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    JEA低碱低掺量膨胀剂应用

    来源:合肥三元  时间:2014-5-19


                 低碱低掺量混凝土膨胀剂:一种低碱低掺量混凝土膨胀剂,由铝粉、无水或二水石膏、氧化钙或碳化钙作为膨胀组份,矾泥作为早强组份,矾渣或叶蜡石作为增强组份,按比例混合配料后球磨而得到产品。本发明碱含量小于0.6%,掺量为4~5%。本产品有优异的膨胀性能,能有效地联合补偿混凝土早期收缩和后期收缩所形成的裂缝,同时可有效地预防混凝土潜在的碱集反应的危害。
    1.一种低碱低掺量混凝土膨胀剂,由膨胀组份、早强组份和增强组份经混合配料后球磨而成,其特征在于:各组份按以下重量百分比混合配料:铝粉: 0.07~0.6%无水石膏或二水石膏: 40~80%氧化钙或碳化钙: 9~40%矾泥: 5~30%矾渣或叶蜡石: 5~30%。本发明涉及一种水泥外加剂,确切地说是一种使用多种膨胀组份能联合补偿收缩的低碱低掺量混凝土膨胀剂,商品名JEA-S型低碱高效混凝土膨胀剂。
    为解次混凝土因收缩而开裂的问题,一是研制膨胀水泥,如欧、美各国,二是研制水泥外加剂--膨胀剂,如我国和日本。以石膏、明矾石为膨胀组份的各种膨胀剂在我国已成功地应用了廿多年。导致混凝土开裂的另一个重要原因是碱集料反应。所谓碱集料反应就是水泥和外加剂或环境中的碱与砂,石等集料中的有害成分发生化学反应,导致混凝土膨胀、开裂并锈发其他不利因素产生协同破坏的现象。碱集料反应过程缓慢,反应开始时不易觉察,而一旦反应发生后又难以控制其蔓延,其危害又往往被叠加的其他破坏因素所掩盖。所以这一破坏现象被材料专家们喻为混凝土的“癌症”。目前医治无方,只能重在预防。中国工程院于1995年10月曾组织过《我国重要混凝土构筑物失效、破坏与修复、防治》这一专项课题调查。经座谈、分析后认为,我国京津地区一些重大混凝土工程“未老先衰”的原因除了人为的和环境的因素外,碱集料反应是早期破坏的因素之一。大幅度增加低碱水泥的产量是专家们建议的预防措施之一。(《科技日报》1998.5.12第1版)。所谓低碱水泥是指水泥中的碱含量小于0.6%。我国部分地区水泥碱含量见表一。
    水泥应低碱,水泥外加剂亦应低碱,而且掺量要少。吴中伟院士等在《膨胀混凝土》一书中指出:“当明矾石膨胀剂的掺量达到20%时,所带入的碱量(K2O、Na2O等)将达到碱-集料反应的限量。”(P.54)。对膨胀剂中的碱含量,日本标准(JISA6202:1997)规定不大于0.75%,我国原标准(JC476-92)中没有规定,1998年2月经修订后(JC476-1998)亦规定不大于0.75%。
    CN1125701A公开的系列低碱明矾石膨胀剂是申请人金树青、沈熙佐在注意到碱集料反应后在我国首次利用工业废渣开发成功的低碱膨胀剂,较之以前的各种明矾石膨胀剂碱含量由1.7~2.2%降至1.09~1.37%,掺入量也由12~20%降至7~9%。
    CN10927477A公开的高效混凝土膨胀剂由硫铝酸盐水泥熟料同铝酸钙热料和硬石膏、生石灰、明矾石共同粉磨而成,碱含量小于0.5%,但掺量在6~23%之间。CN1127231A公开的无碱膨胀剂由硫铝酸盐水泥熟料同石膏、石灰共同粉磨而成。
    本发明所提供的膨胀剂较之CN1125701A公开的低碱系列膨胀剂又前进了一步。碱含量更低,掺入量更少,旨在预防碱集料反应的危害,同时能联合补偿混凝土早期和后期收缩引起的裂缝,起到防裂、防潮、防渗、防漏的效果,并且降低工程造价。
    本发明是这样实现的。选用铝粉和无水石膏或二水石膏以及氧化钙或碳化钙多种材料作为膨胀组份,矾泥作为早强组份,矾渣或叶蜡石作为增强组份。以上三种组份按以下比例(重量百分比)混合配料后于球磨机内球磨至一定细度即得JEA-S型低碱高效膨胀剂。
    铝粉: 0.07~0.6%无水石膏或二水石膏: 40~80%氧化钙或碳化钙: 9~40%矾泥: 5~30%矾渣或叶蜡石: 5~30%。
    无水石膏或二水石膏可以单独使用,也可以混合使用,混合使用时相互比例可以任意。氧化钙或碳化钙也可以单独使用或混合使用,混合使用时相互比例可以任意。矾渣或叶蜡石亦然。用明矾石提炼明矾,排放的废渣谓之矾渣,沉淀的下脚料谓之矾泥。两者都是污染环境的废料,亟待开发利用。
    本发明碱含量小于0.6%,均低于我国和日本标准规定的0.75%;掺量为4~5%,CN1125701A公开的掺量为7~9%,日本膨胀剂电化CSA掺量为10%。掺量少意味着仓贮、运输和管理费用小,在保证质量的前提下可降低工程造价。
    本产品存放三年不变质。其膨胀性能尤优,祥见表2和图1。图1是根据表2的数据绘制的膨胀曲线。
    图中JEA-V型即是国内普遍应用的石膏、明矾石膨胀剂,JEA-S型即是本申请的膨胀剂,按JC476-92标准规定的方法在同等条件下做对比测试,所绘的曲线证明,JEA-V型在成型浇模后24小时之内不膨胀,没有限制膨胀率、24小时以后开始膨胀,至48小时限制膨胀率0.063%。JEA-S在成型浇模后24小时内就已经膨胀,限制膨胀率至24小时达0.095%,48小时达到0.18%。JEA-S不仅可以补偿混凝土的后期收缩,同时可以补偿混凝土的早期收缩,可有效地预防混凝土的早期裂缝。

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