼管膨脹劑在應(yīng)用過程中存在各種問題，主要包括以下幾種
(I)、混凝土的長期膨脹性能不穩(wěn)定?，F(xiàn)有膨脹劑水化較快，難以實現(xiàn)膨脹與混凝土收縮及強(qiáng)度的協(xié)調(diào)發(fā)展。(2)、膨脹劑水化需水量大。鋼管混凝土多數(shù)為低水膠比的高強(qiáng)混凝土，且處于鋼 管的封閉狀態(tài)下，膨脹劑水化所需水分難以得到充分的供給。(3)、摻加了膨脹劑的混凝土和易性明顯下降。高強(qiáng)混凝土用水量低，非常難施工。(4)、膨脹量無法準(zhǔn)確控制，混凝土的膨脹不均勻。這些問題造成實際工程中混凝土與鋼管間的脫空狀況比較普遍和突出，致使復(fù)合設(shè)計性能失效甚至產(chǎn)生結(jié)構(gòu)穩(wěn)定隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑及其制備方法，要解決現(xiàn)有鋼管膨脹劑長期膨脹性能不穩(wěn)定、膨脹不均勻、水化需水量大、影響混凝土和易性的技術(shù)問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，它的原料組成按重量百分比配比如下
輕燒氧化鎂30 50% ；
氧化鈣8 30% ；
沸石化珍珠巖粉30 60% ；
工業(yè)硬脂酸0.1 0. 3%。所述輕燒氧化鎂是由菱鎂礦破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒制成，煅燒得到的輕燒氧化鎂中MgO的重量百分比含量為80 90%。所述菱鎂礦的主要化學(xué)成分按重量百分比計算，燒失量為49. 86，SiO2為1. 76，F(xiàn)e2O3 為 0. 79，Al2O3 為 0. 34，CaO 為1. 47，MgO 為 45. 69。所述氧化鈣是由石灰石破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒制成，煅燒得到的氧化鈣中CaO的重量百分比含量為70 80%。所述沸石化珍珠巖粉是由沸石化珍珠巖礦經(jīng)破碎、粉磨制備而成，具有堿硅酸反應(yīng)活性，細(xì)度為600m2/kg ;所述沸石化珍珠巖按照GB/T 14685-2001測試其堿活性，14d的膨脹率為0. 49%。這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，制備步驟如下
步驟一，按配比將輕燒氧化鎂和氧化鈣混合，摻入工業(yè)硬脂酸，粉磨后得到膨脹熟料； 步驟二，將沸石化珍珠巖破碎、粉磨后，按配比稱量，與膨脹熟料一同加入混料機(jī)中混合均勻，即得到鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑。所述步驟一前先將菱鎂礦破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒、保溫、冷卻，得到輕燒氧化鎂，將石灰石破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒、保溫、冷卻，得到氧化鈣。所述菱鎂礦和石灰石均破碎到粒徑< 2cm。所述步驟一，輕燒氧化鎂和氧化鈣混合，摻入工業(yè)硬脂酸后，粉磨至比表面積大于400m2/kg。所述步驟二,沸石化珍珠巖經(jīng)破碎、粉磨至比表面積600m2/kg以上。本發(fā)明的有益效果如下 本發(fā)明配方中的輕燒氧化鎂水化需水量少，且具有延遲膨脹性能，可補(bǔ)償長齡期時混凝土產(chǎn)生的體積收縮。輕燒氧化鎂可利用菱鎂礦MgCO3經(jīng)1000°C左右煅燒之后分解為MgO制成。本發(fā)明的氧化鈣有效成分是f-CaO。氧化鈣水化較快，可補(bǔ)償前期混凝土的自收縮和溫降收縮，而且生成的Ca(OH)2可激發(fā)礦物摻合料的活性，促進(jìn)二次火山灰反應(yīng)的進(jìn)行。氧化鈣可由石灰石經(jīng)1000°C左右煅燒制成。本發(fā)明的工業(yè)硬脂酸可控制石灰的水化時間。本發(fā)明的沸石化珍珠巖粉是由沸石化珍珠巖礦經(jīng)破碎、粉磨制備而成，其化學(xué)組成主要由Si02、Al2O3組成?；|(zhì)中存在大量的玻璃體，其間含有云母、石英和長石等礦物。按照GB/T 14685-2001測試珍珠巖的堿活性，14d的膨脹率為0. 49%，屬于高活性骨料。沸石化珍珠巖粉可改善混凝土的工作性能，使其具有良好的和易性。沸石化珍珠巖粉即可作為膨脹劑的分散劑，使氧化鈣、氧化鎂膨脹組分在混凝土中均勻分布，改善混凝土膨脹不均勻的問題，又可與混凝土孔溶液中的堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提供后期膨脹。配方摻入沸石化珍珠巖粉，拓寬了具有膨脹堿活性珍珠巖的利用領(lǐng)域，提供了一條珍珠巖的高開發(fā)值的利用途徑。本發(fā)明在不同粉煤灰摻量的水泥漿體中的膨脹性能試驗如下
試驗所用水泥為亞東P II 42. 5硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級粉煤灰，粉煤灰等質(zhì)量取代 0%、20%、35%、50% 的水泥，分別記為 0%FA、20% FA,35% FA,50% FA。水膠比固定為 0. 28，成型水泥凈漿試件，試件成型后在20±0. 5°C、RH ^ 95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)24±2h后脫模，立即測量試件的初始長度。然后將試件放置在溫度為20°C的水中養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期并測定膨脹率。由附圖1可見，在不同粉煤灰摻量的水泥漿體中，試件的膨脹率均隨著時間的延長而增加。180d齡期時，不摻粉煤灰的漿體(0%FA)的膨脹率為0. 23%，而且試件的膨脹仍未停止。可見，該膨脹劑具有良好的延遲膨脹性能。粉煤灰對該膨脹劑的膨脹具有一定的抑制作用。本發(fā)明長期膨脹性能穩(wěn)定、膨脹與收縮和強(qiáng)度協(xié)同發(fā)展，且膨脹需水量少，密閉狀態(tài)下混凝土持續(xù)穩(wěn)定膨脹，可改善混凝土的工作性，特別適用于鋼管混凝土的制備。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是本發(fā)明的試件在20°C水中的膨脹率示意圖。
具體實施例方式實施例一，這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，它的原料組成按重量百分比配比如下
輕燒氧化鎂30% ；
氧化鈣9. 9% ；
沸石化珍珠巖粉60% ；
工業(yè)硬脂酸0. 1%。
實施例二，這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，它的原料組成按重量百分比配比如下 輕燒氧化鎂50% ；
氧化鈣8% ；
沸石化珍珠巖粉41. 7% ；
工業(yè)硬脂酸0. 3%。
實施例三，這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，它的原料組成按重量百分比配比如下 輕燒氧化鎂40% ；
氧化鈣29. 8% ；
沸石化珍珠巖粉30% ；
工業(yè)硬脂酸0. 2%。
實施例四，這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，它的原料組成按重量百分比配比如下 輕燒氧化鎂35% ；
氧化鈣30% ；
沸石化珍珠巖粉34. 8% ；
工業(yè)硬脂酸0. 2%。
所述輕燒氧化鎂是由菱鎂礦破碎后，經(jīng)過950°C鍛燒制成，煅燒得到的輕燒氧化鎂中MgO的重量百分比含量為80 90%。所述菱鎂礦的主要化學(xué)成分按重量百分比計算，燒失量為49. 86，SiO2為1. 76，F(xiàn)e2O3 為 0. 79，Al2O3 為 0. 34，CaO 為1. 47，MgO 為 45. 69。所述氧化鈣是由石灰石破碎后，經(jīng)過950°C鍛燒制成，煅燒得到的氧化鈣中CaO的重量百分比含量為70 80%。所述沸石化珍珠巖粉是由沸石化珍珠巖礦經(jīng)破碎、粉磨制備而成，具有堿硅酸反應(yīng)活性，細(xì)度為600m2/kg ;所述沸石化珍珠巖按照GB/T 14685-2001測試其堿活性，14d的膨脹率為0. 49%。這種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，制備步驟如下
步驟一，按配比將輕燒氧化鎂和氧化鈣混合，摻入工業(yè)硬脂酸，粉磨至比表面積大于400m2/kg后得到膨脹熟料；
步驟二，將沸石化珍珠巖破碎、粉磨至比表面積600m2/kg以上，按配比稱量，與膨脹熟料一同加入混料機(jī)中混合均勻，即得到鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑。所述步驟一前先將菱鎂礦破碎到粒徑< 2cm后，經(jīng)過950°C鍛燒、保溫、冷卻，得到輕燒氧化鎂，將石灰石破碎到粒徑< 2cm后，經(jīng)過950°C鍛燒、保溫、冷卻，得到氧化鈣?！?br> 權(quán)利要求
1.一種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，其特征在于它的原料組成按重量百分比配比如下輕燒氧化鎂30 50% ；氧化鈣8 30% ；沸石化珍珠巖粉30 60% ；工業(yè)硬脂酸O.1 O. 3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，其特征在于，所述輕燒氧化鎂是由菱鎂礦破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒制成，煅燒得到的輕燒氧化鎂中MgO的重量百分比含量為80 90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，其特征在于，所述菱鎂礦的主要化學(xué)成分按重量百分比計算，燒失量為49. 86，SiO2為1. 76，F(xiàn)e2O3為O. 79，Al2O3為O. 34， CaO 為1. 47，MgO 為 45. 69。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，其特征在于，所述氧化鈣是由石灰石破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒制成，煅燒得到的氧化鈣中CaO的重量百分比含量為 70 80%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑，其特征在于，所述沸石化珍珠巖粉是由沸石化珍珠巖礦經(jīng)破碎、粉磨制備而成，具有堿硅酸反應(yīng)活性，細(xì)度為600m2/kg ;所述沸石化珍珠巖按照GB/T 14685-2001測試其堿活性，14d的膨脹率為O. 49%。
6.一種如權(quán)利要求1 5任意一項所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，其特征在于制備步驟如下步驟一，按配比將輕燒氧化鎂和氧化鈣混合，摻入工業(yè)硬脂酸，粉磨后得到膨脹熟料；步驟二，將沸石化珍珠巖破碎、粉磨后，按配比稱量，與膨脹熟料一同加入混料機(jī)中混合均勻，即得到鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，其特征在于所述步驟一前先將菱鎂礦破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒、保溫、冷卻，得到輕燒氧化鎂，將石灰石破碎后，經(jīng)過900 1100°C鍛燒、保溫、冷卻，得到氧化鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，其特征在于所述菱鎂礦和石灰石均破碎到粒徑< 2cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，其特征在于所述步驟一，輕燒氧化鎂和氧化鈣混合，摻入工業(yè)硬脂酸后，粉磨至比表面積大于400m2/kg。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑的制備方法，其特征在于所述步驟二，沸石化珍珠巖經(jīng)破碎、粉磨至比表面積600m2/kg以上。
全文摘要
一種鋼管高強(qiáng)混凝土復(fù)合膨脹劑及其制備方法，它的原料組成按重量百分比配比如下輕燒氧化鎂30～50%；氧化鈣8～30%；沸石化珍珠巖粉30～60%；工業(yè)硬脂酸0.1～0.3%。本發(fā)明的輕燒氧化鎂水化需水量少，且具有延遲膨脹性能，可補(bǔ)償長齡期時混凝土產(chǎn)生的體積收縮。氧化鈣水化較快，可補(bǔ)償前期混凝土的自收縮和溫降收縮。沸石化珍珠巖粉可改善混凝土的工作性能，使其具有良好的和易性，使氧化鈣、氧化鎂膨脹組分在混凝土中均勻分布，改善混凝土膨脹不均勻的問題。本發(fā)明長期膨脹性能穩(wěn)定、膨脹與收縮和強(qiáng)度協(xié)同發(fā)展，且膨脹需水量少，密閉狀態(tài)下混凝土持續(xù)穩(wěn)定膨脹，可改善混凝土的工作性，特別適用于鋼管混凝土的制備。
文檔編號C04B24/04GK103011655SQ20121053069
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者張琨, 黃剛, 孫金橋, 孫克平, 劉彬, 劉志茂, 張進(jìn)利 申請人:中建三局建設(shè)工程股份有限公司