本发明公开了一种生物质防冻混凝土的制备方法，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：混凝土通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（可含外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。混凝土是指由胶结料、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料，普通是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料，需要时掺入外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝土的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。耐久性是混凝土在使用过程中抵抗各种破坏因素作用的能力。混凝土耐久性的好坏，决定混凝土工程的寿命。它是混凝土的一个重要性能，因此长期以来受到人们的高度重视。在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区，特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时，混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时，要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性为混凝土耐久性。影响混凝土耐久性的破坏作用主要有6种：冰冻-融解循环作用：是最常见的破坏作用，以致有时人们用抗冻性来代表混凝土的耐久性。环境水的作用：包括淡水的浸溶作用、含盐水和酸性水的侵蚀作用等。风化作用：包括干湿、冷热的循环作用。中性化作用：在空气中的某些酸性气体在适当温、湿度条件下使混凝土中液相的碱度降低，引起某些组分的分解，并使体积发生变化。钢筋锈蚀作用：在钢筋混凝土中，钢筋因电化学作用生锈，体积增加，胀坏混凝土保护层，结果又加速了钢筋的锈蚀。碱-集料反应：最常见的是水泥或水中的和某些活性集料中的sio2起反应，在界面区生成碱的硅酸盐凝胶，使体积膨胀，最后能使整个混凝土建筑物崩解。建筑施工中，经常会遇到各种恶劣的天气环境，尤其是在冬季，长期的低温对混凝土的搅拌造成了很大的影响，如何才能防止混凝土在低温下上冻一直是工程人员比较头疼的问题。常见的防冻混凝土只能保证在-15℃左右的低温下不上冻，而对于我国黑龙江省西南地区，却存在着更为极端的温度，极端最低温达到了-42.6℃，由于普通防冻混凝土无法使用的缘故，在这个低温时间段内，通常会休假6个月左右，这严重影响了工程进度。而市面上多采用硝酸盐、亚硝酸盐作为防冻组份来防止混凝土上冻，但是，这种方法使得混凝土含碱量骤然增高，甚至出现返碱现象。因此，发明一种防冻性好且不会出现返碱现象的生物质防冻混凝土对建筑材料
技术领域：
具有积极意义。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题，针对目前混凝土防冻性差，而市面上多采用硝酸盐、亚硝酸盐作为防冻组份来防止混凝土上冻，但是，这种方法使得混凝土含碱量骤然增高，甚至出现返碱现象，严重影响了工程质量的缺陷，提供了一种生物质防冻混凝土的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种生物质防冻混凝土的制备方法为：称取普通硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂、自制防冻功能液、蒸煮滤液以及水混合后装入拌料机中搅拌混合1～2h后出料，即得生物质防冻混凝土；自制防冻功能液的制备方法为：（1）将麦麸和甘蔗渣混合后放入组织粉碎机中，粉碎20～30min，得到混合粉碎物，再将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，蒸汽爆破，得到爆破产物；（2）将上述得到的爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶以及水混合后装入酶解罐中，再将酶解罐移入温度为28～32℃的温室中，静置酶解10～12h，得到酶解产物；（3）将上述得到的酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸混合后装入带有搅拌器的反应釜中，升高反应釜温度至40～50℃，搅拌反应1～2h，得到反应物；（4）再用浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节上述反应物ph至8.0～8.5，在30～35℃下搅拌反应1～2h，得到预制物，再向反应釜中加入纯过氧化氢，以200～300r/min的转速继续搅拌反应1～2h，反应结束后，得到自制防冻功能液；蒸煮滤液的制备方法为：称取猪皮放入组织粉碎机中，粉碎20～30min得到猪皮粉碎物，将猪皮粉碎物和水混合后放入高温高压蒸煮锅中，蒸煮1～2h，过滤分离得到蒸煮滤液。生物质防冻混凝土的制备方法中，按重量份数计，普通硅酸盐水泥为20～30份、粉煤灰为20～30份、河砂为10～15份、自制防冻功能液为5～10份、蒸煮滤液为5～8份、水为20～30份。自制防冻功能液的制备方法中，麦麸和甘蔗渣的质量比为2:1。自制防冻功能液的制备方法中，蒸汽爆破的压力优选为2.0～2.5mpa，蒸汽爆破的温度优选为200～220℃。自制防冻功能液的制备方法中，爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶以及水的质量比为10:1:1:5。自制防冻功能液的制备方法中，酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸的质量比为1:10。自制防冻功能液的制备方法中，纯过氧化氢的加入量优选为预制物质量的2%。蒸煮滤液的制备方法中，猪皮粉碎物和水的质量比为1:5。蒸煮滤液的制备方法中，蒸煮的压力优选为0.5～0.7mpa，蒸煮的温度优选为120～150℃。本发明的有益技术效果是：（1）本发明首先以麦麸和甘蔗渣为原料将其粉碎后再进行蒸汽爆破，得到爆破产物，接着将爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶混合酶解得到酶解产物，随后将酶解产物分别进行酸处理、碱处理和氧化反应后得到自制防冻功能液，再从猪皮中高温高压蒸煮提取猪皮胶原蛋白，最后将水泥、粉煤灰以及自制防冻功能液和猪皮提取液混合搅拌，最终制得生物质防冻混凝土，本发明通过蒸汽爆破解纤后的生物质在混合酶的作用下酶解，将纤维素、半纤维素酶解，得到富含木质素成分和大分子糖类的酶解产物，接着本发明将酶解产物进行酸处理，在酸性条件下酶解产物中的大分子多糖水解成单糖，单糖再在过氧化氢的作用下被氧化成糖酸，而木质素中的醛基被氧化成羧基，这些物质最后和氢氧化钠反应生成糖酸钠，生成的糖酸钠是具有双亲性的表面活性物质，因此在混凝土中具有良好的起泡能力，在混凝土中产生大量微纳气泡，而本发明加入的猪皮蛋白胶体黏度较高，部分肽链会在微纳气泡的气液界面上伸展，形成一个二维保护网络，使得泡沫界面膜的机械强度增加，可促进泡沫的稳定性，这些气泡能阻断混凝土中毛细水的迁移，同时这些微小气泡割断了混凝土中的孔隙，降低了混凝土的吸水能力，从而避免混凝土内部水分结冰造成的冻损，提高了混凝土的防冻性能，另一方面，这些微纳气泡是一个极佳的卸压、缓冲结构，可以在混凝土受到冻融收缩时起到缓冲作用，进一步提高了混凝土的防冻性；（2）本发明的自制防冻功能液中的木质素成分中的醛基被氧化成羧基，其表面的极性基团较多，能够更好地吸附在混凝土颗粒表面，形成一层薄膜，从而降低混凝土表面的自由能，减少混凝土微粒因价键力而团聚，达到减水的效果，另外木质素羧基能通过带电荷的极性官能团吸附到混凝土颗粒断裂细纹的高能活性点上，降低颗粒表面自由能，提高混凝土颗粒间静电斥力，阻止或减轻微细颗粒的团聚现象发生，另一方面能与混凝土中的钙离子结合，由强碱生成弱碱，使断开的价键钙离子、硅离子得到饱和，颗粒之间集聚力得到屏蔽，防止聚结发生，起到分散物料的作用，减水效果使得新办混凝土的性能，提高了混凝土的密实度，优化了早期微纳孔隙结构的形成，使混凝土在较短时间内达到了受冻临界强度，增强抗冻性能，具有广阔的应用前景。具体实施方式将麦麸和甘蔗渣按质量比为2:1混合后放入组织粉碎机中，粉碎20～30min，得到混合粉碎物，再将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在压力为2.0～2.5mpa、温度为200～220℃的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；将上述得到的爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶以及水按质量比为10:1:1:5混合后装入酶解罐中，再将酶解罐移入温度为28～32℃的温室中，静置酶解10～12h，得到酶解产物；将上述得到的酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1:10混合后装入带有搅拌器的反应釜中，升高反应釜温度至40～50℃，搅拌反应1～2h，得到反应物；再用浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节上述反应物ph至8.0～8.5，在30～35℃下搅拌反应1～2h，得到预制物，再向反应釜中加入预制物质量2%的纯过氧化氢，以200～300r/min的转速继续搅拌反应1～2h，反应结束后，得到自制防冻功能液，备用；称取猪皮放入组织粉碎机中，粉碎20～30min得到猪皮粉碎物，将猪皮粉碎物和水按质量比为1:5混合后放入高温高压蒸煮锅中，在压力为0.5～0.7mpa，温度为120～150℃的条件下蒸煮1～2h，过滤分离得到蒸煮滤液；按重量份数计，称取20～30份普通硅酸盐水泥、20～30份粉煤灰、10～15份河砂、5～10份备用的自制防冻功能液、5～8份上述蒸煮滤液以及20～30份水混合后装入拌料机中搅拌混合1～2h后出料，即得生物质防冻混凝土。自制防冻功能液的制备：将麦麸和甘蔗渣按质量比为2:1混合后放入组织粉碎机中，粉碎20min，得到混合粉碎物，再将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在压力为2.0mpa、温度为200℃的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；将上述得到的爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶以及水按质量比为10:1:1:5混合后装入酶解罐中，再将酶解罐移入温度为28℃的温室中，静置酶解10h，得到酶解产物；将上述得到的酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1:10混合后装入带有搅拌器的反应釜中，升高反应釜温度至40℃，搅拌反应1h，得到反应物；再用浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节上述反应物ph至8.0，在30℃下搅拌反应1h，得到预制物，再向反应釜中加入预制物质量2%的纯过氧化氢，以200r/min的转速继续搅拌反应1h，反应结束后，得到自制防冻功能液。蒸煮滤液的制备：称取猪皮放入组织粉碎机中，粉碎20min得到猪皮粉碎物，将猪皮粉碎物和水按质量比为1:5混合后放入高温高压蒸煮锅中，在压力为0.5mpa，温度为120℃的条件下蒸煮1h，过滤分离得到蒸煮滤液。生物质防冻混凝土的制备：按重量份数计，称取20份普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、10份河砂、5份备用的自制防冻功能液、5份上述蒸煮滤液以及20份水混合后装入拌料机中搅拌混合1h后出料，即得生物质防冻混凝土。自制防冻功能液的制备：将麦麸和甘蔗渣按质量比为2:1混合后放入组织粉碎机中，粉碎25min，得到混合粉碎物，再将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在压力为2.2mpa、温度为210℃的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；将上述得到的爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶以及水按质量比为10:1:1:5混合后装入酶解罐中，再将酶解罐移入温度为30℃的温室中，静置酶解11h，得到酶解产物；将上述得到的酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1:10混合后装入带有搅拌器的反应釜中，升高反应釜温度至45℃，搅拌反应1.5h，得到反应物；再用浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节上述反应物ph至8.2，在32℃下搅拌反应1.5h，得到预制物，再向反应釜中加入预制物质量2%的纯过氧化氢，以250r/min的转速继续搅拌反应1.5h，反应结束后，得到自制防冻功能液。蒸煮滤液的制备：称取猪皮放入组织粉碎机中，粉碎25min得到猪皮粉碎物，将猪皮粉碎物和水按质量比为1:5混合后放入高温高压蒸煮锅中，在压力为0.6mpa，温度为140℃的条件下蒸煮1.5h，过滤分离得到蒸煮滤液。生物质防冻混凝土的制备：按重量份数计，称取25份普通硅酸盐水泥、25份粉煤灰、12份河砂、7份备用的自制防冻功能液、6份上述蒸煮滤液以及25份水混合后装入拌料机中搅拌混合1.5h后出料，即得生物质防冻混凝土。自制防冻功能液的制备：将麦麸和甘蔗渣按质量比为2:1混合后放入组织粉碎机中，粉碎30min，得到混合粉碎物，再将混合粉碎物放入蒸汽爆破罐中，在压力为2.5mpa、温度为220℃的条件下进行蒸汽爆破，得到爆破产物；将上述得到的爆破产物和纤维素酶、木聚糖酶以及水按质量比为10:1:1:5混合后装入酶解罐中，再将酶解罐移入温度为32℃的温室中，静置酶解12h，得到酶解产物；将上述得到的酶解产物和浓度为0.1mol/l盐酸按质量比为1:10混合后装入带有搅拌器的反应釜中，升高反应釜温度至50℃，搅拌反应2h，得到反应物；再用浓度为0.3mol/l的氢氧化钠溶液调节上述反应物ph至8.5，在35℃下搅拌反应2h，得到预制物，再向反应釜中加入预制物质量2%的纯过氧化氢，以300r/min的转速继续搅拌反应2h，反应结束后，得到自制防冻功能液。蒸煮滤液的制备：称取猪皮放入组织粉碎机中，粉碎30min得到猪皮粉碎物，将猪皮粉碎物和水按质量比为1:5混合后放入高温高压蒸煮锅中，在压力为0.7mpa，温度为150℃的条件下蒸煮2h，过滤分离得到蒸煮滤液。生物质防冻混凝土的制备：按重量份数计，称取30份普通硅酸盐水泥、30份粉煤灰、15份河砂、10份备用的自制防冻功能液、8份上述蒸煮滤液以及30份水混合后装入拌料机中搅拌混合2h后出料，即得生物质防冻混凝土。对比例1：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是采用普通防冻液代替自制防冻功能液。对比例2：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少蒸煮滤液。对比例3：北京某公司生产的生物质防冻混凝土。防冻性测试按astmc666-97混凝土抵抗快速冻融能力的标准方法进行检测，将实例1～3和对比例中的防冻混凝土全部浸泡在清水中快速冻融，整个过程需在2h～4h内完成，以混凝土的强度损失作为评价指标。最大冻融循环次数测试按gb/t50082-2009标准采用慢冻法进行检测。抗压强度和劈裂抗拉强度测试按《混凝土强度检验评定标准gbt_50107-2010》进行检测。表1防冻混凝土性能测定结果测试项目实例1实例2实例3对比例1对比例2对比例3耐低温性（℃）-44-44-45-25-26-35100次冻融强度损失（%）1.21.21.16.86.93.2最大冻融循环次数（次）29229429516018023028d抗压强度（mpa）72.072.372.545.046.965.3劈裂抗拉强度（mpa）4.214.224.252.202.503.32根据上述检测数据可知本发明的防冻混凝土防冻性好，100次反复冻融后强度损失不超过1.2%，最大冻融循环次数达到295次，可耐-45℃的低温，本发明制备得到的防冻混凝土不会出现返碱现象，抗压强度、劈裂抗拉强度高，工程质量好，具有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12