本發(fā)明屬于建筑材料領域，尤其涉及一種水泥混凝土用長效膨脹劑及其制備方法。
背景技術：
水泥混凝土是我國應用范圍最廣、應用量最大的建筑材料之一，在我國基礎設施建設領域占有舉足輕重的地位。水泥混凝土的性能穩(wěn)定性和體積安定性是我國基礎設施建設和安全應用的重要保障。但由于水泥混凝土的化學組分以及為了獲得較好工作性而采取的較大水灰比，導致水泥混凝土凝結初期和硬化過程中會出現(xiàn)體積收縮現(xiàn)象。水泥混凝土的收縮分為塑性收縮，化學收縮，干燥收縮和碳化收縮。體積收縮會引起水泥混凝土性能劣化，嚴重的還會引起開裂?？茖W研究和工程實踐表明，膨脹劑可以有效的補償水泥混凝土的體積收縮，提高其性能穩(wěn)定性和體積安定性。
目前，我國水泥混凝土用膨脹劑可分為三類：氧化鈣類、硫鋁酸鈣類和氧化鈣-硫鋁酸鈣類。但現(xiàn)有的膨脹劑存在對原材料品質要求高、膨脹源單一、膨脹性能無法調節(jié)以及長期膨脹性能差的問題。因此，水泥混凝土用膨脹劑的推廣應用受到嚴重制約。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述膨脹劑存在的問題，本發(fā)明提供了一種水泥混凝土用長效膨脹劑及其制備方法。該膨脹劑充分利用低品位鋁礬土和高鎂石灰石等劣質原料，具有3~5個膨脹源，制備方法簡單易行，長期膨脹性能較好，其7天限制膨脹率（水中）介于0.030~0.047%，28天限制膨脹率（水中）介于0.065~0.098%，180天限制膨脹率（水中）介于0.095~0.125%。
本發(fā)明的技術方案如下：
一種水泥混凝土用長效膨脹劑，其特征在于，它是由以下重量份的原料組成：熟料 78~91、石膏5~16、硅藻土1~12。
一種水泥混凝土用長效膨脹劑制備方法，其特征在于，它是由以下步驟組成：①熟料制備；②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨。
所述的熟料是由以下重量份的原料制得：鋁礬土 25~46、石灰石40~60、石膏 8~17。
所述的石膏為脫硫石膏，其化學組成中SO3含量介于43~55%。
所述的硅藻土為天然硅藻土，其化學組成中SiO2含量介于74~85%。
所述的鋁礬土為低品位鋁礬土，其化學組成中Al2O3含量介于36~45%。
所述的石灰石為高鎂石灰石，其化學組成中MgO含量介于2.6~7%。
所述的步驟①熟料制備，具體地，⑴鋁礬土、石灰石、脫硫石膏合理配料粉末至一定細度（170目篩余介于1~7%）；⑵經(jīng)過⑴的物料，在100~110℃條件下處理18~35min，然后在750~900℃條件下處理40~65min，之后在1180~1245℃條件下處理35~55min，即可得到滿足要求的熟料。
所述的步驟②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具體地，步驟①制備的熟料和石膏、硅藻土按一定配比入球磨機粉磨至一定細度（200目篩余介于0.5~1.5%），即可得到滿足要求的膨脹劑。
該水泥混凝土用膨脹劑是以熟料、脫硫石膏和天然硅藻土為原料混合粉磨制得。其熟料是以低品位鋁礬土、高鎂石灰石和脫硫石膏為原料，結合一定的煅燒制度制得。低品位鋁礬土為工業(yè)煉鋁行業(yè)浮選優(yōu)質鋁礬土后產(chǎn)生的廢棄物，利用價值較低，目前我國低品位鋁礬土年產(chǎn)量超過5000萬噸；我國高鎂石灰石資源豐富，但開發(fā)利用率較低；脫硫石膏為工業(yè)副產(chǎn)品，年產(chǎn)量巨大；我國天然硅藻土儲量豐富，極易開采。并且，低品位鋁礬土含有較豐富的氧化鋁，高鎂石灰石含有豐富的氧化鈣和一定量的氧化鎂，脫硫石膏主要成分為硫酸鈣，因此低品位鋁礬土、高鎂石灰石和脫硫石膏在一定溫度制度下，可以生成以硫鋁酸鈣為主要礦物且含有一定量輕度死燒氧化鈣和氧化鎂的熟料。硫鋁酸鈣、脫硫石膏和水會發(fā)生水化反應生成鈣礬石，產(chǎn)生體積膨脹。天然硅藻土為疏松多孔材料，其吸水后便會產(chǎn)生體積膨脹。
本發(fā)明的突出優(yōu)點在于：
（1）本發(fā)明充分利用低品位鋁礬土和高鎂石灰石，實現(xiàn)劣質原料的有效利用；
（2）本發(fā)明的膨脹劑含有3~5個膨脹源，膨脹性能易于調節(jié)；
（3）本發(fā)明的膨脹劑長期膨脹性能良好，可保障混凝土的長期體積安定性；
（4）制備方法簡單易行，成本低廉。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
實施例1
一種水泥混凝土用長效膨脹劑及其制備方法，各組分重量份數(shù)如下：
熟料 78
脫硫石膏 10
天然硅藻土 12
上述熟料是由以下重量份的原料制得：
低品位鋁礬土 25
高鎂石灰石 60
脫硫石膏 15
上述脫硫石膏化學組成中SO3含量為43%；天然硅藻土化學組成中SiO2含量為85%；低品位鋁礬土化學組成中Al2O3含量為45%；高鎂石灰石化學組成中MgO含量為2.6%。
具體制備步驟為：
①熟料制備，具體地，⑴鋁礬土、石灰石、脫硫石膏按重量份數(shù)配料粉末至一定細度（170目篩余為1%）；⑵經(jīng)過⑴的物料，在100℃條件下處理35min，然后在900℃條件下處理40min，之后在1245℃條件下處理35min，即可得到熟料；
②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具體地，步驟①制備的熟料和脫硫石膏、天然硅藻土按重量份數(shù)配比入球磨機粉磨至一定細度（200目篩余為1.5%），即可得到膨脹劑。
該膨脹劑有3個膨脹源，其7d限制膨脹率（水中）為0.030%，28d限制膨脹率（水中）為0.065%，180d限制膨脹率（水中）為0.095%。
實施例2
一種水泥混凝土用長效膨脹劑及其制備方法，各組分重量份數(shù)如下：
熟料 91
脫硫石膏 8
天然硅藻土 1
上述熟料是由以下重量份的原料制得：
低品位鋁礬土 46
高鎂石灰石 40
脫硫石膏 14
上述脫硫石膏化學組成中SO3含量為55%；天然硅藻土化學組成中SiO2含量為74%；低品位鋁礬土化學組成中Al2O3含量為36%；高鎂石灰石化學組成中MgO含量為7%。
具體制備步驟為：
①熟料制備，具體地，⑴鋁礬土、石灰石、脫硫石膏按重量份數(shù)配料粉末至一定細度（170目篩余為7%）；⑵經(jīng)過⑴的物料，在110℃條件下處理18min，然后在750℃條件下處理40min，之后在1180℃條件下處理55min，即可得到熟料；
②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具體地，步驟①制備的熟料和天然石膏、天然硅藻土按重量份數(shù)配比入球磨機粉磨至一定細度（200目篩余為0.5%），即可得到膨脹劑。
該膨脹劑有5個膨脹源，其7d限制膨脹率（水中）為0.047%，28d限制膨脹率（水中）為0.098%， 180d限制膨脹率（水中）為0.125%。
實施例3
一種水泥混凝土用長效膨脹劑及其制備方法，各組分重量份數(shù)如下：
熟料 85
脫硫石膏 10
天然硅藻土 5
上述熟料是由以下重量份的原料制得：
低品位鋁礬土 38
高鎂石灰石 50
脫硫石膏 12
上述脫硫石膏化學組成中SO3含量為50%；天然硅藻土化學組成中SiO2含量為80%；低品位鋁礬土化學組成中Al2O3含量為40%；高鎂石灰石化學組成中MgO含量為5.2%。
具體制備步驟為：
①熟料制備，具體地，⑴鋁礬土、石灰石、脫硫石膏按重量份數(shù)配料粉末至一定細度（170目篩余為3%）；⑵經(jīng)過⑴的物料，在105℃條件下處理25min，然后在810℃條件下處理50min，之后在1210℃條件下處理45min，即可得到熟料；
②熟料、石膏和硅藻土的混合粉磨，具體地，步驟①制備的熟料和天然石膏、天然硅藻土按重量份數(shù)配比入球磨機粉磨至一定細度（200目篩余為1.0%），即可得到膨脹劑。
該膨脹劑有4個膨脹源，其7d限制膨脹率（水中）為0.040%，28d限制膨脹率（水中）為0.087%， 180d限制膨脹率（水中）為0.116%。