CN106220027B - 一种混凝土防冻剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种混凝土防冻剂及其制备方法，其中混凝土防冻剂包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂20～25份、羧甲基纤维素钠1.5～3份、聚丙烯酰胺2.5～4份、有机醇胺3.5～4.5份、乙酸钠4～6份、烷基苯磺酸钠1～1.5份、亚硝酸钠4.5～6份、葡萄糖酸钠4～6份、尿素25～35份、消泡剂1～2份、引气剂1～2份，水250～350份。其中制备方法采用分步混合搅拌的方式。本发明能显著降低混凝土拌合物的冰点，可以保持混凝土在‑20℃下不结冰；具有无毒、无碱、无氨释放、减水合适、混凝土坍落度保持好，凝结时间短、与水泥适应性好，质量稳定，产品环保，使用方便，工艺可靠，操作方便，生产效率高，生产过程中不排出任何废水、废气，属于环境友好性绿色产品。

Description

一种混凝土防冻剂及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土防冻剂领域，尤其是涉及一种混凝土防冻剂及其制备方法。

背景技术

混凝土的抗冻耐久性引起国内外学者的兴趣，不仅因为它是影响混凝土使用寿命与服役质量的一个非常重要的因素，同时也因为混凝土的冻害发生的范围及其广泛。我国地域辽阔，有相当大的部分处于严寒地带，不少建筑物出现了冻融破坏现象。混凝土冻融破坏是我国建筑老化病害的主要问题之一，严重影响了建筑物的长期使用和安全运行，为使这些工程继续发挥作用和效益，深入研究混凝土的冻害机理、冻坏形式、影响因素、改善措施并开发新型的抗冻性良好的混凝土具有非常重大的经济效益和社会效益。混凝土在负温或低温下施工的一个重要问题是强度发展非常缓慢，且负温可引起水的相变而使体积膨胀，从而使混凝土遭受极为严重的破坏。

冬季混凝土施工，由于混凝土温度与外界气温有差别，在混凝土与周围环境温度之间会产生热交换，当环境温度很低时，这种热交换就会很快地降低混凝土的温度，对新拌混凝土而言，温度降低的快慢决定了水化温度的大小，温度降低愈快，混凝土强度的增长愈慢，当混凝土过早的受冻后，强度就不会再增长，尚在混凝土内部的游离水分也就愈高，结冻后的冻胀力就愈大，混凝土就容易造成破坏，混凝土强度降低的原因主要是水结冻后体积增大，冻胀应力就随之增大而产生裂缝，混凝土结构受到破坏，在混凝土浇筑的最初几个小时是危险性最大的时刻，混凝土的耐久性可能被一、二次冻融循环对混凝土结构损坏，而使用性能优异的混凝土防冻剂能使混凝土延缓结冻过程，延长临界强度，产生一定抗冻能力。现有的防冻剂，在混凝土使用过程中还存在质量不稳定，如碱含量、氯含量和减水率等不符合规定指标，影响混凝土各种施工工程等技术问题。

发明内容

有鉴于此，为了克服背景技术的缺点与不足之处，本发明提供一种混凝土防冻剂及其制备方法，可解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂20～25份、羧甲基纤维素钠1.5～3份、聚丙烯酰胺2.5～4份、有机醇胺3.5～4.5份、乙酸钠4～6份、烷基苯磺酸钠1～1.5份、亚硝酸钠4.5～6份、葡萄糖酸钠4～6份、尿素25～35份、消泡剂1～2份、引气剂1～2份，水250～350份。

优选的，所述有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺的任意一种或任意两种的组合物。

优选的，所述有机醇胺为二乙醇胺与三异丙醇胺的组合物。优选采用这两种组合物，可使降低混凝土拌合物的冰点更加显著，使混凝土的凝结时间更短。

优选的，所述二乙醇胺为1.5～2份，三异丙醇胺为2～2.5份。

进一步，还包括氯化钠或氯化镁任意一种或两种的组合物。使降低混凝土拌合物的冰点更加显著。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂20～25份、羧甲基纤维素钠1.5～3份和聚丙烯酰胺2.5～4份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌3～5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠4～6份、烷基苯磺酸钠1～1.5份、亚硝酸钠4.5～6份，再加入50份水，搅拌；

步骤C，向搅拌釜内加入有机醇胺3.5～4.5份、葡萄糖酸钠4～6份、消泡剂1～2份、引气剂1～2份，再加入100份水，搅拌；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素25～35份、再加入50～150份水，搅拌5～10分钟，恒温30℃保持20～30分钟。

进一步，所述步骤C和步骤D之间还包括步骤C’，所述步骤C’中，向搅拌釜内加入氯化镁6～9份和氯化钠5～8份。

优选的，所述步骤B中，搅拌3～5分钟，搅拌的过程中升温至25～30℃。

优选的，所述步骤C中，搅拌3～5分钟，搅拌的过程中升温至30～35℃。

优选的，所述氯化镁和氯化钠加入搅拌釜前先用水溶化搅拌至无晶体状态。经过对比，发现比没有事先溶化搅拌的情况得出的防冻剂的质量更加稳定，混凝土的塌落度保持一个适当的值，既不较大也不较小。混凝土坍落度是在实际施工中用来判断混凝土施工和易性好坏的一个标准，如果坍落度较大容易引起拌和物的离析，如果太小则给施工带来难度。

相对于现有技术，本发明所述的混凝土防冻剂及其制备方法具有以下优势：能显著降低混凝土拌合物的冰点，可以保持混凝土在-20℃下不结冰；具有无毒、无碱、无氨释放、减水合适、混凝土坍落度保持好，凝结时间短、与水泥适应性好，质量稳定，产品环保，使用方便，工艺可靠，操作方便，生产效率高，便于工业化生产等优点，生产过程中不排出任何废水、废气，属于环境友好性绿色产品，调配出的混凝土工作性能好。

具体实施方式

除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。

在说明书和权利要求书中使用的，单数型“一个”和“这个”包括复数参考，除非上下文另有清楚的表述。例如，术语“(一个)细胞”包括复数的细胞，包括其混合物。

所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。

下面结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例1

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂23份、羧甲基纤维素钠2份、聚丙烯酰胺3份、二乙醇胺为1.5份，三异丙醇胺为2.5份、乙酸钠5份、烷基苯磺酸钠1份、亚硝酸钠5份、葡萄糖酸钠5份、尿素28份、消泡剂1份、引气剂2份，氯化镁8份，氯化钠7份，水280份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂23份、羧甲基纤维素钠2份和聚丙烯酰胺3份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌4分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠5份、烷基苯磺酸钠1份、亚硝酸钠5份，再加入50份水，搅拌4分钟，搅拌的过程中升温至30℃；

步骤C，向搅拌釜内加入二乙醇胺为1.5份、三异丙醇胺为2.5份、葡萄糖酸钠5份、消泡剂1份、引气剂2份，再加入100份水，搅拌4分钟，搅拌的过程中升温至35℃；

步骤C’，加入氯化镁8份和氯化钠7份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素28份，再加入80份水，搅拌8分钟，恒温30℃保持30分钟。

实施例2

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂22份、羧甲基纤维素钠3份、聚丙烯酰胺2.5份、二乙醇胺为2份，三异丙醇胺为2份、乙酸钠4份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠6份、葡萄糖酸钠4份、尿素30份、消泡剂2份、引气剂1份，氯化镁8份，氯化钠7份，水300份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂22份、羧甲基纤维素钠3份和聚丙烯酰胺2.5份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌3分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠4份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠6份，再加入50份水，搅拌3分钟，搅拌的过程中升温至25℃；

步骤C，向搅拌釜内加入二乙醇胺为2份、三异丙醇胺为2份、葡萄糖酸钠4份、消泡剂2份、引气剂1份，再加入110份水，搅拌3分钟，搅拌的过程中升温至35℃；

步骤C’，加入氯化镁7份和氯化钠8份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素30份，再加入90份水，搅拌10分钟，恒温30℃保持20分钟。

实施例3

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂24份、羧甲基纤维素钠1.5份、聚丙烯酰胺4份、二乙醇胺为2份，三异丙醇胺为2份、乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份、葡萄糖酸钠6份、尿素35份、消泡剂2份、引气剂1份，氯化镁9份，氯化钠5份，水350份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂24份、羧甲基纤维素钠1.5份和聚丙烯酰胺4份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份，再加入70份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至26℃；

步骤C，向搅拌釜内加入二乙醇胺为2份，三异丙醇胺为2份、葡萄糖酸钠6份、消泡剂2份、引气剂1份，再加入120份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至32℃；

步骤C’，加入氯化镁9份和氯化钠5份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素35份，再加入110份水，搅拌10分钟，恒温30℃保持25分钟。

实施例4

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂25份、羧甲基纤维素钠2份、聚丙烯酰胺3份、二乙醇胺为2份，三乙醇胺为2.5份、乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠6份、葡萄糖酸钠6份、尿素33份、消泡剂2份、引气剂1份，氯化镁9份，氯化钠5份，水350份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂25份、羧甲基纤维素钠2份和聚丙烯酰胺3份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠6份，再加入70份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至26℃；

步骤C，向搅拌釜内加入二乙醇胺为2份，三乙醇胺为2.5份、葡萄糖酸钠6份、消泡剂2份、引气剂1份，再加入120份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至32℃；

步骤C’，加入氯化镁9份和氯化钠5份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素33份，再加入110份水，搅拌10分钟，恒温30℃保持25分钟。

实施例5

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂24份、羧甲基纤维素钠1.5份、聚丙烯酰胺3份、三乙醇胺为2.5份、乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份、葡萄糖酸钠4份、尿素29份、消泡剂2份、引气剂1份，氯化镁9份，氯化钠5份，水350份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂24份、羧甲基纤维素钠1.5份和聚丙烯酰胺3份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份，再加入70份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至26℃；

步骤C，向搅拌釜内加入三乙醇胺为2.5份、葡萄糖酸钠4份、消泡剂2份、引气剂1份，再加入120份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至32℃；

步骤C’，加入氯化镁9份和氯化钠5份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素29份，再加入110份水，搅拌10分钟，恒温30℃保持25分钟。

实施例6

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂20份、羧甲基纤维素钠1.5份、聚丙烯酰胺4份、三异丙醇胺为3份、乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份、葡萄糖酸钠6份、尿素34份、消泡剂2份、引气剂1份，氯化镁9份，氯化钠5份，水350份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂20份、羧甲基纤维素钠1.5份和聚丙烯酰胺4份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份，再加入70份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至26℃；

步骤C，向搅拌釜内加入三异丙醇胺为3份、葡萄糖酸钠6份、消泡剂2份、引气剂1份，再加入120份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至32℃；

步骤C’，加入氯化镁9份和氯化钠5份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素34份，再加入110份水，搅拌10分钟，恒温30℃保持25分钟。

实施例7

一种混凝土防冻剂，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂24份、羧甲基纤维素钠1.5份、聚丙烯酰胺4份、二乙醇胺为3份、乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份、葡萄糖酸钠6份、尿素35份、消泡剂2份、引气剂1份，氯化镁9份，氯化钠5份，水330份。

一种制备混凝土防冻剂的方法，包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂24份、羧甲基纤维素钠1.5份和聚丙烯酰胺4份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠6份、烷基苯磺酸钠1.5份、亚硝酸钠4.5份，再加入50份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至26℃；

步骤C，向搅拌釜内加入二乙醇胺为3份、葡萄糖酸钠6份、消泡剂2份、引气剂1份，再加入120份水，搅拌5分钟，搅拌的过程中升温至32℃；

步骤C’，加入氯化镁9份和氯化钠5份，先用水溶化搅拌至无晶体状态，再加入到搅拌釜内；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素35份，再加入110份水，搅拌10分钟，恒温30℃保持25分钟。

对比例1

采用常规的混凝土防冻剂进行比较，包括如下质量份数的组分：聚羧酸系高性能减水剂30份，三乙醇胺6份，乙酸钠5份，烷基苯磺酸钠1份，水58份。并采用常规的直接将全部的组合用水混合的制备方法。

将实施例1～7的混凝土防冻剂与对比例1的混凝土防冻剂对比，进行性能测试，结果见表1。实施例1～7的混凝土防冻剂对降低混凝土拌合物的冰点更加显著，凝结时间更短，产品更加稳定。

表1防冻剂性能测试结果

由表1可以看出，实施例1～7中的防冻剂的各项标准均优于规定指标。本发明负温养护7天的强度(-7天抗压强度比)达到28天标准养护的21％以上，负温养护7天后转为标准养护28天的强度(-7+28天抗压强度比)达到标准养护的145％以上，混凝土使用寿命更耐久，是一种高性能混凝土防冻剂，可广泛适用于北方冬季施工的钢筋混凝土结构。

测定实施例1～7中的防冻剂的冰点在-20～-30℃，其可在-20～-30℃的低温下工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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。

Claims (10)

1.一种混凝土防冻剂，其特征在于，包括如下质量份数的组分：聚羧酸高性能减水剂20～25份、羧甲基纤维素钠1.5～3份、聚丙烯酰胺2.5～4份、有机醇胺3.5～4.5份、乙酸钠4～6份、烷基苯磺酸钠1～1.5份、亚硝酸钠4.5～6份、葡萄糖酸钠4～6份、尿素25～35份、消泡剂1～2份、引气剂1～2份，水250～350份。

2.根据权利要求1所述的混凝土防冻剂，其特征在于：所述有机醇胺为三乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺的任意一种或任意两种的组合物。

3.根据权利要求1所述的混凝土防冻剂，其特征在于：所述有机醇胺为二乙醇胺与三异丙醇胺的组合物。

4.根据权利要求2所述的混凝土防冻剂，其特征在于：所述二乙醇胺为1.5～2份，三异丙醇胺为2～2.5份。

5.根据权利要求1所述的混凝土防冻剂，其特征在于：还包括氯化钠或氯化镁任意一种或两种的组合物。

6.一种制备权利要求1～5任一项所述的混凝土防冻剂的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤A，将聚羧酸高性能减水剂20～25份、羧甲基纤维素钠1.5～3份和聚丙烯酰胺2.5～4份加入50份水混合，在搅拌釜内搅拌3～5分钟；

步骤B，向搅拌釜内加入乙酸钠4～6份、烷基苯磺酸钠1～1.5份、亚硝酸钠4.5～6份，再加入50份水，搅拌；

步骤C，向搅拌釜内加入有机醇胺3.5～4.5份、葡萄糖酸钠4～6份、消泡剂1～2份、引气剂1～2份，再加入100份水，搅拌；

步骤D，向搅拌釜内加入尿素25～35份、再加入50～150份水，搅拌5～10分钟，恒温30℃保持20～30分钟。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤C和步骤D之间还包括步骤C’，步骤C’中，向搅拌釜内加入氯化镁6～9份和氯化钠5～8份。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤B中，搅拌3～5分钟，搅拌的过程中升温至25～30℃。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤C中，搅拌3～5分钟，搅拌的过程中升温至30～35℃。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述氯化镁和氯化钠加入搅拌釜前先用水溶化搅拌至无晶体状态。