CN107325791A - 一种冰硬度改良剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冰硬度改良剂，尤其涉及一种融雪剂融雪化冰后形成的盐溶液结冰时的冰硬度改良剂。冰硬度改良剂含有以下重量百分比的组分：碳水化合物20％～50％，蛋白质20％～50％，粘结剂30％～50％。该冰硬度改良剂使用浓度为融雪剂质量的1％～10％。本发明的冰硬度改良剂，可以有效降低盐溶液结晶后的硬度，减少路面因冻融循环造成的开裂和剥落，延长道路的使用周期以及减少路面维护的成本。

Description

一种冰硬度改良剂

技术领域

本发明涉及一种冰硬度改良剂，尤其涉及一种用于改善融雪剂融雪化冰后形成的盐溶液结冰时的硬度改良剂，属于化学技术领域。

背景技术

混凝土和沥青路面普通冻融破坏是指在水和冻融循环共同作用下产生的一种破坏，其主要破坏形式为内部微裂纹与表面剥蚀。它是我国东北、西北和华北地区混凝土和沥青路面最常见的破坏。当水结冰时，它将产生约9％的体积膨胀，它是混凝土和沥青受冻破坏的最根本原因。随着潮湿状态下空隙中的水结成冰，将会对周围产生结冰压力。一旦该压力超过混凝土或者沥青的抗拉强度时，将会在空隙中产生微裂纹。连续的冻融循环将具有累积的破坏作用，最终使混凝土或者沥青道路膨胀、开裂、剥蚀和溃散。

近年来，随着融雪盐的广泛使用，出现了混凝土或者沥青路面的早期盐冻破坏。所谓盐冻破坏是指在盐溶液和冻融循环的共同作用下产生的一种破坏，是一种特殊的冻融破坏，其主要形式是表面剥蚀。盐冻破坏的速度远大于普通冻融破坏，在没有采取防治混凝土盐冻破坏技术措施的工程中，一般在经历1～2个冬季的撒盐作用后，混凝土的表面就将出现严重的剥蚀破坏。混凝土和沥青受冻和盐冻破坏的根本原因都是因水溶液结冰将产生结冰膨胀，因此影响混凝土和沥青普通冻融破坏的主要因素同样决定了混凝土盐冻破坏的严重程度。

目前，为了提高混凝土或者沥青路面的抗冻性，研究者尝试了改变混凝土或者沥青的抗渗性，抗压强度等措施，也取得了一定的效果，但是该方法施工要求高，操作复杂，而且无法解决盐冻的根本问题。

发明内容

本发明针对现有技术及应用存在的缺陷，从融雪剂的角度出发，提供了一种冰硬度改良剂，使用时将冰硬度改良剂随着融雪剂一起撒播，通过改善融雪剂融雪化冰后形成的盐溶液的结冰硬度，以减小混凝土和沥青路面的早期盐冻破坏。

本发明提供的冰硬度改良剂，含有以下重量百分比的组分：

碳水化合物 20％～50％

蛋白质 20％～50％

粘结剂 30％～50％

其中：所述的碳水化合物为葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉、纤维素及其衍生物等其中的一种或者几种。

所述的蛋白质为乳清蛋白，大豆蛋白，冰结构蛋白粉，蛋清等其中的一种或者几种。

所述的粘结剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、黄原胶、罗望子胶、聚维酮、瓜尔豆胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇等其中的一种或者几种。

本发明所述冰硬度改良剂用于改善融雪剂融雪化冰后形成的盐溶液的结冰硬度，其应用方法如下：

将融雪剂和本发明冰硬度改良剂一起搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的融雪剂产品，配置成4％的溶液使用，使用时通过改善融雪剂融雪化冰后形成的盐溶液的结冰硬度，进而减小混凝土和沥青路面的早期盐冻破坏。

其中，使用时，冰硬度改良剂的用量为融雪剂质量的1％～10％。

本发明的有益效果：

(1)本发明冰硬度改良剂中蛋白质、碳水化合物和粘结剂这类大而复杂的亲水性分子，不仅能限制水分子的运动，而且阻碍水形成高度有序的六方形结晶，从而减小了溶液结冰时的体积膨胀和结冰硬度，从而能够有效减轻混凝土和沥青路面的冻融破坏。

(2)本发明的冰硬度改良剂添加到融雪剂里，能够降低除冰盐对混凝土和和沥青路面的腐蚀，从而有效减轻路面的盐冻破坏，延长路面的使用周期以及减少路面的维护成本；

(3)本发明的冰硬度改良剂具有良好的生物降解性，使用后不会对土壤和水体造成污染。

(4)本发明的冰硬度改良剂能够增加融雪剂与路面的粘附能力，减少固体融雪剂的使用量，降低成本。

附图说明

图1为盐冻试验方法示意图；

图2为实施例1混凝土剥落实验结果；

图3为实施例3混凝土剥落实验结果；

图4为对比实施例1混凝土剥落实验结果；

图5为对比实施例2混凝土剥落实验结果；

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

实施例1

取96g氯化钠，0.5g磷酸二氢锌，0.5g九水合硅酸二钠，3g水，加入0.8g葡萄糖，0.9g乳清蛋白粉，0.8g罗望子胶搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成质量分数为4％的溶液使用。

实施例2

取96g氯化钠，0.5g磷酸二氢锌，0.5g九水合硅酸二钠，3g水，加入0.5g糖蜜，0.5g蛋清粉，0.2g羧甲基纤维素钠，1.0g海藻酸钠搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成质量分数为4％的溶液使用。

实施例3

取85g二水氯化钙，0.2g钼酸钠，0.5g苯并三氮唑，14.3g水，加入1.3g羟丙基甲基纤维素，1.0g冰结构蛋白粉，1.0g聚维酮搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成质量分数4％的溶液使用。

实施例4

取95g醋酸钙镁盐，1.5g葡萄糖酸钠，3.5g水，加入0.8g蔗糖，1.0g乳清蛋白粉，1.0g羟丙基甲基纤维素搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成质量分数4％的溶液使用。

对比实施例1

空白水样

对比实施例2

取96g氯化钠，0.5g磷酸二氢锌，0.5g九水合硅酸二钠，3g水搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成4％的溶液使用。

对比实施例3

取85g二水氯化钙，0.2g钼酸钠，0.5g苯并三氮唑，14.3g水搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成质量分数4％的溶液使用。

对比实施例4

取95g醋酸钙镁盐，1.5g葡萄糖酸钠，3.5g水搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的高效缓蚀型融雪剂产品，之后配置成质量分数4％的溶液使用。

测试方法及测试结果：

1.结冰硬度的测定

冰硬度的测定采用LBW-D100低温冰硬度试验机进行测定。

冰硬度试验机实验原理

电机带动横梁上压头下降，使冰样与压头、位移传感器接触。随着压力的增加，压头将逐渐压入冰样，位移传感器测出压入深度，压力传感器测出作用在冰上的压力。测出的压力、位移信号传给函数试验机，函数试验机便自动记录下冰的压力与压入深度数据，利用专用软件将该数据导入计算机中进行数据处理。

1.1 冰样制备

将上述实施例和对比实施例的溶液于-20℃冻制24h后备用。

将冰样切磨成正方体，其高度不小于50mm，被测面积不小于40×100mm，被测两端面应加以研磨，使冰样平滑且相互平行(直径50mm的冰样两端面不平行不应超过0.5mm)。

1.2 用读数显微镜读出压膜压头直径，记录压头直径。

1.3 首先开启低温箱，设定温度，低温箱内环境温度到达设定温度并保持温度30分钟保证压头温度降至设定温度后，打开试验机，将冰样置于硬度仪的下压盘上面，启动电机，横梁带动上压头下降，使冰样与压力传感器位移传感器缓慢接触，继续缓慢加载直到冰洋破碎，该点测试完毕，压头返回。

1.4 移动冰样，使两点之间的距离大于10cm，按步骤3操作，作出第二点的曲线。

1.5 从试验机中导出数据，在计算机上进行数据处理。(根据处理的数据画出冰应力应变曲线，并计算冰的硬度。)

1.6 通过硬度测定，其结果见表1。

表1 各实施例及对比实施例对应的压痕深度及硬度

由表1可以看出，本发明的冰硬度改良剂能够有效降低溶液结冰的硬度。

2.混凝土表面剥落量的测定(试件单面浸入法)

2.1 准备工作

混凝土试件成型，相关仪器的准备。

2.2 试验步骤

①在混凝土试件侧面涂抹环氧树脂，放置24h。

②将步骤①中的混凝土试件在室温下水中养护7d。

③将混凝土放入铁制模具内，加入盐溶液，使盐溶液浸入混凝土试件下表面约5mm，如图1所示。

④启动冻融循环试验机。具体参数：循环温度-20～20℃，单个循环周期：6h(冻结时间：3h，融化时间：3h)

⑤在冻融循环16次，30次，45次时，收集溶液中的剥落量碎片。经过滤、干燥后称量，该值即为剥落物的质量。

2.3 试验结果

混凝土冻融循环剥落量的结果见表2。

表2 混凝土冻融循环剥落量

由上表结合图2～图5可以看出，本发明的冰硬度改良剂能够有效降低结冰导致的混凝土路面的表面剥蚀，尤其是显著改善了融雪剂使用后冻融循环下混凝土路面的表面剥蚀。

Claims (6)

1.一种冰硬度改良剂，其特征在于：所述冰硬度改良剂按重量百分比其组成如下：

碳水化合物 20％～50％

蛋白质 20％～50％

粘结剂 30％～50％。

2.如权利要求1所述的冰硬度改良剂，其特征在于：所述的碳水化合物为葡萄糖、蔗糖、糖蜜、淀粉、纤维素及其衍生物中的一种或者几种。

3.如权利要求1所述的冰硬度改良剂，其特征在于：所述的蛋白质为乳清蛋白，大豆蛋白，冰结构蛋白粉，蛋清中的一种或者几种。

4.如权利要求1所述的冰硬度改良剂，其特征在于：所述的粘结剂为羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、黄原胶、罗望子胶、聚维酮、瓜尔豆胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇中的一种或者几种。

5.如权利要求1所述的冰硬度改良剂的应用，其特征在于：所述冰硬度改良剂用于改善融雪剂融雪化冰后形成的盐溶液的结冰硬度，其应用方法如下：

将融雪剂和硬度改良剂一起搅拌均匀后，经对辊造粒机造粒后得到具有冰硬度改良效果的融雪剂产品，配置成4％的溶液使用。

6.如权利要求5所述的冰硬度改良剂的应用，其特征在于：所述的冰硬度改良剂的用量为融雪剂重量的1％～10％。