CN112321220B - 一种防冻混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土制造领域,具体公开了一种防冻混凝土及其制备方法。防冻混凝土包括硅酸盐水泥240‑280份、水95‑125份、河沙135‑165份、碎石390‑430份、凹凸棒土15‑45份、木质素磺酸钠1‑15份、聚丙烯酸钠1‑15份、乙二醇10‑20份、羧甲基淀粉钠1‑5份和硫酸钠1‑5份;还提供了混凝土的制备工艺。本发明的产品可用于0℃到‑5℃条件下的建筑施工工程中,其具有阻碍水分子间氢键的相互作用,降低水的冰点进而提高较低温度下混凝土的强度;另外,本发明的制备方法具有组分不易凝固成团,从而获得了均匀的混凝土浆体、提高产品性质和质量的效果。

Description

一种防冻混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土制造领域,更具体地说,它涉及一种防冻混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土在基础设施建设中被广泛应用,混凝土是指用水泥作胶凝材料,砂、石作集料;与水按一定比例混合,经搅拌而获得。对于任何材料来说,使用寿命是评价材料是否实用、可靠的决定性因素。混凝土的冻害性是影响其使用寿命的一个主要因素,在建筑施工过程中,经常会遇到各种恶劣的天气环境,尤其是在冬季,长期的低温对混凝土的搅拌会造成很大的影响。
低温环境下,混凝土的水化速率会明显降低,当水变成冰后,还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的冰凌,减弱水泥浆与骨料和钢筋的粘结力,同时混凝土的强度也会降低。当冰凌融化后,还会在混凝土内部形成各种空隙,从而破坏混凝土的内部结构,极大的降低了混凝土的强度,造成开裂甚至坍塌,具有重大的安全隐患,因此亟需开发出一种防冻混凝土
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防冻混凝土,所述产品可以干扰水分子间氢键具有阻碍水分子大冰晶的形成过程,析出柔软的细小冰晶,提高水泥的水化速度和低温下混凝土的强度。
本发明的第二个目的在于提供一种防冻混凝土的制备方法,所述制备方法具有适用于低温下施工操作优点。
为实现上述第一个目的,本发明提供了如下技术方案:一种防冻混凝土,包括A组分、B组分和C组分,所述A组分包含以下重量份的原料:硅酸盐水泥240-280份、河沙135-165份和碎石390-430份;
所述B组分以下重量份的原料:凹凸棒土15-45份、木质素磺酸钠1-15份、聚丙烯酸钠1-15份、羧甲基淀粉钠1-5份和硫酸钠1-5份。
所述C组分包含以下重量份的原料:水95-125份和乙二醇10-20份。
通过采用上述技术方案,可以构建出亲水聚合骨架,阻碍水分子间氢键之间的相互作用,减少水分子团聚形成较大的、冻胀力很强的分子集合体。同时通过各组分之间的交联粘结作用,以及凹凸棒土与其他组分的互斥作用,可以让聚合骨架稳定地存在于液体中,不会发生团聚或者局部缺失的问题。
进一步地,所述A组分包含以下重量份的原料:硅酸盐水泥250-270份、河沙145-155份和碎石400-420份;
进一步地,所述A组分包含以下重量份的原料:硅酸盐水泥260份、河沙150份和碎石410份;
进一步地,所述B组分包含以下重量份的原料:凹凸棒土15-45份、木质素磺酸钠1-15份、聚丙烯酸钠1-15份、羧甲基淀粉钠1-5份和硫酸钠1-5份。
进一步地,所述B组分包含以下重量份的原料:凹凸棒土30份、木质素磺酸钠8份、聚丙烯酸钠3份、羧甲基淀粉钠3份和硫酸钠3份。
进一步地,所述C组分包含以下重量份的原料:水95-125份和乙二醇10-20份。
进一步地,所述C组分包含以下重量份的原料:水110份和乙二醇15份。
通过采用上述技术方案,乙二醇可以和水分子形成分子间氢键,混合后由于改变了水的蒸气压,使得水的冰点显著降低同时也使得水泥凝固的更加紧密流平和光滑;硫酸钠溶于乙二醇和水形成的溶液,硫酸钠与氢氧化钙生成硫酸钙,促进水泥的水化反应,使得水分子的冻胀应力大大下降,促进了混凝土强度的提高;聚丙烯酸钠与水、凹凸棒土、木质素磺酸钠和羧甲基淀粉钠发生交联并且和水泥等胶凝材料相结合,可以提高混凝土的凝固速率与砂浆的和易性。
为实现上述第二个目的,本发明提供了如下技术方案:
包括以下步骤:
一、按照质量份称取各组分;
二、将C组分混合并进行搅拌;
三、将A组分和60%的组分C投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
四、将B组分混合后搅拌30S,然后与40%的C组分混合后搅拌2min;
五、将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌2min。
通过采用上述技术方案,根据各组分特性,将A、B两组分分开搅拌再混合,使得组分不易凝固成团,而获得了均匀的混凝土浆体的效果,实现提高最终产品性质和质量的效果。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
第一、 本发明中优选采用凹凸棒土、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、玻化微珠、羧甲基淀粉钠、硫酸钠的组合,阻碍了水分子间氢键的相互作用,降低了水的冰点,防止形成冻胀力很强的水分子聚合体,获得在0℃到-10℃仍可以进行施工而混凝土强度不会受到影响的效果。
第二、 本发明中优选采用乙二醇,乙二醇可以和水成任意比例混合,混合后由于改变了水的蒸气压,使得水的冰点显著降低,混凝土在零度以下仍然可以正常凝固。
第三、 本发明的方法,通过各组分的特性,将A、B两组分分开搅拌再混合,使得组分不易凝固成团,而获得了均匀的混凝土浆体的效果,实现提高最终产品性质和质量的效果。
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。
实施例
实施例1
S1、量取水11kg和乙二醇1.5kg混合后并进行搅拌;
S2、称取硅酸盐水泥26kg、河沙15kg和碎石41kg组成A组分并且与60%的乙二醇和水的混合溶液投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
S3、称取凹凸棒土3kg、木质素磺酸钠0.8kg、聚丙烯酸钠0.8kg、羧甲基淀粉钠0.3kg和硫酸钠0.3kg,混合后搅拌30S形成B组分,然后与40%的C组分混合并搅拌2min;
S4、将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌2min。
实施例1-11
实施例1-11的B组份的用量与实施例1的B组分的用量有所不同,具体见表1所示。
表1实施例1-11中B组份的用量(kg)
重量(kg) 凹凸棒土 木质素磺酸钠 聚丙烯酸钠 羧甲基淀粉钠 硫酸钠
实施例1 3 0.8 0.8 0.3 0.3
实施例2 1.5 0.8 0.8 0.3 0.3
实施例3 4.5 0.8 0.8 0.3 0.3
实施例4 3 0.1 0.8 0.3 0.1
实施例5 3 1.5 0.8 0.3 0.5
实施例6 3 0.8 0.1 0.3 0.3
实施例7 3 0.8 1.5 0.3 0.3
实施例8 1.5 0.8 0.8 0.1 0.3
实施例9 4.5 0.8 0.8 0.5 0.3
实施例10 3 0.8 0.1 0.3 0.1
实施例11 3 0.8 1.5 0.3 0.5
实施例12-16
实施例12-16的C组分与实施例1的用量有所不同,具体见表2中所示,其余均与实施例1中相同
表2实施例12-16中C组份的用量(kg)
重量/kg 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16
11 12.5 9.5 12.5 9.5
乙二醇 1 2 2 1.5 1.5
实施例17-21
实施例17-21的A组分与实施例1的用量有所不同,具体见表3中所示,其余均与实施例1中相同
表3实施例17-21中A组份的用量(kg)
重量/kg 硅酸盐水泥 河沙 碎石
实施例17 24 13.5 39
实施例18 26 16.5 43
实施例19 28 15 41
实施例20 26 13.5 43
实施例21 26 15 39
实施例22 24 16.5 43
实施例23 28 16.5 43
实施例24
一种防冻混凝土,其由A、B和C组分混合搅拌而成,具体组成见表1、2和3所示,其加工操作具体为:
1)量取水和乙二醇混合后并进行搅拌30S;
2)称取硅酸盐水泥、河沙和碎石并且与60%的乙二醇和水的混合溶液投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
3)称取凹凸棒土、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠和硫酸钠,混合后搅拌30S,然后与40%乙二醇和水的混合溶液的C组分混合并搅拌2min;
4)将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌1min。
实施例25
一种防冻混凝土,其由A、B和C组分混合搅拌而成,具体组成见表1、2和3所示,其加工操作具体为:
1)量取水和乙二醇混合后并进行搅拌30S;
2)称取硅酸盐水泥、河沙和碎石并且与60%的乙二醇和水的混合溶液投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
3)称取凹凸棒土、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠和硫酸钠,混合后搅拌30S,然后与40%乙二醇和水的混合溶液的C组分混合并搅拌2min;
4)将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌1.5min。
实施例26
一种防冻混凝土,其由A、B和C组分混合搅拌而成,具体组成见表1、2和3所示,其加工操作具体为:
1)量取水和乙二醇混合后并进行搅拌30S;
2)称取硅酸盐水泥、河沙和碎石并且与60%的乙二醇和水的混合溶液投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
3)称取凹凸棒土、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠和硫酸钠,混合后搅拌30S,然后与40%乙二醇和水的混合溶液的C组分混合并搅拌2min;
4)将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌2.5min。
实施例27
一种防冻混凝土,其由A、B和C组分混合搅拌而成,具体组成见表1、2和3所示,其加工操作具体为:
1)量取水和乙二醇混合后并进行搅拌30S;
2)称取硅酸盐水泥、河沙和碎石并且与60%的乙二醇和水的混合溶液投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
3)称取凹凸棒土、木质素磺酸钠、聚丙烯酸钠、羧甲基淀粉钠和硫酸钠,混合后搅拌30S,然后与40%乙二醇和水的混合溶液的C组分混合并搅拌2min;
4)将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌3min。
对比例1
S1、称取硅酸盐水泥26kg、河沙15 kg和碎石41 kg和水11 kg,混合并搅拌2min,获得混凝土成品。
对比例2
S1、称取硅酸盐水泥26kg、河沙15 kg和碎石41 kg和水11 kg,混合并搅拌2min,获得混凝土成品。
性能检测试验
将实施例1-28以及对比例1制成的混凝土分别倒入大小为20.1cm*20.1cm*20.1cm的模具中,环境温度为-5℃±2℃,进行人工振捣、磨平,并用保鲜膜对混凝土进行包裹,静置一天后拆除模型。在初始环境温度下保持13天。对比例2的出了环境温度为28℃,其余检测条件均相同。根据以下实验方法对混凝土样品进行检测,每例中3个检测数据取平均值,具体监测数据见表4。
检测方法
分别抽取应用例1-27及应用对比例1-2的混凝土试块,采用如下检测方法对混凝土的抗压强度进行性能测试,具体结果见表4所示。
抗压强度测试:每个试块选取1个测区,每个测区面积约20*20cm2
测碳化深度:在回弹的每个测区选择一处浓度为1%酚酞酒精溶液测量混凝土的碳化深度,每处量测垂直深度1-2次,精度为0.05cm,求得碳化深度dm。
测回弹值:利用回弹仪法测定混凝土回弹值的大小,回弹值越大说明混凝土的表面硬度越大、抗压强度越高,反之越低。
根据回弹值和碳化深度的不同,查阅混凝土强度关系图表,求得所测之混凝土强度。
表4实施例1-27以及对比例1-2混凝土强度的检测结果
回弹值(Rm) 碳化深度(mm) 抗压强度(mpa)
实施例1 37.4 0.5 35.2
实施例2 37.2 1 33.4
实施例3 37.6 0.5 35.6
实施例4 36.4 1 32.0
实施例5 37.4 0.5 35.2
实施例6 36.6 0.5 33.8
实施例7 36.4 1 32.0
实施例8 37.0 1 33.0
实施例9 38.0 0.5 36.4
实施例10 36.6 0.5 33.8
实施例11 37.0 0.5 34.4
实施例12 37.0 1 33.0
实施例13 37.8 0.5 36.0
实施例14 37.4 0.5 35.2
实施例15 37.8 1 34.5
实施例16 37.6 1 34.1
实施例17 37.2 1 33.4
实施例18 37.8 1 34.5
实施例19 37.6 0.5 35.6
实施例20 36.4 1 32.0
实施例21 37.4 0.5 35.2
实施例22 37.8 1 34.5
实施例23 37.8 1 34.5
实施例24 36.4 1 32.0
实施例25 37.0 1 33.0
实施例26 37.6 0.5 35.6
实施例27 37.4 0.5 35.2
对比例1 34.0 0.5 29.1
对比例2 34.2 0.5 29.4
通过实施例1、对比例1和对比例2并结合表4可以看出,防冻组分的加入明显减少了低温对混凝土强度的影响。
通过实施例1和实施例2的对比,凹凸棒土的加入提高了混凝土基体材料的粘合,以及对水分子的吸附,进而提高了混凝土在低温条件下的抗压强度。
通过实施例1、实施例6和对比例1并结合表4可以看出,防冻组分的加入可以明显减少低温对混凝土强度的影响;聚丙烯酸钠可以对其他防冻组分和水分子进行轻度交联,从而降低水分子间氢键的相互作用,提高混凝土在低温下的强度。
通过实施例1、实施例6和实施例7并结合表4可以看出,当聚丙烯酸钠的用量为0.8kg时,聚丙烯酸钠可以对其他防冻组分和水分子进行轻度交联,从而降低水分子间氢键的相互作用,提高混凝土在低温下的强度。当聚丙烯酸钠的用量提高到1.5kg时,聚丙烯酸钠与其他组分和水分子的交联度过大,增加了混凝土的粘性反而降低了混凝土的强度。
通过实施例1、实施例24、实施例25、实施例26和实施例27的对比,当所有组分都投入到搅拌机中后搅拌时间分别是2min、1min、1.5min、2.5min和3min,当搅拌时间为1min时搅拌不充分,混凝土基体材料与防冻组分未充分混合,导致混凝土受低温影响而强度下降;当搅拌时间超过2min后混凝土强度未发生变化。
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 (6)

1.一种防冻混凝土,其特征在于,包括A组分、B组分和C组分,所述A组分包含以下重量份的原料:硅酸盐水泥240-280份、河沙135-165份和碎石390-430份;
所述B组分包含以下重量份的原料:凹凸棒土20-40份、木质素磺酸钠6-10份、聚丙烯酸钠6-10份、羧甲基淀粉钠2-4份和硫酸钠2-4份;
所述C组分包含以下重量份的原料:水95-125份和乙二醇10-20份;
防冻混凝土的制备方法,包括以下步骤:
S1、量取C组分混合后并进行搅拌;
S2、称取A组分和60%的组分C投入到混凝土搅拌机中,搅拌30S;
S3、称取B组分混合后搅拌30S,然后与40%的C组分混合后搅拌2min;
S4、将搅拌后的B组分和40%的C组分投入到含有A组分和60%的C组分的混凝土搅拌机中,搅拌1-3min。
2.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土,其特征在于,所述A组分包含以下重量份的原料:硅酸盐水泥250-270份、河沙145-155份和碎石400-420份。
3.根据权利要求2所述的一种防冻混凝土,其特征在于,所述A组分包含以下重量份的原料:硅酸盐水泥260份、河沙155份和碎石410份。
4.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土,其特征在于,所述B组分包含以下重量份的原料:凹凸棒土30份、木质素磺酸钠8份、聚丙烯酸钠8份、羧甲基淀粉钠3份和硫酸钠3份。
5.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土,其特征在于,所述C组分包含以下重量份的原料:水100-120份和乙二醇12-18份。
6.根据权利要求5所述的一种防冻混凝土,其特征在于,所述C组分包含以下重量份的原料:水110份和乙二醇15份。
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Denomination of invention: A type of antifreeze concrete and its preparation method

Effective date of registration: 20230531

Granted publication date: 20220708

Pledgee: Zhejiang Tailong Commercial Bank Co.,Ltd. Huzhou Linghu Small and Micro Enterprise Sub branch

Pledgor: Huzhou Shangjian Huayu Concrete Co.,Ltd.

Registration number: Y2023330001025

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