CN108164179A - 一种适用于超低温环境的水泥混凝土防冻剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于超低温环境的水泥混凝土防冻剂，其特征在于其原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：快硬促强组分：防冻组分：抗冻组分：矿物减水组分＝(60～90％)：(10～40％)：(0.1～3％)：(0.1～5％)。本发明的防冻剂可有效促进水泥的早期水化速率、降低新拌混凝土液相冰点、引入大量微细气泡，从而增加混凝土的早期强度，缩短混凝土达到受冻临界强度养护时间，改善混凝土的冻胀应力，是一种高效、低碱、无氯的多功能型防冻剂，适用于‑10℃及更低温度下水泥混凝土的配制和施工。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土外加剂应用领域，具体涉及一种适用于超低温环境的水泥混凝土防冻剂。
背景技术
在我国“三北”地区，冬季持续时间长，工程建设期缩短，当气温低于0℃时，负温下混凝土拌合水的冻结不但会使水泥水化停滞，同时水结冰产生的体积膨胀会导致混凝土水化产物结构形成损伤。为了避免混凝土早期冻害带来的不利影响，解决冬季施工安全隐患问题一般采取加热混凝土浇筑区域、加热原材料、使用保护性的隔热层、添加防冻剂促进水泥水化和早期强度增长等方法，而掺加混凝土防冻剂是最为简单有效的方法之一。掺加防冻剂不仅减少了加热原材料和增大胶凝材料用量的成本，还使得现浇混凝土能够在负温下浇筑脱模，加速了工程进程，减少了工程造价。
目前市场上的防冻剂大致可分为如下四类：第一类是氯盐类，仅论早强作用氯盐类水泥水化促进材料是早强效果最显著的一类材料，但氯盐类材料自身固有的氯离子能够加速钢筋的锈蚀弊端限制了其在工程中的应用；第二类是氯盐阻锈类，该类防冻组分除了具有氯盐的综合效果，还具有阻止钢筋锈蚀的作用，但是阻锈成分掺量增大容易造成碱集料反应；第三类是无氯盐类，如硝酸盐类、硫酸盐类以及氨水，硝酸盐类以及硫酸盐类掺量增大同样会引起碱集料反应，从而降低混凝土的耐久性，氨水会向空气中释放氨气，污染室内环境，威胁人体健康；第四类是有机类，如低碳醇、烷基醇胺、尿素，低碳醇、烷基醇胺在实际工程应用中由于掺量很小最佳掺量不易准确掌握，若掺量过大，反而会造成混凝土的缓凝，尿素同样会向空气中释放氨气，对人体健康造成威胁。另外，现存防冻剂大都仅适用于-10℃以上环境温度的施工，且在浇筑完成后还需一段时间的保温养护措施，在-10℃以下使用时效果较差，早期强度发展缓慢。因此，解决现有混凝土防冻剂存在的问题，研制绿色、高性能且适用于-10℃以下超低温的水泥混凝土防冻剂对混凝土工程具有重要的现实意义。
申请号为CN201410609430.3的中国专利，公开了一种混凝土防冻剂，其防冻组分为硝酸盐和氯化钾，硝酸盐是易爆管制物品，大量使用存在安全隐患，且该防冻剂在混凝土中掺量过高会导致混凝土中氯离子含量增大，导致钢筋锈蚀。申请号为CN201510487431.X的中国专利，公开了一种混凝土防冻剂，该防冻剂中含有3％～6％的硫酸钠，在混凝土中掺量过高会导致混凝土中硫酸根离子含量增大，导致硫酸盐侵蚀。
发明内容
本发明提供了一种制备工艺简单、高效、低碱、无氯，且适用于-10℃以下超低温的水泥混凝土防冻剂。
本发明的技术方案为：一种水泥混凝土防冻剂，其原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
所述快硬促强组分为快硬胶凝组分与晶种组分的混合物，其中快硬胶凝组分为超细水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥、磷酸盐水泥、碱激发水泥中的一种或两种以上组合物，晶种组分为磨细水泥水化产区、水化硅酸钙、钙矾石、蒸压硅质尾矿砂、石灰石中的一种或两种以上组合物，快硬促强组分与晶种组分的质量比为(5～30)：1。
所述防冻组分为无机防冻组分与有机防冻组分的混合物，其中无机防冻组分为硫氰酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钙、碳酸钠、碳酸锂中的一种或两种以上组合物，有机防冻组分为乙酸钠、甲酸钙、丙烯酰胺中的一种或两种以上组合物，无机防冻组分与有机防冻组分的质量比为(1～15)：1。
所述抗冻组分为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚中的一种或两种以上组合物。
所述矿物减水组分为玻璃微珠、超细石灰石粉、超细矿渣粉中的一种或两种以上组合物。本发明的机理：
(1)本发明创造性的在混凝土防冻剂中引入快硬水泥与晶种组分的混合物作为快硬早强组分。通过快硬早强组分的引入，可以达到以下效果：①引入快硬早强组分有助于防冻组分、抗冻组分、矿物减水组分均匀分散，从而提高防冻剂的均一性；②引入快硬早强组分可以削弱混凝土性能对防冻剂称量精度的敏感性，放宽防冻剂称量精度要求；③通过快硬水泥的引入，可以达到以下效果：超细水泥颗粒粒度较小，不足普通水泥的一半，与水接触面积大，水化反应迅速；硫铝酸盐水泥、高铝水泥、磷酸盐水泥中的3CaO·3Al2O3·CaSO4、CA、CA2以及AlPO4能够与水泥熟料以及水快速反应生成钙钒石相和铝胶，致使混凝土早期强度发展迅速；碱激发水泥能够激发混凝土体系中矿物掺和料的碱活性，从而提高矿物掺和料的早期水化速率；④晶种组分本身与水泥水化产物的组成与结构基本一致，使得水化产物在晶种表面湿润角极小，成核势垒大幅降低，从而缩短成核过程，促进水泥水化。
(2)本发明以硫氰酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钙、乙酸钠、甲酸钙、碳酸钠、碳酸锂、丙烯酰胺作为防冻组分。通过硫氰酸钠、亚硝酸钠、乙酸钠、碳酸钠、碳酸锂的引入，可以达到以下效果：①降低液相冰点；②增大C3S、C2S的溶解度，加快水泥水化反应速率。通过亚硝酸钙、甲酸钙的引入，可以达到以下效果：①降低液相的冰点；②同时能通过钙离子的成核作用促进水化产物结晶，从而加快水泥水化反应。
(3)本发明创新性的在水泥混凝土防冻剂中引入纤维素醚作为抗冻组分，通过纤维素醚的引入，可以达到以下效果：①切割、封闭混凝土内的连通孔道(有害孔道)，减轻冻胀时的裂纹扩展；②引入的大量均匀细小气泡起到膨胀“缓冲器”的作用，吸收冰晶膨胀应力，减轻冻害；③提高混凝土体系中液态物质的粘度，从而提高混凝土的均一性，使得混凝土更加密实。
(4)本发明创新性的在水泥混凝土防冻剂中引入矿物减水剂，通过矿物减水组分的引入，可以达到以下效果：①减少单方拌合水用量，从而减少游离水总量，从根本上减少可冻冰的含量，消除冻胀内因；②通过减水组分的分散作用，释放包裹水，消除劣质水泡，使粗大冰晶转化为细小冰晶，优化水泥水化环境，减轻胀冻压力；③相比于聚羧酸、萘系等常用减水剂，矿物减水组分与不同种类矿物掺和料具有更佳的相容性。
本发明的有益效果：
(1)生产过程简单易行，成本低，适合工业化生产。
(2)本发明混凝土防冻剂具有低碱、无氯、无硫酸盐、无氨气释放的特点，在混凝土中使用具有极高的环保应用价值及防止碱骨料反应、钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀，提高混凝土耐久性的价值。
(3)本发明的防冻剂降低冰点效应明显且可以有效促进水泥的早期水化速率，增加混凝土的早期强度，降低混凝土内部的总孔隙率，从而有效提高混凝土的低温力学性能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的具体说明，这些实施实例仅限于解释说明本发明，而不限制本发明的范围。
实施例1：混凝土防冻剂原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
本实施方式中防冻剂掺量为胶凝材料总量的3％时，-10℃条件下，混凝土的抗压强度比、28d收缩率比、渗透高度比、50次冻融强度损失率比可以达到JC 475-2004《混凝土防冻剂》中粉体防冻剂相关要求。
实施例2：混凝土防冻剂原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
本实施方式中防冻剂掺量为胶凝材料总量的3.5％时，-15℃条件下，混凝土的抗压强度比、28d收缩率比、渗透高度比、50次冻融强度损失率比可以达到JC 475-2004《混凝土防冻剂》中粉体防冻剂相关要求。
实施例3：混凝土防冻剂原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
本实施方式中防冻剂掺量为胶凝材料总量的6％时，-20℃条件下，混凝土的抗压强度比、28d收缩率比、渗透高度比、50次冻融强度损失率比可以达到JC 475-2004《混凝土防冻剂》中粉体防冻剂相关要求。
实施例4：混凝土防冻剂原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
本实施方式中防冻剂掺量为胶凝材料总量的3％时，-10℃条件下，混凝土的抗压强度比、28d收缩率比、渗透高度比、50次冻融强度损失率比可以达到JC 475-2004《混凝土防冻剂》中粉体防冻剂相关要求。
实施例5：混凝土防冻剂原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
本实施方式中防冻剂掺量为胶凝材料总量的4％时，-15℃条件下，混凝土的抗压强度比、28d收缩率比、渗透高度比、50次冻融强度损失率比可以达到JC 475-2004《混凝土防冻剂》中粉体防冻剂相关要求。
实施例6：混凝土防冻剂原材料组分及各组分占原材料总量的质量百分比分别为：
本实施方式中防冻剂掺量为胶凝材料总量的6％时，-20℃条件下，混凝土的抗压强度比、28d收缩率比、渗透高度比、50次冻融强度损失率比可以达到JC 475-2004《混凝土防冻剂》中粉体防冻剂相关要求。
Claims (6)
1.一种适用于超低温环境的水泥混凝土防冻剂，其特征在于：所述防冻剂由快硬促强组分、防冻组分、抗冻组分、矿物减水组分按照一定比例混合而成，各组分占总质量的百分比为：快硬促强组分60～90％、防冻组分10～40％、抗冻组分0.1～3％、矿物减水组分0.1～5％。
2.根据权利要求1所述的水泥混凝土防冻剂，其特征在于：所述快硬促强组分为快硬胶凝组分与晶种组分的混合物，其中快硬胶凝组分为超细水泥、硫铝酸盐水泥、高铝水泥、磷酸盐水泥、碱激发水泥中的一种或两种以上组合物，晶种组分为磨细水泥水化产区、水化硅酸钙、钙矾石、蒸压硅质尾矿砂、石灰石中的一种或两种以上组合物，快硬促强组分与晶种组分的质量比为(5～30)：1。
3.根据权利要求1所述的水泥混凝土防冻剂，其特征在于：所述防冻组分为无机防冻组分与有机防冻组分的混合物，其中无机防冻组分为硫氰酸钠、亚硝酸钠、亚硝酸钙、碳酸钠、碳酸锂中的一种或两种以上组合物，有机防冻组分为乙酸钠、甲酸钙、丙烯酰胺中的一种或两种以上组合物，无机防冻组分与有机防冻组分的质量比为(1～15)：1。
4.根据权利要求1所述的水泥混凝土防冻剂，其特征在于：所述抗冻组分为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚中的一种或两种以上组合物。
5.根据权利要求1所述的水泥混凝土防冻剂，其特征在于：所述矿物减水组分为玻璃微珠、超细石灰石粉、超细矿渣粉中的一种或两种以上组合物。
6.根据权利要求1所述的水泥混凝土防冻剂，其制备方法为：按质量配比称取各原材料并加入到搅拌速率为75rpm的搅拌锅中匀速搅拌30min，搅拌均匀后用装袋机将上述混合物用分装袋包装即可。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109369055A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 中耕耘成建筑科技(江苏)有限公司 | 一种复合型早强剂以及利用该早强剂制备的自密实混凝土 |
| CN110194607A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-09-03 | 江苏昕宇药业有限公司 | 一种新型水泥添加剂 |
| CN111170682A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种用于铁路隧道衬砌的自充填混凝土 |
| CN113831045A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-24 | 中冶武汉冶金建筑研究院有限公司 | 一种低温水泥基材料强度诱导剂 |
| CN113979710A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-01-28 | 黑龙江省公路建设中心 | 一种适用于高寒地区的抗腐蚀混凝土及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5346550A (en) * | 1992-02-05 | 1994-09-13 | Halliburton Company | Low temperature well cementing compositions and methods |
| CN101182000A (zh) * | 2007-11-21 | 2008-05-21 | 哈尔滨工业大学 | 水化硅酸钙及其制备方法和含水化硅酸钙的混凝土防冻剂 |
| CN106587710A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-04-26 | 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 | 一种混凝土防冻剂 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5346550A (en) * | 1992-02-05 | 1994-09-13 | Halliburton Company | Low temperature well cementing compositions and methods |
| CN101182000A (zh) * | 2007-11-21 | 2008-05-21 | 哈尔滨工业大学 | 水化硅酸钙及其制备方法和含水化硅酸钙的混凝土防冻剂 |
| CN106587710A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-04-26 | 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所 | 一种混凝土防冻剂 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 孙家瑛: "《道路与桥梁工程材料》", 28 February 2015, 重庆大学出版社 * |
| 沈春林等: "《预拌砂浆的生产与施工》", 31 August 2015, 中国建材工业出版社 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111170682A (zh) * | 2018-11-13 | 2020-05-19 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种用于铁路隧道衬砌的自充填混凝土 |
| CN109369055A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 中耕耘成建筑科技(江苏)有限公司 | 一种复合型早强剂以及利用该早强剂制备的自密实混凝土 |
| CN109369055B (zh) * | 2018-11-22 | 2022-01-21 | 中耕耘成建筑科技(江苏)有限公司 | 一种复合型早强剂以及利用该早强剂制备的自密实混凝土 |
| CN110194607A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-09-03 | 江苏昕宇药业有限公司 | 一种新型水泥添加剂 |
| CN113831045A (zh) * | 2021-08-24 | 2021-12-24 | 中冶武汉冶金建筑研究院有限公司 | 一种低温水泥基材料强度诱导剂 |
| CN113979710A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-01-28 | 黑龙江省公路建设中心 | 一种适用于高寒地区的抗腐蚀混凝土及其制备方法 |
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Address after: 100081 Beijing city Haidian District Daliushu Road No. 2 Applicant after: Railway Construction Research Institute of China Railway Research Institute Group Co., Ltd. Applicant after: China Railway Scientific Research Institute Group Co., Ltd. Address before: 100081 Beijing city Haidian District Daliushu Road No. 2 Applicant before: Railway Construction Institute of China Academy of Railway Sciences Applicant before: China Academy of Railway Sciences |
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