CN106396458A - 一种高效的复合型混凝土抗冻剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的复合型混凝土抗冻剂及其制备方法，涉及混凝土抗冻剂，所述混凝土抗冻剂由木质磺酸盐、硫酸钠、硅酸盐、三乙醇胺、氯化铵、β‑萘磺酸盐甲醛缩合物、葡萄糖月桂酸酯、N‑月桂酰肌氨酸钠、pH调节剂、低分子醇、水组成，本发明的抗冻剂具有减水率合适、混凝土经时损失小，凝结时间短，与水泥适应性好，能显著提高混凝土早期强度，保证混凝土正常、稳定生产，使混凝土具备良好的防冻效果，且抗冻剂的生产工艺简单，生产成本低廉。

Description

一种高效的复合型混凝土抗冻剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土抗冻剂技术领域，具体涉及一种高效的复合型混凝土抗冻剂及其制备方法。

背景技术

自19世纪20年代波特兰水泥问世以来，混凝土材料及其应用技术不断得到发展。混凝土现已成为现代土木工程中用量最大、用途最广的建筑材料。如果能根据使用环境对混凝土正确地设计，同时按要求进行施工和养护，混凝土将是一种很耐久的结构材料，其使用寿命可达百年甚至更久。然而，冻融循环作用是世界寒冷地区，特别是严寒地区混凝土破坏的主要原因之一，大多发生在大坝、道路、水池、发电站冷却塔等与水接触的建筑物。过去由于对混凝土冻融破坏问题重视不够，国内外都出现了相当多的混凝土结构因受冻融循环作用而过早破坏的实例。随着混凝土技术的不断发展，人们通过研究发现，在混凝土中掺入引气剂可有效改善混凝土的抗冻性。目前，用于提高混凝土抗冻性的引气剂类型主要有木质树脂盐类、松香早和松香热聚物、皂素类和烷基芳基磺酸盐类。上述引气型抗冻剂虽然可有效提高混凝土的抗冻性，但它们引入的微小气泡在搅拌、运输和浇筑的过程中均不可避免地会出现损失，即通常所说的含气量损伤问题。含气量损失问题使得硬化后混凝土的真实含气量难以设计或控制，混凝土的真实含气量过高，会降低混凝土的强度；含气量过低，难以达到预期的抗冻性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效的复合型混凝土抗冻剂及其制备方法，将它加入到冬季施工的混凝土中，不仅提高了混凝土早期防冻能力，还促进早期混凝土浆体结构的形成，提高了混凝土后期强度。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高效的复合型混凝土抗冻剂，由以下重量份的物质组成：木质磺酸盐30～40份、硫酸钠20～30份、硅酸盐15～25份、三乙醇胺5～10份、氯化铵5～15份、β-萘磺酸盐甲醛缩合物2～10份、葡萄糖月桂酸酯3～8份、N-月桂酰肌氨酸钠1～5份、pH调节剂0.1～0.5份、低分子醇15～30份、水50～100份。

优选的，所述高效的复合型混凝土抗冻剂，由以下重量份的物质组成：木质磺酸盐30份、硫酸钠20份、硅酸盐20份、三乙醇胺8份、氯化铵8份、β-萘磺酸盐甲醛缩合物6份、葡萄糖月桂酸酯5份、N-月桂酰肌氨酸钠3份、pH调节剂0.2份、低分子醇25份、水60份。

优选的，所述高效的复合型混凝土抗冻剂，由以下重量份的物质组成：木质磺酸盐32份、硫酸钠25份、硅酸盐18份、三乙醇胺10份、氯化铵6份、β-萘磺酸盐甲醛缩合物8份、葡萄糖月桂酸酯3份、N-月桂酰肌氨酸钠3份、pH调节剂0.2份、低分子醇20份、水80份。

优选的，所述低分子醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇的任意组合物。

优选的，所述pH调节剂为石灰、碳酸钠、二氧化硫、苛性钠的一种或多种。

一种高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水升温至60～80℃，搅拌均匀后，加入β-萘磺酸盐甲醛缩合物、葡萄糖月桂酸酯、N-月桂酰肌氨酸钠，继续搅拌15～30min，得到混合体系A；

(2)将混合体系A的温度降至30～50℃，在搅拌的条件下，加入木质磺酸盐、硫酸钠、硅酸盐、氯化铵、三乙醇胺，混合均匀后，放入烘箱中在70～80℃烘30～60min，得到混合体系B；

(3)在混合体系B中加入低分子醇，研磨20～30min，然后加入pH调节剂调节pH至12～13。

优选的，所述混凝土抗冻剂在混凝土中的添加量为3～8wt％。

本发明的有益效果：本发明通过合理调配各组分的含量，使抗冻剂的防冻效果明显，显著降低混凝土内部水的冰点，使混凝土在负温下能够继续水化，在-20℃～0℃下不结冰、无沉淀；改善混凝土的孔结构，使混凝土受冻后不能产生负压水的流动；提高混凝土的结构强度，使其在受冻时有一定的强度能抵抗外来的破坏应力。本发明的抗冻剂具有减水率合适、混凝土经时损失小，凝结时间短，与水泥适应性好，能显著提高混凝土早期强度，保证混凝土正常、稳定生产，使混凝土具备良好的防冻效果，且抗冻剂的生产工艺简单，生产成本低廉。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将60份水升温至60℃，搅拌均匀后，加入6份β-萘磺酸盐甲醛缩合物、5份葡萄糖月桂酸酯、3份N-月桂酰肌氨酸钠，继续搅拌15～30min，得到混合体系A；

(2)将混合体系A的温度降至40℃，在搅拌的条件下，加入30份木质磺酸盐、20份硫酸钠、20份硅酸盐、8份氯化铵、8份三乙醇胺，混合均匀后，放入烘箱中在80℃烘30min，得到混合体系B；

(3)在混合体系B中加入10份丙醇、15份异丙醇，研磨20～30min，然后加入0.1份碳酸钠、0.1份苛性钠调节pH至12～13。

实施例2：

一种高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将80份水升温至80℃，搅拌均匀后，加入8份β-萘磺酸盐甲醛缩合物、3份葡萄糖月桂酸酯、3份N-月桂酰肌氨酸钠，继续搅拌15～30min，得到混合体系A；

(2)将混合体系A的温度降至40℃，在搅拌的条件下，加入32份木质磺酸盐、25份硫酸钠、18份硅酸盐、6份氯化铵、10份三乙醇胺，混合均匀后，放入烘箱中在80℃烘35min，得到混合体系B；

(3)在混合体系B中加入15份乙二醇、5份乙醇，研磨20～30min，然后加入0.2份石灰、0.1份碳酸钠调节pH至12～13。

实施例3：

一种高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将50份水升温至60℃，搅拌均匀后，加入10份β-萘磺酸盐甲醛缩合物、3份葡萄糖月桂酸酯、1份N-月桂酰肌氨酸钠，继续搅拌15～30min，得到混合体系A；

(2)将混合体系A的温度降至50℃，在搅拌的条件下，加入40份木质磺酸盐、30份硫酸钠、15份硅酸盐、15份氯化铵、5份三乙醇胺，混合均匀后，放入烘箱中在70℃烘30min，得到混合体系B；

(3)在混合体系B中加入10丙三醇、5份甲醇，研磨20～30min，然后加入0.1份苛性钠调节pH至12～13。

实施例4：

一种高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将100份水升温至80℃，搅拌均匀后，加入2份β-萘磺酸盐甲醛缩合物、8份葡萄糖月桂酸酯、5份N-月桂酰肌氨酸钠，继续搅拌15～30min，得到混合体系A；

(2)将混合体系A的温度降至30℃，在搅拌的条件下，加入35份木质磺酸盐、25份硫酸钠、25份硅酸盐、5份氯化铵、8份三乙醇胺，混合均匀后，放入烘箱中在70℃烘60min，得到混合体系B；

(3)在混合体系B中加入30份乙醇，研磨20～30min，然后加入0.1份二氧化硫、0.4份苛性钠调节pH至12～13。

实验部分：

根据相关国家标准进行检测实施例1～4中抗冻剂混凝土的物理性能，其中抗冻剂在混凝土中的添加量为3～8wt％。

表1：本发明中高效的复合型混凝土抗冻剂的性能测试

	0℃有无结冰	-10℃有无结冰	-20℃有无结冰	减水率％	凝结时间h
						实施例1	无	无	无	18.5	4.9
实施例2	无	无	无	17.2	5.5
						实施例3	无	无	有	19.4	6.2
实施例4	无	无	无	18.1	6.0
						无抗冻剂	有	有	有	-	7.5

表2：添加抗冻剂后混凝土的强度测试

	-7d(MPa)	-7d+28d(MPa)	28d(MPa)	-7+56d(MPa)
					实施例1	7.8	58.6	65.5	64.3
实施例2	8.1	65.7	70.2	72.6
					实施例3	6.8	48.5	54.9	56.2
实施例4	7.2	52.9	58.3	60.4
					无抗冻剂	0.6	7.3	38.5	14.6

综上，本发明实施例具有如下有益效果：本发明的抗冻剂具有减水率合适、混凝土经时损失小，凝结时间短，与水泥适应性好，能显著提高混凝土早期强度，保证混凝土正常、稳定生产，使混凝土具备良好的防冻效果，且抗冻剂的生产工艺简单，生产成本低廉。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高效的复合型混凝土抗冻剂，其特征在于，由以下重量份的物质组成：木质磺酸盐30～40份、硫酸钠20～30份、硅酸盐15～25份、三乙醇胺5～10份、氯化铵5～15份、β-萘磺酸盐甲醛缩合物2～10份、葡萄糖月桂酸酯3～8份、N-月桂酰肌氨酸钠1～5份、pH调节剂0.1～0.5份、低分子醇15～30份、水50～100份。

2.如权利要求1所述的高效的复合型混凝土抗冻剂，其特征在于，由以下重量份的物质组成：木质磺酸盐30份、硫酸钠20份、硅酸盐20份、三乙醇胺8份、氯化铵8份、β-萘磺酸盐甲醛缩合物6份、葡萄糖月桂酸酯5份、N-月桂酰肌氨酸钠3份、pH调节剂0.2份、低分子醇25份、水60份。

3.如权利要求1所述的高效的复合型混凝土抗冻剂，其特征在于，由以下重量份的物质组成：木质磺酸盐32份、硫酸钠25份、硅酸盐18份、三乙醇胺10份、氯化铵6份、β-萘磺酸盐甲醛缩合物8份、葡萄糖月桂酸酯3份、N-月桂酰肌氨酸钠3份、pH调节剂0.2份、低分子醇20份、水80份。

4.如权利要求1所述的高效的复合型混凝土抗冻剂，其特征在于，所述低分子醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇的任意组合物。

5.如权利要求1所述的高效的复合型混凝土抗冻剂，其特征在于，所述pH调节剂为石灰、碳酸钠、二氧化硫、苛性钠的一种或多种。

6.一种如权利要求1～5任一所述的高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将水升温至60～80℃，搅拌均匀后，加入β-萘磺酸盐甲醛缩合物、葡萄糖月桂酸酯、N-月桂酰肌氨酸钠，继续搅拌15～30min，得到混合体系A；

(2)将混合体系A的温度降至30～50℃，在搅拌的条件下，加入木质磺酸盐、硫酸钠、硅酸盐、氯化铵、三乙醇胺，混合均匀后，放入烘箱中在70～80℃烘30～60min，得到混合体系B；

(3)在混合体系B中加入低分子醇，研磨20～30min，然后加入pH调节剂调节pH至12～13。

7.如权利要求6所述的高效的复合型混凝土抗冻剂的制备方法，其特征在于，所述混凝土抗冻剂在混凝土中的添加量为3～8wt％。