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膨胀剂如何进行配方设计?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-08-07

膨胀剂组分基本上都是无机材料,不是本书讨论的重点,仅做如下简单介绍。

一、铝酸钙膨胀剂

铝酸钙膨胀剂是由25% ~80%的矾土水泥熟料、15%~60%的二水石膏及5%~40%的天然明矾石共同粉磨至比表面积为(250±70)m/kg而成。在制备混凝土或砂浆时,掺入11%~15%,可制成收缩补偿混凝土或砂浆,并可产生0.2~0.6N/mm 的自应力值,提高抗裂防渗性能。增加掺量,可以制备自应力混凝土或砂浆。

二、高效能膨胀剂

提高混凝土膨胀剂的效能,使之对不同胶凝材料体系均有良好的适应性,已成为对膨胀剂要求,在进行膨胀剂组分设计时,应着重考虑以下因素:

(1)膨胀和强度的协调问题。

(2)在有效膨胀期间内,最大限度提高反应率。提高膨胀性能的关键是在早期混凝土强度较低的时候产生膨胀作用,这样就能以较小的应力获得较大的膨胀性能。所以高效能混凝土膨胀剂的设计重点是如何快速产生有效、安全的膨胀。硫铝酸钙系膨胀剂主要靠硅酸盐水泥水化提供反应生成钙矾石的Ca(OH),在高效能混凝土膨胀剂的设计中,按比例引入水化活性大的游离氧化钙,不仅具有促进无水硫铝酸钙的水化速度,改进膨胀性能的效果,而且能够提供早期膨胀源。采用矾土、石膏和石灰石烧制成的硫铝酸钙膨胀剂矿物组成为:CS,f-CaSO,f-CaO,CS,CF,MgO。

以CS,S,f-CaSO,f-CaO为100%计算三相百分比如下:

S=30%,f-CaSO=53.5%,f-CaO=16.5%。

试验表明该膨胀剂比市售UEA膨胀剂的限制膨胀率高一倍,以4%~6%的掺量即可达到膨胀剂标准规定的限制膨胀率指标。

三、UEA膨胀剂

“UEA”按其发展分为UEA-Ⅰ,UEA-Ⅱ,UEA-Ⅲ,UEA-H。UEA-Ⅰ是由硫铝酸盐熟料加明矾石、石膏共同磨细制成。水化较快的CS主要补偿混凝土冷缩,而水化较慢的明矾石主要补偿混凝土干缩。UEA-Ⅰ的化学成分见表202-1。UEA-Ⅱ是用硫酸铝盐熟料,明矾石和石膏磨制而成,其中硫酸铝熟料用天然明矾石经700~800℃煅烧而成。第三代UEA-Ⅲ,又名硅铝酸盐膨胀剂,它是在800~900℃高温下煅烧高岭土、明矾石和石膏或用煅烧高岭土和石膏磨制而成。高岭土经煅烧脱水后,生成偏高岭石(Al,·2SiO) 和Al,在碱和硫酸盐激发下生成钙矾石,UEA-Ⅲ的碱含量小于0.75%,是一种低碱膨胀剂。

UEAH为第四代,它是用改性铝酸钙-硫铝酸钙熟料和石膏磨制而成,其中熟料是用矾土、石灰石和石膏配制成生料,在回转窑中经1340~1380℃煅烧成特种膨胀熟料,其主要矿物组成是铝酸钙。

四、铝酸钙膨胀剂(AEA)

AEA是由一定比例的铝酸钙熟料、天然明矾石、石膏共同粉磨制成的膨胀剂,铝酸钙熟料、石膏和明矾石的比例关系为CaA∶CaSO∶Al =3.42∶3.65∶1.0,铝酸钙熟料比例较小,造价较低。铝酸钙膨胀剂(AEA)其主要化学成分见表2。

 、明矾石膨胀剂EA-L

明矾石膨胀剂是利用天然明矾石为主要膨胀组分,掺入少量石膏,共同粉磨而成。这种膨胀剂不经煅烧,节能,在自然干燥环境可存放2年不变质,使用方便。但是它的含碱量较高。

六、石灰脂膨胀剂

石灰脂膨胀剂(石灰脂膜膨胀剂、氧化钙膨胀剂)是将石灰(氧化钙)在磨细过程中加入硬脂酸,一方面起助磨剂作用,另一方面在球磨机球磨过程中石灰表面粘附了硬脂酸,形成一层硬脂酸膜,起到了憎水隔离作用,使CaO不能立即与水作用,而是在水化过程中膜逐渐破裂,延缓了CaO的水化速度,从而控制膨胀速率。

硫铝酸盐-氧化钙类复合膨胀剂的配方是:20%~40%的硫铝酸盐水泥熟料或15%~35%的铝酸钙熟料,35%~60%的硬石膏,6%~60%的生石灰,5%~10%的天然明矾石。由以上材料共同粉磨而成。

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