CN109665767A - 自密实抗冻融混凝土及其制备方法 - Google Patents

自密实抗冻融混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自密实抗冻融混凝土及其制备方法。自密实抗冻融混凝土包含以下重量份的组分：290‑360份水泥、15.5‑25.5份外加剂、130‑180份矿物掺合料、250‑320份细骨料、500‑700份粗骨料、80‑120份粉煤灰、180‑240份水、8.6‑12.8份减水剂、10‑15份粘合剂、10‑20份木质素纤维；所述外加剂为质量比为1:2‑3:0.7‑1的防冻剂、引气剂和膨胀剂；其制备方法为：制备第一混合物；制备第二混合物；制备成品。本发明的自密实抗冻融混凝土具有和易性好，不易泌水、离析，且抗冻融性能强的优点。

Description

自密实抗冻融混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种自密实抗冻融混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是现代土木建筑工程中不可缺少的重要工程材料。而自密实混凝土又是高性能混凝土的一种，它的拌和物具有很高的流动性而不离析、不泌水，可不经振捣而自行流平，并充满模型和包裹钢筋；其坍落度经时损失小。由于自密实混凝土水泥用量低，废渣利用率大，施工性能好，从而可节利废，节省人力物力，加快施工进度，降低混凝土综合造价，并能解决浇筑混凝土扰民的问题，尤其是用于难以浇筑，甚至无法浇筑的部位，异形部位，可避免出现由于振捣不足而造成的蜂窝、麻面甚至空洞的混凝土质量缺陷。
现有技术中，申请号为CN201010543987.3的中国发明专利文件中公开了一种自密实混凝土，由以下成分按比配制而成：水泥280kg/m3、掺合料175kg/m3、外加剂8.2kg/m3、水洗特细砂230kg/m3、中砂645kg/m3、石子900kg/m3、用水量146kg/m3，其中所述的外加剂为6.6kg/m3的聚羧酸高效减水剂和1.6kg/m3的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂的复合物。
现有的这种自密实混凝土虽降低了水泥和胶凝材料的用量，综合利用了废弃物，降低混凝土的加工成本，而且加入的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂增加了混凝土的防冻性，但是脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂只能用作固定温度-5℃的防冻剂，当本案中制备的混凝土在小于-5℃的环境下时，则防冻融效果不好，使得混凝土易出现裂缝和细纹。
因此，如何制备出具有优异防冻融性能的自密实混凝土是需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种自密实抗冻融混凝土，其具有和易性好，不易泌水、离析，且抗冻融性能强的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，其具有制备出的混凝土具有和易性好、不易泌水离析，且抗冻融性能强的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种自密实抗冻融混凝土，包含以下重量份的组分：290-360份水泥、15.5-25.5份外加剂、130-180份矿物掺合料、250-320份细骨料、500-700份粗骨料、80-120份粉煤灰、180-240份水、8.6-12.8份减水剂、10-15份粘合剂、10-20份木质素纤维；所述粗骨料包括粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的两种碎石，其中5-10mm的碎石和10-20mm的碎石的质量比为2-3:1，所述细骨料为中砂，细度模数为2.5-3.0，堆积密度为1.60-1.65g/cm3，含泥量为0.6-0.9％；
所述外加剂为质量比为1:2-3:0.7-1的防冻剂、引气剂和膨胀剂。
通过采用上述技术方案，将粗骨料、细骨料、水泥以及外加剂的用量进行精确配合，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，增大混凝土的流动性，同时加入的粘合剂，使得混凝土浆体具有足够的塑性粘度，令细骨料悬浮于水泥浆体中，防止出现离析和泌水问题，能够具有良好的流动性，以形成密室且均匀的凝胶结构；其中矿物掺合料不仅能够提高混凝土的流变性能，提高塑性粘度，还能够提高浆体的浆-固比，改善混凝土的和易性，使得混凝土的匀质性得到改善，并减少粗骨料和细骨料颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的流动性能；且粗骨料粒径不超过20mm，选用细度模数为2.5-3.0的细砂，有助于改善混凝土强度，提高混凝土的粘聚性和流动性；粉煤灰对混凝土的抗冻性能有明显的改善作用，随着抗冻循环次数的额增加，混凝土的受拉性能和变形性能保持不变；
使用质量比为1:2-3:0.7-1的防冻剂、引气剂和膨胀剂能够相互配合，提高混凝土的抗冻融性能，因为引气剂能够使混凝土内形成连通的孔道，吸收冰晶膨胀应力，减少混凝土冻胀时的裂纹扩展，防冻剂使得混凝土中含水量减少，冰晶较为分散且脆弱，降低冻胀时的膨胀应力，从而降低混凝土的裂纹；引气剂与膨胀剂配合使用，能够减少混凝土的收缩，提高混凝土的抗裂能力，改善浆体的和易性，避免混凝土在低温凝结时产生裂纹和细缝，改善混凝土外观质量，同时引气剂与磨细矿渣复合使用，也能够显著提高混凝土的抗冻性，引气剂因使混凝土内部产生孔道，以至于混凝土的强度所有降低，而减水剂与引气剂相互配合下，能够提高混凝土的强度；木质素纤维作为增稠剂，能够增加混凝土粘度，提高混凝土抗离析能力。
进一步地，所述防冻剂包含以下重量份的物质：20-30份橡胶粉、10-15份聚乙烯醇、5-10份钢纤维、5-10份水镁石纤维、10-15份乙二醇、5-10份甲酸钠、5-10份质量分数为45-50％的醋酸钾、10-15份硝酸钠、5-10份硫代硫酸钠、5-10份硫氰化钾、50-80份水。
通过采用上述技术方案，由于橡胶颗粒的表面粗糙，在搅拌过程中，容易在浆体中引入空气，而引入的空气不利于混凝土的强度和耐磨性，而减水剂对水镁石纤维具有良好的分散作用，当防冻剂加入到混凝土中时，水镁石纤维在混凝土中较为稳定，且界面粘接性好，在混凝土中能够起到增强和增韧的作用，同时钢纤维在混凝土中分布均匀且乱向，形成三维网络，有效抑制混凝土的早期干缩裂缝和离析裂缝的产生，且能够缓解冻融过程中产生的膨胀应力，提高混凝土的抗裂能力，同时钢纤维能够增加混凝土强度，橡胶粉较为均匀的分布在混凝土内部，当混凝土内部的水分结成冰时，体积膨胀，具有弹性的橡胶粉能够为膨胀的冰块提供空间，橡胶粉自身收到压缩，当冰块融化时，橡胶粉在自身弹力的作用下，恢复原本状态，限制集中应力，产生微小裂缝的扩展和延伸；其中乙二醇、醋酸钾、甲酸钠具有降低水的冰点的作用，防止混凝土中水分结冰，减少水分结冰过程中的膨胀应力对混凝土造成裂缝扩展。
进一步地，所述防冻剂的制备方法如下：
(1)将水、聚乙烯醇、甲酸钠、硫氰化钾、硫代硫酸钠依次加入反应釜中，将反应器的温度控制为95-100℃，搅拌60-80min；
(2)再把温度降至60-65℃，依次加入乙二醇、醋酸钾和硝酸钠，搅拌100-120min；
(3)最后加入依次加入橡胶粉、钢纤维和水镁石纤维，搅拌40-60min。
通过采用上述技术方案，首先对甲酸钠、硫氰化钾和聚乙烯醇进行溶解，在加入乙二醇、醋酸钾和硝酸钠进行混合，最后加入橡胶粉、钢纤维和水镁石纤维，使得防冻剂混合均匀，性能较佳。
进一步地，所述橡胶粉的粒径为0.25-0.35mm，表观密度为1300-1400kg/m3，堆积密度为650-680kg/m3。
通过采用上述技术方案，因引气剂所引气泡的直径为0.025-0.25mm，橡胶粉的粒径大于引气剂引出的气泡的直径，且粒径较小的橡胶粉能够作为固体引气剂使用，能够引入大量的微小且不连通的气泡，在混凝土硬化后，可以缓解冻融过程中的冰胀压力和毛细孔的渗透压力，从而提高混凝土的抗冻融能力，防止因添加橡胶粉颗粒较大，导致橡胶粉的吸水率比混凝土大，导致的混凝土饱水度较大，抗冻性能降低。
进一步地，所述矿物掺合料包括15-20份石粉、5-10份磨细矿渣和5-10份硅灰；其中石粉的粒径为0.1-0.12mm。
通过采用上述技术方案，石粉和磨细矿渣均能够改善和保持混凝土的工作性能，磨细矿渣还能够提高混凝土的耐久性，硅灰能够改善混凝土的流变性和抗离析能力，提高硬化后混凝土的强度和耐久性。
进一步地，所述减水剂为质量比为1:2-3的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂和萘系减水剂。
通过采用上述技术方案，脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂对水泥的适应性良好，且分散能力强，减水率可达15-30％，并且能够明显提高混凝土的早期强度，有效降低水泥的水化热，防止混凝土产生收缩，萘系减水剂能够对水泥粒子产生强烈的分散作用，并且能够防止分散的水泥粒子凝聚，使得水泥浆体的屈服应力和塑性粘度降低，使得混凝土浆体具有一定保持塑性的能力。
进一步地，所述引气剂为十二烷基硫酸钠、三萜皂甙、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种或几种的混合物。
通过采用上述技术方案，十二烷基硫酸钠的溶解性良好，产生的气泡尺寸均匀，气泡稳定，可使混凝土含气量损失小，粘聚性良好，三萜皂甙能够降低溶液的表面张力，产生封闭、独立的气泡，发泡倍数高，气泡数量多，气泡间距小，稳泡时间长，与萘系减水剂复配使用，能明显改善塑性混凝土的工作性能，提高混凝土硬化后的耐久性。
进一步地，所述膨胀剂为氧化镁、硫酸钙、氧化钙、硫铝酸钙中的一种或两种的混合物。
通过采用上述技术方案，使用氧化镁、硫酸钙、氧化钙、硫酸铝钙作为膨胀剂，能够补偿混凝土在硬化过程中的收缩，防止混凝土凝结开裂，
进一步地，所述粘合剂为质量比为1:1.2-1.5:3-4.5的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
通过采用上述技术方案，SBS改性沥青能够使混凝土在较低温环境下，仍然具有良好的工作性，不饱和聚酯树脂和环氧树脂相互配合，能够提高混凝土的强度和抗渗性能，且能够提高混凝土的抗冻融性能。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，包括以下步骤：
制备第一混合物：将相应重量份数的水泥、矿物掺合料、粉煤灰、粗骨料和细骨料混合均匀，得到第一混合物；
制备第二混合物：将外加剂、减水剂、木质素纤维和粘合剂加入到水中，搅拌均匀，形成第二混合物；
制备成品：边搅拌边将第二混合物加入到第一混合物中，混合均匀，制得自密实抗冻融混凝土。
通过采用上述技术方案，首先将水泥、矿物掺合料、粉煤灰、粗骨料和细骨料进行干拌，便于拌合均匀，在将外加剂和减水剂、木质素纤维加入水中，进行溶解，减水剂也便于分散纤维素和水镁石纤维，使得纤维素和水镁石纤维在混凝土中具有良好的稳定性和界面粘接性，从而提高混凝土的强度和韧性，最后将第一混合物和第二混合物进行混合，制得自密实抗冻融混凝土。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、由于本发明合理控制粗骨料、细骨料、水泥以及外加剂，能够将混凝土的屈服应力减少，以足够被自身重力产生的剪应力克服，增加混凝土流动性的同时，使混凝土具有足够的塑性粘度，防止混凝土出现离析和泌水问题，同时因外加剂中防冻剂、引气剂和膨胀剂的相互配合，能够显著提高混凝土的抗冻融性能，减少混凝土冻胀时的裂纹扩展。
第二、本发明中优选采用粒径为0.25-0.35mm的橡胶粉，因为橡胶粉的表面粗糙，在搅拌过程中能够向混凝土中引入大量的微小且不连通的气泡，在混凝土硬化后，可以缓解冻融过程中的冰胀压力和毛细孔的渗透压力，从而提高混凝土的抗冻融能力，防止因添加橡胶粉颗粒较大，导致橡胶粉的吸水率比混凝土大，导致的混凝土饱水度较大，抗冻性能降低。
第三、本发明优选粒径为0.1-0.12mm的石粉、磨细矿渣和硅灰作为矿物掺合料，不仅能够提高混凝土的流变性能，提高塑性粘度，还能够提高浆体的浆-固比，改善混凝土的和易性，使得混凝土的匀质性得到改善，并减少粗骨料和细骨料颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的流动性能。
第四、本发明中优选采用粒径不超过20mm，细度模数为2.5-3.0的细砂，有助于改善混凝土强度，提高混凝土的粘聚性和流动性。
第五、本发明中减水剂与引气剂相互配合下，能够提高混凝土的强度，木质素纤维作为增稠剂，能够增加混凝土粘度，提高混凝土抗离析能力。
第六、本发明中采用水镁石纤维和钢纤维作为制备防冻剂的原料，因为水镁石纤维在混凝土中较为稳定，且界面粘接性好，在混凝土中能够起到增强和增韧的作用，同时钢纤维在混凝土中分布均匀且乱向，形成三维网络，有效抑制混凝土的早期干缩裂缝和离析裂缝的产生，且能够缓解冻融过程中产生的膨胀应力，提高混凝土的抗裂能力，同时钢纤维能够增加混凝土强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
防冻剂的制备例1-3
制备例1：(1)按照表1中的配比，50千克将水、10千克聚乙烯醇、5千克甲酸钠、5千克硫氰化钾、5千克硫代硫酸钠依次加入反应釜中，将反应器的温度控制为95℃，搅拌60min；
(2)再把温度降至60℃，依次加入10千克乙二醇、5千克醋酸钾和10千克硝酸钠，搅拌100min；
(3)最后加入依次加入20千克橡胶粉、5千克钢纤维和5千克水镁石纤维，搅拌40min，其中橡胶粉的粒径为0.25mm，表观密度为1300kg/m3，堆积密度为650kg/m3，钢纤维为铣削型钢纤维，长度为30mm，直径为1.25mm，水镁石纤维的直径为0.54μm，长度为35mm。
表1制备例1-3中防冻剂的原料配比
制备例2：(1)按照表1中的配比，65千克将水、13千克聚乙烯醇、8千克甲酸钠、8千克硫氰化钾、8千克硫代硫酸钠依次加入反应釜中，将反应器的温度控制为98℃，搅拌70min；(2)再把温度降至63℃，依次加入13千克乙二醇、7千克醋酸钾和13千克硝酸钠，搅拌110min；
(3)最后加入依次加入25千克橡胶粉、8千克钢纤维和8千克水镁石纤维，搅拌50min，其中橡胶粉的粒径为0.3mm，表观密度为1350kg/m3，堆积密度为660kg/m3，钢纤维为铣削型钢纤维，长度为35mm，直径为1.35mm，水镁石纤维的直径为0.64μm，长度为40mm。
制备例3：(1)按照表1中的配比，80千克将水、15千克聚乙烯醇、10千克甲酸钠、10千克硫氰化钾、10千克硫代硫酸钠依次加入反应釜中，将反应器的温度控制为100℃，搅拌80min；
(2)再把温度降至65℃，依次加入15千克乙二醇、10千克醋酸钾和15千克硝酸钠，搅拌120min；
(3)最后加入依次加入30千克橡胶粉、10千克钢纤维和10千克水镁石纤维，搅拌60min，其中橡胶粉的粒径为0.35mm，表观密度为1400kg/m3，堆积密度为680kg/m3，钢纤维为铣削型钢纤维，长度为40mm，直径为1.45mm，水镁石纤维的直径为0.74μm，长度为45mm。
实施例
以下实施例中脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂选自北京双人达建材有限公司出售的RS-3型脂肪族羟基磺酸盐高效减水剂、萘系减水剂选用型号为洛阳彤润信息科技有限公司出售的型号为TRJS-6022的萘系高效减水剂、SBS改性沥青选用邢台冀通沥青销售有限公司销售的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂选用常州市方鑫化工物资有限公司出售的FX-DC196型不饱和聚酯树脂、环氧树脂选用无锡光明化工有限公司出售的BRT3003型环氧树脂，上述每种组分也可采用同类其它型号产品。
实施例1：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，包括以下步骤；
制备第一混合物：按照表2中的配比，将290千克水泥、130千克矿物掺合料、80千克粉煤灰、500千克粗骨料和250千克细骨料混合均匀，得到第一混合物；
其中水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，矿物掺合料包括15份石粉、5份磨细矿渣、5份硅灰，石粉是石灰石的磨细粉，粒径为0.1mm，粉煤灰为II级粉煤灰，粗骨料为粒径为5mm和粒径为10mm的两种碎石，其中5mm的碎石和10mm的碎石的质量比为2:1；细骨料为中砂，细度模数为2.5，堆积密度为1.60g/cm3，含泥量为0.6％；
制备第二混合物：将15.5千克外加剂、8.6千克减水剂、10千克木质素纤维和10千克粘合剂加入到水中，搅拌均匀，形成第二混合物；
其中外加剂为质量比为1:2:0.7的防冻剂、引气剂和膨胀剂，引气剂由制备例1制备而成，引气剂为十二烷基硫酸钠，膨胀剂为氧化镁，减水剂为质量比为1:2的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂和萘系减水剂，木质素纤维的长度为4.5mm，直径为12μm，粘合剂为质量比为1:1.2:3的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂和环氧树脂；
制备成品：边搅拌边将第一混合物加入到第二混合物中，混合均匀，制得自密实抗冻融混凝土。
表2实施例1-4中自密实抗冻融混凝土的原料配比
实施例2：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，按照表2中的配比，矿物掺合料包括16份石粉、7份磨细矿渣、7份硅灰，石粉是白云石的磨细粉，粒径为0.11mm，粗骨料为粒径为7mm和粒径为14mm的两种碎石，其中7mm的碎石和14mm的碎石的质量比为2.4:1；细骨料为中砂，细度模数为2.7，堆积密度为1.62g/cm3，含泥量为0.7％；减水剂为质量比为1:2.4的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂和萘系减水剂，木质素纤维的长度为5.5mm，直径为14μm，粘合剂为质量比为1:1.3:3.5的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
实施例3：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，按照表2中的配比，矿物掺合料包括18份石粉、9份磨细矿渣、9份硅灰，石粉是花岗岩的磨细粉，粒径为0.12mm，粗骨料为粒径为9mm和粒径为18mm的两种碎石，其中9mm的碎石和18mm的碎石的质量比为2.8:1；细骨料为中砂，细度模数为2.9，堆积密度为1.64g/cm3，含泥量为0.8％；减水剂为质量比为1:2.8的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂和萘系减水剂，木质素纤维的长度为6.0mm，直径为18μm，粘合剂为质量比为1:1.4:4.0的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
实施例4：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，按照表2中的配比，矿物掺合料包括20份石粉、10份磨细矿渣、10份硅灰，石粉是卵石的磨细粉，粒径为0.12mm，粗骨料为粒径为10mm和粒径为20mm的两种碎石，其中10mm的碎石和20mm的碎石的质量比为3:1；细骨料为中砂，细度模数为3.0，堆积密度为1.65g/cm3，含泥量为0.9％；减水剂为质量比为1:3的脂肪族(羟基)磺酸盐高效减水剂和萘系减水剂，木质素纤维的长度为6.5mm，直径为20μm，粘合剂为质量比为1:1.5:4.5的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
实施例5：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，外加剂中防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:2.5:0.8。
实施例6：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，外加剂中防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:3:1。
对比例
对比例1：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，外加剂中防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:1.5:0.5。
对比例2：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，外加剂中防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:3.5:1.5。
对比例3：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，防冻剂中不添加橡胶粉。
对比例4：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，防冻剂中橡胶粉的粒径为0.15mm。
对比例5：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，防冻剂中橡胶粉的粒径为0.45mm。
对比例6：一种自密实抗冻融混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，防冻剂中不添加钢纤维和水镁石纤维。
性能检测试验
一、自密实抗冻融混凝土的性能测试：按照实施例1-6和对比例1-6中的方法制备自密实抗冻融混凝土浆体，将混凝土浆体倒入相同规模的成型模具中，将成型模具放置在标准环境下静置养护24小时，然后拆模，将混凝土块移动至标准养护室，置于室内标准环境下养护28d或者56d，测试常温(20℃)下相应的混凝土的性能：
1、坍落度和扩展度：按照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能测试方法标准》进行测试；2、竖向膨胀率：按照GB50119-2013《混凝土外加剂应用规范》进行测试；3、含气量按照JG/T246-2009《混凝土含气量测定仪》进行测试；4、匀质系数：按照DLT5150-2001《水工混凝土试验规程》中混凝土拌合物拌合匀质性试验测试匀质性，并以其中固定的用先后出机取样混凝土的28D抗压强度和差值和砂浆表观密度的差值评定；5、泌水率：按照GB50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行检测，检测结果如表3所示。
表3实施例1-6和对比例1-6制备的混凝土的性能检测
由表3中数据可以看出，按照实施例1-6中方法制备的自密实混凝土浆体，具有较高的坍落度和扩展度，且扩展度均大于700mm以上，且匀质性较好，含气量高，竖向膨胀率低，且泌水率小，说明按照实施例1-6中方法制备的自密实抗冻融混凝土具有不离析泌水的优点。对比例1中因引气剂和膨胀剂因含量与防冻剂相比较少，混凝土的坍落度、扩展度较差，含气量少，且竖向膨胀率较高，说明防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:2-3:0.7-1时，能够使混凝土的和易性和匀质性较好，提高混凝土抗离析泌水效果；对比例2因引气剂和膨胀剂的含量较高，导致混凝土的竖向膨胀率较高，且泌水率较大，说明防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:2-3:0.7-1时，能够使混凝土的和易性和匀质性较好，提高混凝土抗离析泌水效果；对比例3中因防冻剂中未添加橡胶粉，所以混凝土的含气量较少，且坍落度和扩展度较小，说明在防冻剂中添加橡胶粉能够提高混凝土的含气量，缩小混凝土的竖向膨胀率，提高混凝土的和易性和匀质性，防止混凝土离析泌水；对比例4中因橡胶粉的颗粒较小，导致混凝土的含气量较少，竖向膨胀率较小，混凝土硬化时易出现裂纹和细缝，因此说明使橡胶粉颗粒的粒径为0.25-0.35mm，能够提高混凝土的含气量，使混凝土的竖向膨胀率增加，防止混凝土硬化时产生细纹和裂缝；对比例5中因橡胶粉的颗粒直径较大，导致橡胶粉的吸水率比混凝土大，导致的混凝土饱水度较大，泌水性能降低，因此说明橡胶粉的直径为0.25-0.35mm，能够提高混凝土使混凝土含气量适宜，竖向膨胀率适应；对比例6中因未添加钢纤维和水镁石纤维，对混凝土的坍落度、扩展度和匀质性等性能无明显影响，但混凝土的抗压强度和抗折强度较小，说明钢纤维和水镁石纤维能够增加混凝土的强度。
二、自密实抗冻融混凝土的抗冻融性能测试：按照实施例1-6和对比例1-6中的方法制备自密实抗冻融混凝土，将混凝土浆体倒入相同规模的成型模具中，将成型模具放置在标准环境下静置养护24小时，然后拆模，将混凝土块移动至标准养护室，置于室内标准环境下养护28d或者56d，将混凝土块按照ASTM/C《混凝土快速冻融能力的标准试验方法》测试混凝土的抗冻融能力，按照FB50010-2010《混凝土结构设计规范》测试混凝土的冰冻疲劳，测试结果如表4所示。
表4实施例1-6和对比例1-6中自密实抗冻融混凝土的抗冻融性能测试
由表4中数据可以看出，按照损失率1-6中方法制备的自密实抗冻融混凝土具有良好的抗冻性能，在300次冻融循环后，抗压强度、动弹模量和质量损失率均较小，10万次冰冻疲劳下的抗折强度损失率也较小，说明按照实施例1-6中方法制备的自密实抗冻融混凝土具有良好的抗冻融效果；对比例1中因引气剂和膨胀剂含量较低，不能向混凝土中引入较多气泡，导致混凝土抗冻融效果较差，因此说明防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比为1:2-3:0.7-1，能够提高混凝土的抗冻融效果，防止混凝土出现裂缝；对比例2中因引气剂和膨胀剂含量较多，但混凝土的抗冻融效果并没有明显增高，因此为节约成本，将防冻剂、引气剂和膨胀剂的质量比控制为1:2-3:0.7-1；对比例3中因未向防冻剂中添加橡胶粉，导致混凝土在300次冻融循环后，抗压强度、动弹模量和质量损失均较大，因此向防冻剂中添加橡胶粉能够提高混凝土的抗冻性能；对比例4中因橡胶粉的直径较小，对比例6中橡胶粉的直径较大，混凝土的抗冻融效果均较差，因此说明防冻剂中橡胶粉的直径为0.25-0.35mm，能够提高混凝土的抗冻融效果；对比例6中未向防冻剂中加入钢纤维和水镁石纤维，对混凝土的防冻融性能无较大影响。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种自密实抗冻融混凝土，其特征在于，包含以下重量份的组分：290-360份水泥、15.5-25.5份外加剂、130-180份矿物掺合料、250-320份细骨料、500-700份粗骨料、80-120份粉煤灰、180-240份水、8.6-12.8份减水剂、10-15份粘合剂、10-20份木质素纤维；
所述粗骨料包括粒径为5-10mm和粒径为10-20mm的两种碎石，其中5-10mm的碎石和10-20mm的碎石的质量比为2-3:1，所述细骨料为中砂，细度模数为2.5-3.0，堆积密度为1.60-1.65g/cm3，含泥量为0.6-0.9%；
所述外加剂为质量比为1:2-3:0.7-1的防冻剂、引气剂和膨胀剂。
2.根据权利要求1所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述防冻剂包含以下重量份的物质：20-30份橡胶粉、10-15份聚乙烯醇、5-10份钢纤维、5-10份水镁石纤维、10-15份乙二醇、5-10份甲酸钠、5-10份质量分数为45-50%的醋酸钾、10-15份硝酸钠、5-10份硫代硫酸钠、5-10份硫氰化钾、50-80份水。
3.根据权利要求2所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述防冻剂的制备方法如下：
（1）将水、聚乙烯醇、甲酸钠、硫氰化钾、硫代硫酸钠依次加入反应釜中，将反应器的温度控制为95-100℃，搅拌60-80min；
（2）再把温度降至60-65℃，依次加入乙二醇、醋酸钾和硝酸钠，搅拌100-120min；
（3）最后加入依次加入橡胶粉、钢纤维和水镁石纤维，搅拌40-60min。
4.根据权利要求3所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述橡胶粉的粒径为0.25-0.35mm，表观密度为1300-1400kg/m3，堆积密度为650-680kg/m3。
5.根据权利要求1所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述矿物掺合料包括15-20份石粉、5-10份磨细矿渣和5-10份硅灰；其中石粉的粒径为0.1-0.12mm。
6.根据权利要求1所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述减水剂为质量比为1:2-3的脂肪族（羟基）磺酸盐高效减水剂和萘系减水剂。
7.根据权利要求1所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述引气剂为十二烷基硫酸钠、三萜皂甙、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述膨胀剂为氧化镁、硫酸钙、氧化钙、硫铝酸钙中的一种或两种的混合物。
9.根据权利要求1所述的自密实抗冻融混凝土，其特征在于，所述粘合剂为质量比为1:1.2-1.5:3-4.5的SBS改性沥青、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
10.一种根据权利要求1-9任一所述的自密实抗冻融混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备第一混合物：将相应重量份数的水泥、矿物掺合料、粉煤灰、粗骨料和细骨料混合均匀，得到第一混合物；
制备第二混合物：将外加剂、减水剂、木质素纤维和粘合剂加入到水中，搅拌均匀，形成第二混合物；
制备成品：边搅拌边将第一混合物加入到第二混合物中，混合均匀，制得自密实抗冻融混凝土。
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