CN112174598A - 一种抗冻的混凝土及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗冻的混凝土及制备方法，所用原料由骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂和水组成，按每立方米计算含1817kg骨料、400kg胶凝材料、7.2kg减水剂、10kg防水剂，水的含量按水:胶凝材料的重量比为0.44:1的比例计算，所述骨料由中砂和碎石组成，其中碎石由5mm≤粒径D＜20mm和20mm≤粒径D≤40mm的碎石两级连续配比而成。其制备方法即将总体积1/3‑1/2的水加入到减水剂中，将得到的减水剂水溶液与水泥、II级粉煤灰，防水剂一起混匀后再加入中砂、碎石及剩余体积的水并控制转速为80‑100r/min搅拌60‑180秒，最终得到抗冻的混凝土密实度高、收缩小，具有优异的抗冻性能。

Description

一种抗冻的混凝土及制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土组合物，具体涉及一种抗冻的混凝土及制备方法，属于混凝土技术领域。
背景技术
在建设工程中，环境温度不稳定也对公路的、建筑物的混凝土的结构来说有着很大的挑战，因此就要求混凝土的结构中具有很高的耐久性能，特别在北方的寒冷季节，温度常年低于零下二十度，对混凝土的抗冻性有着极高的要求。在寒冷地区，混凝土耐久性最大的问题就是冻害，因此研究混凝土抗冻性能，防治混凝土受冻破坏，提出一种抗冻性能优秀的混凝土有着重要的工程价值。
现在市面上的抗冻混凝土大多针对于温度较低的地区，例如CN 106007530 A中提及的抗冻混凝土及其制备方式。因此传统抗冻混凝土虽然在极低温环境中抗冻性能强，但是由于其所添加的外加剂过多，导致存在配合比设计困难、工艺复杂等缺陷。
但相对于一些山区水利工程来说，由于其水源主要来自于山区雪水融化，一般水温不会低于0摄氏度，对于混凝土结构的抗冻性能要求不高，但针对该类工程中混凝土材料仍需要具有一定的强度，同时需要具备制备简单，施工快捷的特点。因此提出一种具有配制简便、低抗冻要求的抗冻融混凝土材料成为了水利水电工程中一大重要的技术问题。
发明内容
本发明的目的之一是针对低温山区水利工程中，混凝土结构需要具有一定的抗冻性能、强度性能，同时还需要具备制备简单，施工快捷等需要而提出了一种抗冻的混凝土，以满足山区水利工程施工所需混凝土对抗冻性能以及强度的需求，同时还满足了制备方法简单、施工方便等优点。
本发明的目的之二是提供上述的一种抗冻的混凝土的制备方法，其制备方法简单、施工方便，从而降低了施工成本，缩短了施工工期，具有良好的社会效益和经济效益。
本发明的技术方案
一种抗冻的混凝土，所用的原料由骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂和水组成，按每立方米抗冻的混凝土计算：
其中所用原料骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂的量如下：
Figure BDA0002672958890000021
其中所用原料水的量，按水：胶凝材料的重量比为0.44：1的比例计算；
所述骨料由中砂和碎石组成，中砂和碎石的比例，按重量比计算，中砂：
碎石为1:1.44；
所述的中砂，细度模数为2.7，孔隙率42％，表观密度2610kg/m3，粒径为0.35-0.50mm；
所述的碎石由5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石混合而成，按重量比计算，即5mm≤粒径D＜20mm的碎石：20mm≤粒径D≤
40mm的碎石为1:1.5；
所述的胶凝材料由水泥和II级粉煤灰组成，按重量比计算，水泥：II级粉煤灰为4.88：1；
所述的减水剂为聚羧酸减水剂，其为分子量30000-50000，优选为麦斯特301外加剂，玉峰外加剂厂生产；
所述的防水剂为优选为成都亚庆建材有限公司的YQ-13型防水剂。
上述的抗冻的混凝土的制备方法，具体步骤如下：
将总体积1/3-1/2的水加入到减水剂中，得到减水剂水溶液，然后将减水剂水溶液、水泥、II级粉煤灰，防水剂一起投入到搅拌机中，混匀后再加入中砂、碎石及剩余体积的水，然后控制转速为80-100r/min搅拌60-180秒，以确保混凝土拌合物的和易性和均匀性，最终得到抗冻的混凝土。
上述投料完毕后，搅拌机保证搅拌时间不少于60秒，是为了将不同材料混合分散更加均匀，利于优化改良混凝土内部构造，以确保混凝土拌合物的和易性和均匀性。
本发明的有益效果
本发明是一种抗冻的混凝土，由于采用5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石两级配连续粒级，骨料中的中砂可完全填充在骨料中的碎石的空隙中，使最终所得抗冻的混凝土更加密实，抗渗性能及抗压强度更好，进一步，由于采用特殊的减水剂及防水剂，在降低砼水胶比的情况下，增加了所得抗冻的混凝土的和易性和密实度，进一步减少混凝土收缩率，填补混凝土内部孔隙率，达到提高抗渗等级和抗压高强度的作用。
进一步，本发明的一种抗冻的混凝土，由于掺入一定比例的掺合料，因此降低了抗冻的混凝土的水化热，从而减少施工后的温差裂缝，大大满足冬季早强抗冻抗裂混凝土的要求。
进一步，本发明的一种抗冻的混凝土，由于密实度高、收缩小，因此具有优异的抗冻性能。
进一步，本发明的一种抗冻的混凝土，由于生产工艺不复杂，配方简单因此特别适用于山区水利工程这种特殊主体结构的使用，从而保证良好的工程质量。
进一步，本发明的一种抗冻的混凝土，由于混凝土原材料成本较低，其制备方法简单、施工方便，从而降低了施工成本，缩短了施工工期，具有良好的社会效益和经济效益。
综上所述，本发明的一种抗冻的混凝土，由于其抗渗等级达到P12以上、抗压强度达到45MPa以上、抗冻等级达到F200以上，而其他相同强度等级的普通混凝土，抗渗等级一般在P8、抗压强度一般在40MPa、抗冻等级一般在F100，因此完全满足山区水利工程抗冻的需要。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
本发明的各实施例中所用的原料及生产厂家信息如下：
水泥：普通硅酸盐水泥42.5R，拉法基牌；
中砂：细度模数为2.7，孔隙率42％，表观密度2610kg/m3，粒径为0.35-0.50mm，产地都江堰；
碎石：5mm≤粒径D＜20mm的碎石、20mm≤粒径D≤40mm的碎石，产地都江堰；
II级粉煤灰，彭州建兴粉煤灰厂生产；
防水剂，规格为YQ-13型防水剂，成都亚庆建材有限公司生产；
减水剂，为聚羧酸减水剂，即为玉峰外加剂厂生产的建工麦斯特301外加剂，分子量为30000-50000
实施例1
一种抗冻的混凝土，所用的原料由骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂和水组成，按每立方米抗冻的混凝土计算：
其中所用原料骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂的量如下：
Figure BDA0002672958890000041
其中所用原料水的量为176kg，即按水：胶凝材料的重量比为0.44：1的比例计算；
所述骨料由745kg中砂和1072kg碎石组成，中砂和碎石的比例，按重量比计算，中砂：碎石为1:1.44；
所述的中砂，细度模数为2.7，孔隙率42％，表观密度2610kg/m3，粒径为0.35-0.50mm；
所述的1072kg碎石由429kg的5mm≤粒径D＜20mm的碎石和643kg的20mm≤粒径D≤40mm的碎石混合而成(按重量比，即5mm≤粒径D＜20mm的碎石：20mm≤粒径D≤40mm的碎石为1:1.5)；
所述的400kg的胶凝材料由332kg水泥和68kgII级粉煤灰组成(按重量比计算，水泥：II级粉煤灰为4.88：1)。
上述的抗冻的混凝土的制备方法，具体步骤如下：
将总体积1/3-1/2的水加入到减税剂中，得到减水剂水溶液，然后将减水剂水溶液水泥、II级粉煤灰，防水剂一起投入到搅拌机中，混匀后再加入中砂、碎石及剩余体积的水，然后控制转速为90r/min搅拌60-180秒，以确保混凝土拌合物的和易性和均匀性，最终得到抗冻的混凝土。
按照5150-2017《水工混凝土试验规程》：1、混凝土抗冻性试验方法，采用混凝土快速冻融一体机(天津市惠达试验仪器有限公司)；2、混凝土抗渗性试验方法，采用(HP-4.0型混凝土抗渗仪,上虞市胜飞试验机械厂)；3、混凝土立方体强度试验方法，采用物理力学试验方法万能材料试验机(天津市惠达试验仪器有限公司)等对上述所得的抗冻的混凝土的密实度、收缩率、内部孔隙率，高抗渗等级、抗压强度等进行测定，结果表明抗渗等级达到P12以上、抗压强度达到45MPa以上、抗冻等级达到F200以上，而其他相同强度等级的普通混凝土，抗渗等级一般在P8、抗压强度一般在40MPa、抗冻等级一般在F100，因此具有明显优势。完全满足F200的抗冻融循环要求，由此表明了本发明的一种抗冻的混凝土能完全满足山区水利工程抗冻的需要。分析其原因是由于防水剂的加入，在混凝土中能起到补偿收缩和填充水泥颗粒间隙的作用，配制的混凝土由于孔隙率低、密实度高而具有高抗渗、抗压及抗冻的作用。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抗冻的混凝土，其特征在于所述的抗冻的混凝土所用的原料由骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂和水组成，
其中所述骨料由中砂和碎石组成，中砂和碎石的比例，按重量比计算，中砂：碎石为1:1.44；
所述的中砂，细度模数为2.7，孔隙率42％，表观密度2610kg/m3，粒径为0.35-0.50mm；
所述的碎石由5mm≤粒径D＜20mm的碎石和20mm≤粒径D≤40mm的碎石混合而成，按重量比，即5mm≤粒径D＜20mm的碎石：20mm≤粒径D≤40mm的碎石为1：1.5；
所述的胶凝材料由水泥和II级粉煤灰组成，按重量比计算，水泥：II级粉煤灰:4.88:1；
所述的减水剂为分子量为30000-50000的聚羧酸减水剂；
所述的防水剂为成都亚庆建材有限公司的YQ-13型防水剂。
2.如权利要求1所述的一种抗冻的混凝土，其特征在于按每立方米抗冻的混凝土计算：
其中所用原料骨料、胶凝材料、减水剂、防水剂的量如下：
Figure FDA0002672958880000011
其中所用原料水的量为176kg，按水：胶凝材料的重量比为0.44：1的比例计算。
3.如权利要求2所述的抗冻的混凝土，其特征在于所述的分子量为30000-50000的聚羧酸减水剂为玉峰外加剂厂生产的建工麦斯特301外加剂。
4.如权利要求3所述的抗冻的混凝土，其特征在于所述的水泥为普通硅酸盐水泥42.5R。
5.如权利要求1-4任一所述的抗冻的混凝土的制备方法，其特征在于步骤如下：
将总体积1/3-1/2的水加入到减水剂中，得到减水剂水溶液，然后将减水剂水溶液、水泥、II级粉煤灰，防水剂一起投入到搅拌机中，混匀后再加入中砂、碎石及剩余体积的水，然后控制转速为80-100r/min搅拌60-180秒，最终得到抗冻的混凝土。
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