CN105271882A

CN105271882A - 一种超低温混凝土防冻剂及其应用

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Publication number: CN105271882A
Application number: CN201510637315.1A
Authority: CN
Inventors: 刘平
Original assignee: Individual
Current assignee: Tang Jinming
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2035-10-05
Also published as: CN105271882B

Abstract

本发明公开了一种超低温混凝土防冻剂及其应用，防冻剂组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙10～20份，橡胶粉4～8份，亚硝酸钠3.5～8.7份，硫酸钠2.8～6.5份，有机醇胺2～5份，三萜皂苷0.1～0.7份，巯基乙酸2.35～5.48份，丙烯酰胺6.4～10.5份，十二烷基磺酸钠1.0～1.8份，三聚氰胺2～4份，葡萄糖酸钠8～10份。本发明的防冻剂最低可适用于-50℃环境，掺量为混凝土中水泥质量20%，-50℃条件下，混凝土-7+28d强度可达到标养28天混凝土强度，产品性能可达到GB475标准要求。

Description

一种超低温混凝土防冻剂及其应用

技术领域

本发明属于混凝土外加剂技术领域，具体涉及一种超低温混凝土防冻剂及其应用。

背景技术

我国地域辽阔，全国多数地区冬半年持续时间较长，尤其是东北、西北、华北和青藏高原地区，冬季持续3～6个月。随着工程建设的发展，混凝土冬季施工比较普遍，而漫长的冬期寒冷季节给工程建设带来了许多问题，所以在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中规定：当室外日平均气温接连5天保持小于5℃时，混凝土和钢筋混凝土的建设项目，按照冬季施工的有关规定执行。这是因为，当平均温度小于或等于5℃时，混凝土强度发展缓慢；当最低气温在－1～2℃的情况下，新鲜混凝土遭受冻害可能性极大。如果不实施有效的措施，混凝土在低温环境下一旦遭受渗透压和膨胀压作用就会产生破坏，合理使用防冻剂是减轻混凝土早期病害及提高混凝土防冻效果切实有效的措施，可保证混凝土的耐久性及强度达到施工要求，对于降低工程质量下降有很好的作用。

目前市场上应用较广的是复合型防冻剂，其具有坍落度损失小、减水率高、早期强度高、凝结时间适中等优点，主要包含有防冻组分、早强组分、减水组分和引气组分。混凝土防冻剂按其材料组成一般可以分为3类。第一类是强电解质无机盐类：氯盐类防冻剂是以氯盐为防冻组分的外加剂，这类防冻剂的最大缺点是氯离子会造成钢筋锈蚀，因此不适用于钢筋混凝土；无氯盐类防冻剂防冻组分主要是碳酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等无机盐。第二类是水溶性有机化合物类，此类防冻组分主要是尿素、醇类等有机化合物。第三类是有机化、无机化合物复合类，这类防冻剂应用比较广泛。目前国内生产的混凝土防冻剂品种主要有-5℃、-10℃和-15℃三种，在温度低于-20℃情况下，缺少相应的防冻产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种超低温混凝土防冻剂及其应用，通过对防冻剂组分的选择，充分发挥各组分的长处，达到扬长避短的效能，具有抗冻性能好，适用温度低，且无氯、低碱、保塑性能好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙10～20份，橡胶粉4～8份，亚硝酸钠3.5～8.7份，硫酸钠2.8～6.5份，有机醇胺2～5份，三萜皂苷0.1～0.7份，巯基乙酸2.35～5.48份，丙烯酰胺6.4～10.5份，十二烷基磺酸钠1.0～1.8份，三聚氰胺2～4份，葡萄糖酸钠8～10份。

所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或者三异丙醇胺中的至少一种。

所述橡胶粉为120目～200目橡胶粉。优选选用160目橡胶粉。

所述的超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数优选如下：水化硅酸钙12～18份，橡胶粉5～6份，亚硝酸钠4.8～6.6份，硫酸钠3.5～5.1份，有机醇胺2.8～4.2份，三萜皂苷0.3～0.6份，巯基乙酸3.1～4.8份，丙烯酰胺7.8～8.9份，十二烷基磺酸钠1.2～1.6份，三聚氰胺2.5～3.3份，葡萄糖酸钠8.4～9.6份。

所述的超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数优选如下：水化硅酸钙14份，橡胶粉5.3份，亚硝酸钠5.1份，硫酸钠3.9份，三乙醇胺2.0份，二乙醇胺2份，三萜皂苷0.5份，巯基乙酸4.2份，丙烯酰胺8.5份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺2.8份，葡萄糖酸钠9.1份。

超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数优选如下：水化硅酸钙16份，橡胶粉5.7份，亚硝酸钠6.2份，硫酸钠4.3份，三异丙醇胺3.5份，三萜皂苷0.4份，巯基乙酸3.8份，丙烯酰胺8.2份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺3.0份，葡萄糖酸钠8.8份。

所述超低温混凝土防冻剂在混凝土施工中的应用。

将各组分混合均匀，搅拌1～2h后，掺到混凝土中，搅拌，添加量按照水泥质量的1%～20%添加。防冻剂的掺量根据使用时的环境温度，-5℃～-15℃按照水泥质量的1%～5%添加,-15℃～-25℃按照水泥质量的5%～10%添加,-25℃～-35℃按照水泥质量的10%～15%添加,-35℃以下按照水泥质量的15%～20%添加。

本发明中，硫酸钠、亚硝酸钠和有机醇胺可以提高混凝土的早期强度，硫酸钠、亚硝酸钠同时可作为防冻组分，三萜皂苷主要是引气作用，因其为植物类生产，能形成大量细微气泡，改善混凝土冻胀应力；葡萄糖酸钠为保坍剂，可有效提高混凝土的坍落度。

有益效果：本发明将不同组分按照一定的配比复合，充分发挥各组分的长处，达到扬长避短的效能，具有抗冻性能好，适用温度低，且无氯、低碱、保塑性能好。添加量少，实验室研究表明，本发明的防冻剂最低可适用于-50℃环境，掺量为混凝土中水泥质量20%，-50℃条件下，混凝土-7+28d强度可达到标养28天混凝土强度，产品性能可达到GB475标准要求。

具体实施方式

实施例1

一种超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙10份，120目橡胶粉4份，亚硝酸钠3.5份，硫酸钠2.8份，三乙醇胺2份，三萜皂苷0.1份，巯基乙酸2.35份，丙烯酰胺6.4份，十二烷基磺酸钠1.0份，三聚氰胺2份，葡萄糖酸钠8份。

实施例2

一种超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙20份，200目橡胶粉8份，亚硝酸钠8.7份，硫酸钠6.5份，二乙醇胺5份，三萜皂苷0.7份，巯基乙酸5.48份，丙烯酰胺10.5份，十二烷基磺酸钠1.8份，三聚氰胺4份，葡萄糖酸钠10份。

实施例3

超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙12份，160目橡胶粉5份，亚硝酸钠4.8份，硫酸钠3.5份，三乙醇胺2.8份，三萜皂苷0.3份，巯基乙酸3.1份，丙烯酰胺7.8份，十二烷基磺酸钠1.2份，三聚氰胺2.5份，葡萄糖酸钠8.4份。

实施例4

超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙18份，160目橡胶粉6份，亚硝酸钠6.6份，硫酸钠5.1份，三乙醇胺4.2份，三萜皂苷0.6份，巯基乙酸4.8份，丙烯酰胺8.9份，十二烷基磺酸钠1.6份，三聚氰胺3.3份，葡萄糖酸钠9.6份。

实施例5

超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙14份，160目橡胶粉5.3份，亚硝酸钠5.1份，硫酸钠3.9份，三乙醇胺2.0份，二乙醇胺2份，三萜皂苷0.5份，巯基乙酸4.2份，丙烯酰胺8.5份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺2.8份，葡萄糖酸钠9.1份。

实施例6

超低温混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙16份，160目橡胶粉5.7份，亚硝酸钠6.2份，硫酸钠4.3份，三异丙醇胺3.5份，三萜皂苷0.4份，巯基乙酸3.8份，丙烯酰胺8.2份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺3.0份，葡萄糖酸钠8.8份。

对比例1（对比例1的防冻剂配方与实施例5的区别在于，未加入丙烯酰胺、巯基乙酸，其他组分及质量份数同实施例5）

一种混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙14份，160目橡胶粉5.3份，亚硝酸钠5.1份，硫酸钠3.9份，三乙醇胺2.0份，二乙醇胺2份，三萜皂苷0.5份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺2.8份，葡萄糖酸钠9.1份。

对比例2（对比例2的防冻剂配方与实施例5的区别在于，未加入亚硝酸钠和硫酸钠，其他组分及质量份数同实施例5）

一种混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙14份，160目橡胶粉5.3份，三乙醇胺2.0份，二乙醇胺2份，三萜皂苷0.5份，巯基乙酸4.2份，丙烯酰胺8.5份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺2.8份，葡萄糖酸钠9.1份。

对比例3（对比例3的防冻剂配方与实施例5的区别在于，未加入三萜皂苷和十二烷基磺酸钠，其他组分及质量份数同实施例5）

一种混凝土防冻剂，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙14份，160目橡胶粉5.3份，亚硝酸钠5.1份，硫酸钠3.9份，三乙醇胺2.0份，二乙醇胺2份，巯基乙酸4.2份，丙烯酰胺8.5份，三聚氰胺2.8份，葡萄糖酸钠9.1份。

将实施例1～6及对比例1～3防冻剂按不同掺量加入到混凝土中，考察其不同温度下不同龄期相对强度比，结果见表1。试验所用的低温室是由江苏无锡市华南实验仪器有限公司制造的B2－型冻融试验箱,其工作电压为220V，温度范围：-50℃～50℃。

表1：掺量为5%的养护温度-15℃时混凝土性能试验结果

组别	凝结时间/h	-7d/MPa	-7+28d/MPa	28d/MPa	-7+56d/MPa
						空白	10.3h	--	--	40.35	--
实施例1	7.9h	6.02	60.31	62.54	69.75
						实施例2	7.4h	5.87	59.24	61.85	69.39
实施例3	6.6h	6.83	60.35	66.73	72.14
						实施例4	6.9h	6.42	69.56	71.38	80.35
实施例5	5.8h	7.65	71.81	77.19	88.93
						实施例6	5.4h	7.04	70.54	75.81	85.90
对比例1	8.7h	3.13	39.21	43.25	46.83
						对比例2	8.4h	3.96	44.78	47.21	48.54
对比例3	9.3h	2.81	38.62	41.27	43.42

将掺量为20%混凝土分别放入控制温度为-5℃、-15℃、-30℃、-40℃、-50℃的低温室进行龄期为3天的养护，3天后取出试件，继续在标准养护室养护28天，不同受冻温度所测强度实验数据见表2。

表2：

组别	-5℃	-15℃	-30℃	-40℃	-50℃
						实施例1	40.61 MPa	37.52 MPa	33.78 MPa	30.89 MPa	21.65 MPa
实施例2	40.78 MPa	38.76 MPa	34.67 MPa	28.76 MPa	20.35 MPa
						实施例3	41.78 MPa	38.67 MPa	36.35 MPa	29.77 MPa	19.56 MPa
实施例4	40.26 MPa	39.16 MPa	37.17 MPa	31.76 MPa	23.87 MPa
						实施例5	41.25 MPa	40.89 MPa	39.16 MPa	33.53 MPa	29.75 MPa
实施例6	41.37 MPa	41.17 MPa	40.28 MPa	31.79 MPa	27.56 MPa
						对比例1	40.48 MPa	28.45 MPa	17.09 MPa	--	--
对比例2	40.28 MPa	31.34 MPa	16.89 MPa	--	--
						对比例3	39.19 MPa	30.69 MPa	19.21 MPa	--	--

Claims

1.一种超低温混凝土防冻剂，其特征在于，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙10～20份，橡胶粉4～8份，亚硝酸钠3.5～8.7份，硫酸钠2.8～6.5份，有机醇胺2～5份，三萜皂苷0.1～0.7份，巯基乙酸2.35～5.48份，丙烯酰胺6.4～10.5份，十二烷基磺酸钠1.0～1.8份，三聚氰胺2～4份，葡萄糖酸钠8～10份。

2.根据权利要求1所述的超低温混凝土防冻剂，其特征在于，所述的有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或者三异丙醇胺中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的超低温混凝土防冻剂，其特征在于，所述橡胶粉为120目～200目橡胶粉。

4.根据权利要求1所述的超低温混凝土防冻剂，其特征在于，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙12～18份，橡胶粉5～6份，亚硝酸钠4.8～6.6份，硫酸钠3.5～5.1份，有机醇胺2.8～4.2份，三萜皂苷0.3～0.6份，巯基乙酸3.1～4.8份，丙烯酰胺7.8～8.9份，十二烷基磺酸钠1.2～1.6份，三聚氰胺2.5～3.3份，葡萄糖酸钠8.4～9.6份。

5.根据权利要求2所述的超低温混凝土防冻剂，其特征在于，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙14份，橡胶粉5.3份，亚硝酸钠5.1份，硫酸钠3.9份，三乙醇胺2.0份，二乙醇胺2份，三萜皂苷0.5份，巯基乙酸4.2份，丙烯酰胺8.5份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺2.8份，葡萄糖酸钠9.1份。

6.根据权利要求2所述的超低温混凝土防冻剂，其特征在于，组分及各组分的质量份数如下：水化硅酸钙16份，橡胶粉5.7份，亚硝酸钠6.2份，硫酸钠4.3份，三异丙醇胺3.5份，三萜皂苷0.4份，巯基乙酸3.8份，丙烯酰胺8.2份，十二烷基磺酸钠1.4份，三聚氰胺3.0份，葡萄糖酸钠8.8份。

7.权利要求1～6中任意一项所述超低温混凝土防冻剂在混凝土施工中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，将各组分混合均匀，搅拌1～2h后，添加到混凝土中，搅拌，添加量按照水泥质量的1%～20%添加。