一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及混凝土、砂浆膨胀剂领域，具体涉及一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂及其制备方法与应用。
背景技术
近几年，水泥基自流平砂浆被广泛用于地面装饰装修工程，是大型超市、停车场和仓库等地面铺筑的理想材料，也是现代建筑地面施工的一个发展方向；具有自动找平、快速硬化、耐磨抗冲击、表面平整度好、吸水率低、施工效率高、劳动强度低、节能、抗污染等优异性能。
由于水泥基自流平砂浆地面尺寸越来越大，收缩与开裂问题已成为砂浆装饰地面抗开裂的难点和焦点，主要是由于水泥凝结硬化过程中，水分散失以及温度、湿度的变化引起体积收缩，在收缩受到限制时而产生的拉应力超过自流平砂浆自身的抗拉强度时，砂浆发生开裂，裂缝一旦形成，它会降低地面抗渗、耐磨、抗污染性能，影响装饰装修美观度。
目前，针对以上问题采用的主要技术措施是掺入膨胀剂补偿砂浆的收缩变形。砂浆中掺入膨胀剂主要是为了引入定量的体积膨胀，补偿材料本身的收缩值，防止材料出现收缩开裂，影响其结构、功能与外观。因此，掺加膨胀剂已成为水泥基自流平砂浆施工过程中防止收缩裂缝的一种理想手段。
传统膨胀剂只具有补偿早期(14天内)收缩的作用，对14天以后后期收缩补偿不足或无补偿作用，很难匹配早、后期强度，以及满足早后期不同龄期结构膨胀协调平衡发展的需求。如绝大多数采用煅烧高岭土、明矾石、铝酸钙熟料、硫铝酸钙熟料等与石膏配制的钙矾石类膨胀剂，其膨胀率低、膨胀释放时间过早，掺加量过大，有害成分碱含量高。再如氧化镁类膨胀剂，膨胀速度过慢，起不到补充混凝土收缩作用。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂及其制备方法与应用，该膨胀剂可解决传统膨胀剂产生的压应力不足以抵偿收缩产生拉应力的缺陷，其膨胀释放时间可以与混凝土水化、凝结、硬化时间相匹配，具有掺量小、碱含量低等优势，具有良好的平衡补偿早、后期强度，平衡抵抗混凝土和砂浆早、后期收缩的效果，有效防止混凝土和砂浆开裂，提高其抗渗、抗碳化、抗侵蚀、抗污染等耐久性能；其制备方法简单，施工方便。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
(一)一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂，包括以下原料：氧化钙、氧化硅、氧化铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和二氧化钛。
优选的，所述原料的用量为：氧化钙30～55％、氧化硅5～40％、氧化铝5～35％、三氧化硫8～45％、氧化镁2～8％、三氧化二铁0.2～5％和二氧化钛0.2～2％。
优选的，所述原料的用量为：氧化钙30～50％、氧化硅5～35％、氧化铝10～25％、三氧化硫8～28％、氧化镁3～6.5％、三氧化二铁0.5～3％和二氧化钛0.2～1.5％。
(二)一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对氧化钙、氧化硅、氧化铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和二氧化钛分别进行煅烧，破碎，研磨，得各原料的磨细料；
步骤2，将各原料的磨细料搅拌混合均匀，即得。
优选的，步骤1中，所述煅烧的温度为1000～1400℃，煅烧的时间为45～60min。
优选的，步骤1中，所述破碎为破碎至粒度≤5mm。
优选的，步骤1中，所述研磨为研磨至比表面积为300～500m2/kg。
优选的，步骤2中，所述搅拌的时间为15～30min。
(三)水泥基自流平砂浆用膨胀剂在混凝土、砂浆制备中的应用。
优选的，所述水泥基自流平砂浆用膨胀剂在混凝土、砂浆中的掺加量为2～6％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明的水泥基自流平砂浆用膨胀剂适用性效果好，具有良好的平衡补偿早、后期强度，平衡抵抗混凝土和砂浆早、后期收缩的效果，有效防止混凝土和砂浆开裂，提高其抗渗、抗碳化、抗侵蚀、抗污染等耐久性能。
2)本发明的水泥基自流平砂浆用膨胀剂可广泛应用于混凝土、砂浆制备中，掺加比例为胶凝材料的2％～6％，制成补偿收缩自流平砂浆，生成的膨胀产物能显著补偿砂浆的收缩，适用于配制高性能及超高性能补偿收缩混凝土、砂浆、大体积抗裂混凝土或对膨胀有要求的特殊混凝土。
3)本发明的水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法简单，易操作实施，制备的自流平砂浆用膨胀剂比表面积大于400m2/kg，补偿收缩效果更好，能够与自流平砂浆的强度相适应，满足水泥基自流平砂浆的操作要求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
实施例1
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有47.8％氧化钙(CaO)、17.2％氧化硅(SiO2)、14.4％氧化铝(Al2O3)、13.6％三氧化硫(SO3)、5.2％氧化镁(MgO)、1.2％三氧化二铁(Fe2O3)和0.6％二氧化钛(TiO2)的原料分别在1200℃下煅烧50min，煅烧过程会有1.2％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为400m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌20min，混合均匀，即得。
实施例2
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有46％CaO、17.7％SiO2、14.9％Al2O3、14％SO3、5.3％MgO、1.3％Fe2O3和0.8％TiO2的原料分别在1100℃下煅烧60min，煅烧过程会有1.3％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为500m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌30min，混合均匀，即得。
实施例3
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有45.7％CaO、16.9％SiO2、14.1％Al2O3、15.9％SO3、5.5％MgO、1.2％Fe2O3和0.7％TiO2的原料分别在1400℃下煅烧45min，煅烧过程会有1.5％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为300m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌20min，混合均匀，即得。
实施例4
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有43.6％CaO、16.6％SiO2、13.8％Al2O3、18.2％SO3、5.9％MgO、1.2％Fe2O3和0.7％TiO2的原料分别在1200℃下煅烧50min，煅烧过程会有1.6％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为500m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌22min，混合均匀，即得。
实施例5
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有50％CaO、5％SiO2、24％Al2O3、16％SO3、3％MgO、0.5％Fe2O3和1.5％TiO2的原料分别在1000℃下煅烧50min，煅烧过程会有1.3％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为300m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌15min，混合均匀，即得。
实施例6
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有30％CaO、20％SiO2、20％Al2O3、25％SO3、3％MgO、1.8％Fe2O3和0.2％TiO2的原料分别在1200℃下煅烧50min，煅烧过程会有1.5％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为400m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌22min，混合均匀，即得。
实施例7
一种水泥基自流平砂浆用膨胀剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，对含有40％CaO、35％SiO2、5％Al2O3、8％SO3、6.5％MgO、5.0％Fe2O3和0.5％TiO2的原料分别在1400℃下煅烧45min，煅烧过程会有1.6％的烧矢量(Loss)，破碎至粒度≤5mm，研磨至比表面积为500m2/kg，得各原料的磨细料。
步骤2，将各原料的磨细料搅拌30min，混合均匀，即得。
以上实施例中，氧化钙的磨细料表面积为200～300m2/kg。
以市售膨胀剂作为对比例，对本发明制得的高效膨胀剂及对比例中的膨胀剂进行检测，检测方法如下：将实施例1-4及对比例中的膨胀剂按最佳掺加量5％分别掺加到同一水泥基自流平砂浆中，对自流平砂浆收缩测试参照JC/T985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》进行，测试结果如下表1：
表1水泥基自流平砂浆尺寸变化率测试结果/
注：尺寸变化率为正值表示膨胀，尺寸变化率为负值表示收缩。
由表1可知，实施例1-4中水泥基自流平砂浆尺寸变化率明显低于对比例1中相应的水泥基自流平砂浆尺寸变化率，表面本发明的膨胀剂添加入水泥基自流平砂浆中，更有利于补偿水泥基自流平砂浆的收缩。且水泥基自流平砂浆中加入本发明制得的膨胀剂后，可产生膨胀，补偿自流平砂浆收缩，大幅度减少砂浆收缩而引起的裂缝。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
