一种抗冻混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种抗冻混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。该抗冻混凝土是由硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂和抗冻组分配制而成。各组分硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂和抗冻剂的质量份数分别为(15-25)、(5-10)、(22-28)、(34-39)、(0.5-10)、(0.1-10)。该体系的抗冻混凝土与现有的抗冻混凝土相比，其抗冻组分使用的原料成本低，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种抗冻混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗冻混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域。
【背景技术】
[0002]混凝土拌合物浇灌后之所以能逐渐凝结硬化，直至获得最终强度，是由于水泥水化作用的结果，而水泥水化作用的速度除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，还与外界温度密切相关。当温度升高时水化作用加快，强度增长加快。但是当温度降低到冰点后，混凝土的冻害会对其性能产生恶劣的影响。这是因为:(I)存在于混凝土中的水此时开始结冰，逐渐由液相水变为固相冰，导致参与水泥水化作用的水减少，水化作用减慢，强度增长也会相应变慢。温度继续降低，当存在于混凝土中的水完全变成冰，也就是完全由液相变成固相时，水泥水化作用基本停止，导致混凝土的强度不再增加。(2)由于水变成冰后体积约增大9%，同时产生约2.5MPa的膨胀应力，这个应力如果大于混凝土初凝时内部形成的强度，混凝土就会受到不同程度的破坏，即早期受冻破坏。(3)当水变成冰后，在骨料和钢筋表面会产生颗粒较大的冰棱，减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力，降低混凝土的强度。(4)当温度升高冰棱融化后，还会在混凝土内部形成各种空隙，导致混凝土耐久性的降低。 [0003]专利CN103193432提供了一种包含相变储能材料的抗冻混凝土。采用正十四烷、石蜡或聚乙二醇为相变储能材料，预先使相变储能材料吸附进入轻量骨料的内部孔隙中，将轻量骨料等体积取代普通细骨料和粗骨料，与混凝土、水、外加剂混配后得到抗冻混凝土。当混凝土内部温度下降到相变转化温度(4-6°C)时，相变储能材料即发生相变，同时释放出大量的热量，能够缓解混凝土内部温度的持续下降，使混凝土的温度维持在发生冻结的冰点以上。但这种方法只能应用在气温不太低时。
[0004]专利CN101759409 以 325-350 份水泥、320-800 份砂、435-1085 份碎石、70-95 份防腐剂及22-26份TS型抗冻剂为原料制得了抗冻混凝土，但未明确说明TS型抗冻剂的成分和组成。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是制备一种抗冻性能好、使用原料成本低的抗冻混凝土。
[0006]为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0007]一种抗冻混凝土，其特征在于由下列组分配制而成:硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂和抗冻组分，所述的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂和抗冻剂的质量份数分别为15-25、5-10、22-28、34-39、0.5-10,0.1-10。
[0008]上述抗冻混凝土，所述的外加剂为减水剂、引气剂和早强剂，减水剂选自木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物系减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种或几种，引气剂选自松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂、脂肪酸及其盐类引气剂中的一种或几种，早强剂选自无机盐类、有机盐类、复合盐类早强剂中的一种或几种。
[0009]所述的抗冻组分为明胶、琼脂、瓜尔胶中的一种或几种。[0010]一种抗冻混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
[0011](I)将5-10份(质量份数，下同)水加热至35-90°C，然后在搅拌状态下加入0.1-5份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.1-7份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.1-5份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温；
[0012](2)将上述溶液与15-25份硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、22_28份细骨料、34_39份粗骨料、0.5-10份外加剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
[0013]本发明的工艺原理是:向混凝土中加入明胶和瓜尔胶作为多孔冰晶稳定剂，使混凝土中生成的冰晶细小而不结成大冰块，减少结冰对混凝土的冻害。此外加入的琼脂最多能吸收本身体积20倍的水，这种吸水作用可以促进水泥后期的水化，提高混凝土的后期强度。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点是:
[0015]1、以明胶、琼脂和瓜尔胶为抗冻组分，绿色无污染，有利于环境保护。
[0016]2、原料成本低，工艺简单。
【具体实施方式】
[0017]以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明所保护范围不限于此。此外应理解，在阅读了本发明讲述的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0018]实施例1
[0019]将10份(质量份数，下同)水加热至35°C，然后在搅拌状态下加入0.1份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.2份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.4份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温。
[0020]将上述溶液与25份硅酸盐水泥、22份细骨料、34份粗骨料、0.3份木质素磺酸盐减水剂、0.6份烷基苯磺酸盐类引气剂以及0.5份复合盐类早强剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
[0021]实施例2
[0022]将8份(质量份数，下同)水加热至90°C，然后在搅拌状态下加入0.3份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.3份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.2份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温。
[0023]将上述溶液与20份硅酸盐水泥、25份细骨料、35份粗骨料、0.5份木质素磺酸盐减水剂、0.7份烷基苯磺酸盐类引气剂以及0.3份复合盐类早强剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
[0024]实施例3
[0025]将5份(质量份数，下同)水加热至35°C，然后在搅拌状态下加入0.1份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.1份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.1份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温。
[0026]将上述溶液与15份普通硅酸盐水泥、22份细骨料、34份粗骨料、0.2份木质素磺酸盐减水剂、0.2份烷基苯磺酸盐类引气剂以及0.1份复合盐类早强剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
[0027]实施例4
[0028]将8份(质量份数，下同)水加热至80°C，然后在搅拌状态下加入0.2份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.3份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.3份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温。
[0029]将上述溶液与20份普通硅酸盐水泥、23份细骨料、36份粗骨料、0.2份木质素磺酸盐减水剂、0.4份烷基苯磺酸盐类引气剂以及0.1份复合盐类早强剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
[0030]实施例5
[0031]将10份(质量份数，下同)水加热至70°C，然后在搅拌状态下加入0.3份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.3份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.5份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温。
[0032]将上述溶液与25份硅酸盐水泥、26份细骨料、35份粗骨料、0.5份木质素磺酸盐减水剂、0.3份烷基苯磺酸盐类引气剂以及0.5份复合盐类早强剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
[0033]实施例6
[0034]将8份(质量份数，下同)水加热至60°C，然后在搅拌状态下加入0.2份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.2份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.1份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷 却至室温。
[0035]将上述溶液与20份普通硅酸盐水泥、26份细骨料、36份粗骨料、0.2份木质素磺酸盐减水剂、0.4份烷基苯磺酸盐类引气剂以及0.3份复合盐类早强剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
【权利要求】
1.一种抗冻混凝土，其特征在于由下列组分配制而成:硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂和抗冻组分，所述的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、水、细骨料、粗骨料、外加剂和抗冻剂的质量份数分别为(15-25)、(5-10)、(22-28)、(34-39)、(0.5-10)、(0.1-10)。
2.如权利要求1所述的抗冻混凝土，其特征在于所述的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的标号为 325、325R、425、425R、525、525R、625、625R 中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的抗冻混凝土，其特征在于所述的外加剂为减水剂、引气剂和早强剂，减水剂选自木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物系减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种或几种，引气剂选自松香类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、皂角苷类引气剂、脂肪酸及其盐类引气剂中的一种或几种，早强剂选自无机盐类、有机盐类、复合盐类早强剂中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的抗冻混凝土，其特征在于所述的抗冻组分为明胶、琼脂、瓜尔胶中的一种或几种。
5.一种如权利要求1~4所述抗冻混凝土的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将5-10份(质量份数，下同)水加热至35-90°C，然后在搅拌状态下加入0.1_5份明胶，待完全溶解后继续搅拌加入0.1-7份琼脂，待琼脂完全溶解后，向溶液中边搅拌边加入0.1-5份瓜尔胶，待完全溶解后将溶液冷却至室温； (2)将上述溶液与15-25份硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、22-28份细骨料、34-39份粗骨料、0.5-10份外加剂搅拌混合，按照常规混凝土施工操作方法进行现场施工，得到抗冻混凝土。
【文档编号】C04B24/38GK103626449SQ201310703580
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】张亚彬, 尹洪江, 毕江寰, 曹旭, 王少迪 申请人:天津工业大学