CN113277801A - 一种具有抗冻性能的早强混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种具有抗冻性能的早强混凝土及其制备方法。具有抗冻性能的早强混凝土包括以下组分：水泥；水；砂；石；减水剂；粉煤灰；硅粉；二硅化钽；二甘醇；外加剂。其制备方法包括以下步骤：步骤（1），制备预混合料；步骤（2），制备中间混合料；步骤（3），制备混凝土混合料；步骤（4），养护成型，即得具有抗冻性能的早强混凝土。本申请的具有抗冻性能的早强混凝土具有同时具备较佳的强度性能以及抗冻性能的优点；另外，本申请的制备方法具有制备简单，易于工业化生产的优点。

Description

一种具有抗冻性能的早强混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种具有抗冻性能的早强混凝土及其制备方法。

背景技术

由于混凝土结构在低温下容易出现冻裂的情况，当混凝土应用于高速公路上时，混凝土的冻裂容易使得道路表面出现凹凸不平的情况，甚至可能会导致车辆出现侧翻的情况，造成交通事故。因此，目前在寒冷地区通常会使用抗冻混凝土作为铺设道路的原料。

目前，提高混凝土的抗冻性能的主要措施是在混凝土拌和物中加入引气剂，使得混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡，使得混凝土内部具有一定的含气量，从而提高混凝土的抗冻性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为，引气剂加入至混凝土后，混凝土内部的含气量不容易控制，混凝土中的含气量过高时，容易使得混凝土的抗压强度受到影响，因此，仍有改进的空间。

发明内容

为了同时保证混凝土的抗冻性能以及强度性能，本申请提供一种具有抗冻性能的早强混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种具有抗冻性能的早强混凝土，采用如下的技术方案：

一种具有抗冻性能的早强混凝土，包括以下质量份数的组分：

水泥200-215份；

水150-160份；

砂760-770份；

石1050-1060份；

减水剂3-5份；

粉煤灰75-85份；

硅粉65-72份；

二硅化钽3-7份；

二甘醇2-5份；

外加剂2-4份。

通过采用上述技术方案，通过采用粉煤灰与硅粉协同复配，在一定程度上有利于提高混凝土的抗冻性能；通过加入二硅化钽与粉煤灰以及硅粉互相协同复配，有利于更好地促进粉煤灰与硅粉的配合，使得混凝土的抗冻性能更好；通过加入二甘醇，有利于缓解粉煤灰、硅粉以及二硅化钽对混凝土的抗压强度的影响，使得混凝土的抗冻性能以及强度性能更好地同时得到保障。

另外，发明人还意外发现，通过采粉煤灰、硅粉、二硅化钽与二甘醇协同复配，还有利于更好地提高混凝土的早强强度，使得混凝土的终凝时间更短，从而使得混凝土的后续养护成型操作更加简单方便。

优选的，所述具有抗冻性能的早强混凝土还包括以下质量份数的组分：

乙二醇1-2份。

通过采用上述技术方案，乙二醇有利于更好地促进粉煤灰、硅粉、二硅化钽与二甘醇的协同复配，从而有利于更好地提高混凝土的抗冻性能的同时有利于更好地提高混凝土的抗压强度，另外，在一定程度上还有利于更好地提高混凝土的早强强度，使得混凝土的养护成型操作更加简单方便。

优选的，所述外加剂至少包括补强剂。

通过采用上述技术方案，补强剂有利于更好地提高混凝土的强度性能，使得混凝土的抗压强度更加不容易受到抗冻性能的影响，有利于更好地同时维持混凝土的抗冻性能以及强度性能。

优选的，所述补强剂包括碳酸钙、氧化铝、五氧化三钛、高岭土、硅化锰、硅酸锆、碳酸钙中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，上述中的一种或多种物质作为补强剂的补强效果更强，有利于更好地提高混凝土的抗压强度，使得混凝土的抗压强度更加不容易受到抗冻性能的影响。

优选的，所述补强剂由五氧化三钛与硅酸锆以1：(1-3)的质量比均匀混合而成。

通过采用上述技术方案，采用特定比例的特定物质配合，除了对混凝土的补强效果更佳之外，还在一定程度上有利于更好地提高混凝土的早强强度，使得混凝土的终凝时间更短，使得混凝土的后续养护操作更加简便。

优选的，所述外加剂还包括促进剂、增粘剂，所述补强剂、促进剂与增粘剂的质量比为2：(0.5-1)：(0.3-0.7)。

通过采用上述技术方案，促进剂以及增粘剂有利于各组分更好地分散均匀并更好地互相协同配合，有利于更好地缩短混凝土的终凝时间，使得混凝土的早强强度更高。

优选的，所述促进剂包括三乙醇胺、六偏磷酸钠、聚乙二醇中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，采用上述中的一种或多种物质作为促进剂，有利于更好地缩短混凝土的终凝时间，使得混凝土的早期强度更高。

优选的，所述增粘剂包括淀粉、腻子粉、纤维素中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，采用上述中的一种或多种物质作为增粘剂，有利于更好提高各组分之间的分散均匀度，从而有利于各组分更好地互相协同配合以更好地发挥作用，使得混凝土的抗冻性能以及强度性能均能同时达到较佳的水平。

第二方面，本申请提供一种具有抗冻性能的早强混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种具有抗冻性能的早强混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，混合水泥、砂、石、粉煤灰、硅粉、二硅化钽、二甘醇以及1/2质量的水，搅拌均匀，形成预混合料；

步骤(2)，往预混合料中加入减水剂以及外加剂，搅拌均匀，形成中间混合料；

步骤(3)，往中间混合料中加入剩余1/2质量的水，搅拌均匀，即得混凝土混合料；

步骤(4)，将混凝土混合料摊铺至施工面上，养护成型，即得具有抗冻性能的早强混凝土。

优选的，所述步骤(1)中还加入有质量份数为1-2份的乙二醇。

通过采用上述技术方案，控制各组分的加入顺序，有利于各组分更好地互相混合分散均匀，从而有利于各组分更好地互相协同复配以起作用，使得混凝土的强度性能以及抗冻性能均可同时达到较佳的水平。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用粉煤灰、硅粉、二硅化钽与二甘醇互相协同复配，有利于缓解混凝土的抗冻性能提高对强度性能的影响，同时，还在一定程度上有利于更好地提高混凝土的早期强度。

2、本申请中通过还加入有补强剂、促进剂以及增粘剂，使得各组分更好地互相协同复配以更好地起到效果，有利于更好地同时提高混凝土的抗冻性能以及强度性能。

3、本申请的方法，通过控制各组分的混合顺序，有利于各组分更好地互混均匀并更好地协同复配产生作用，有利于更好地同时提高混凝土的抗冻性能以及强度性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

以下实施例以及对比例的原料来源见表1。

表1原料来源表

实施例1

本实施例公开一种具有抗冻性能的早强混凝土，包括以下质量的组分：

水泥200kg；水160kg；砂765kg；石1050kg；聚羧酸减水剂5kg；粉煤灰80kg；硅粉72kg；二硅化钽7kg；二甘醇5kg；外加剂2kg。

在本实施例中，外加剂为二氧化硅。

本实施例还公开一种具有抗冻性能的早强混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，在搅拌机机中加入水泥200kg、砂765kg、石1050kg、粉煤灰80kg、硅粉72kg、二硅化钽7kg、二甘醇5kg以及水80kg，搅拌均匀，形成预混合料。

步骤(2)，边搅拌边往预混合料中继续加入聚羧酸减水剂5kg以及二氧化硅2kg，搅拌均匀，形成中间混合料。

步骤(3)，边搅拌边往中间混合料中加入剩余80kg水，搅拌均匀，即得混凝土混合料。

步骤(4)，将混凝土混合料均匀摊铺至施工面上，控制养护温度为35℃，湿度为97％，养护成型，即得具有抗冻性能的早强混凝土。

实施例2

与实施例1的区别在于：

具有抗冻性能的早强混凝土包括以下质量的组分：

水泥207kg；水150kg；砂770kg；石1055kg；聚羧酸减水剂3kg；粉煤灰85kg；硅粉69kg；二硅化钽3kg；二甘醇3.5kg；外加剂3kg。

实施例3

与实施例1的区别在于：

具有抗冻性能的早强混凝土包括以下质量的组分：

水泥215kg；水155kg；砂760kg；石1060kg；聚羧酸减水剂4kg；粉煤灰75kg；硅粉65kg；二硅化钽5kg；二甘醇2kg；外加剂4kg。

实施例4

与实施例3的区别在于：步骤(1)中还加入有1kg乙二醇。

实施例5

与实施例3的区别在于：步骤(1)中还加入有2kg乙二醇。

实施例6

与实施例3的区别在于：外加剂为碳酸钙。

实施例7

与实施例3的区别在于：外加剂由五氧化三钛与硅酸锆以1：1的质量比均匀混合而成。

实施例8

与实施例3的区别在于：外加剂由五氧化三钛与硅酸锆以1：3的质量比均匀混合而成。

实施例9

与实施例3的区别在于：外加剂由碳酸钙与硅酸锆以1：3的质量比均匀混合而成。

实施例10

与实施例3的区别在于：外加剂由五氧化三钛与碳酸钙以1：3的质量比均匀混合而成。

实施例11

与实施例3的区别在于：外加剂由二氧化硅、聚亚烷基二醇、海藻酸钠以2：0.5：0.7的质量比均匀混合而成。

实施例12

与实施例3的区别在于：外加剂由二氧化硅、聚亚烷基二醇、海藻酸钠以2：1：0.3的质量比均匀混合而成。

实施例13

与实施例3的区别在于：外加剂由二氧化硅、三乙醇胺、淀粉以2：1：0.3的质量比均匀混合而成。

实施例14

与实施例3的区别在于：

具有抗冻性能的早强混凝土包括以下质量的组分：

水泥210kg；水157kg；砂765kg；石1055kg；聚羧酸减水剂4kg；粉煤灰78kg；硅粉70kg；二硅化钽5kg；二甘醇4kg；外加剂3kg；乙二醇1.5kg。

在本实施例中，外加剂由补强剂、促进剂与增粘剂以2：1：0.5的质量比均匀混合而成。

其中，补强剂由五氧化三钛与硅酸锆以1：2的质量比均匀混合而成；促进剂为三乙醇胺；增粘剂为淀粉。

乙二醇在步骤(1)中加入。

对比例1

与实施例3的区别在于：以等量的矿渣粉替代粉煤灰、硅粉、二硅化钽，并以等量的水替代二甘醇。

对比例2

与实施例3的区别在于：以等量的粉煤灰替代硅粉以及二硅化钽，并以等量的水替代二甘醇。

对比例3

与实施例3的区别在于：以等量的硅粉替代粉煤灰以及二硅化钽，并以等量的水替代二甘醇。

对比例4

与实施例3的区别在于：以等量的粉煤灰替代二硅化钽，并以等量的水替代二甘醇。

对比例5

与实施例3的区别在于：以等量的水替代二甘醇。

实验1

根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》抗冻试验中的4.1慢冻法检测以上实施例以及对比例制备所得的具有抗冻性能的早强混凝土的抗冻等级。

实验2

根据GB/T 50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中的5抗压强度试验检测以上实施例以及对比例制备所得的具有抗冻性能的早强混凝土的3d、7d、28d、90d抗压强度(MPa)。

以上实验的检测数据见表2。

表2实验检测数据

表中的“-”表示混凝土尚未成型，无法测得抗压强度。

根据表1中实施例3与对比例1-5的数据对比可得，通过单独加入粉煤灰或单独加入硅粉，均在一定程度上有利于提高混凝土的抗冻性能，通过同时加入粉煤灰以及硅粉，有利于两者更好地互相促进，使得抗冻效果更好，但在一定程度上容易对混凝土的强度性能造成影响；通过加入二硅化钽，有利于更好地促进粉煤灰以及硅粉的抗冻效果，使得混凝土的抗冻性能得到更大程度的提升，但同时也会较大程度地影响混凝土的抗压强度；通过加入二甘醇，有利于缓解粉煤灰、硅粉以及二硅化钽对混凝土的强度性能的影响，使得混凝土的抗冻性能得到较大程度的提升的同时更好地保持强度性能，另外，二甘醇与粉煤灰、硅粉、二硅化钽的协同配合还在一定程度上有利于提高混凝土的早强强度，使得混凝土养护成型操作更加简便。

根据表2中实施例3-5的数据对比可得，通过加入乙二醇，有利于更好地促进二甘醇与粉煤灰、硅粉、二硅化钽的协同配合，从而在一定程度上有利于更好地提高混凝土的抗冻性能、抗压强度以及早强强度。

根据表2中实施例3与实施例6-10的数据对比可得，通过采用碳酸钙作为补强剂，有利于更好地提高混凝土的抗压强度；另外，通过采用特定比例的五氧化三钛以及硅酸锆协同配合，还有利于更好地提高混凝土的早强强度。

根据表2中实施例3与实施例11-13的数据对比可得，通过采用特定比例的特定促进剂以及增粘剂与补强剂协同配合，在一定程度上有利于更好地提高混凝土的抗压强度、早强强度以及抗冻性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：

水泥200-215份；

水150-160份；

砂760-770份；

石1050-1060份；

减水剂3-5份；

粉煤灰75-85份；

硅粉65-72份；

二硅化钽3-7份；

二甘醇2-5份；

外加剂2-4份。

2.根据权利要求1所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述具有抗冻性能的早强混凝土还包括以下质量份数的组分：

乙二醇1-2份。

3.根据权利要求1-2任一所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述外加剂至少包括补强剂。

4.根据权利要求3所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述补强剂包括碳酸钙、氧化铝、五氧化三钛、高岭土、硅化锰、硅酸锆、碳酸钙中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述补强剂由五氧化三钛与硅酸锆以1：（1-3）的质量比均匀混合而成。

6.根据权利要求3所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述外加剂还包括促进剂、增粘剂，所述补强剂、促进剂与增粘剂的质量比为2：（0.5-1）：（0.3-0.7）。

7.根据权利要求6所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述促进剂包括三乙醇胺、六偏磷酸钠、聚乙二醇中的一种或多种。

8.根据权利要求6所述的具有抗冻性能的早强混凝土，其特征在于：所述增粘剂包括淀粉、腻子粉、纤维素中的一种或多种。

9.一种如权利要求1、3-8任一所述的具有抗冻性能的早强混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤（1），混合水泥、砂、石、粉煤灰、硅粉、二硅化钽、二甘醇以及1/2质量的水，搅拌均匀，形成预混合料；

步骤（2），往预混合料中加入减水剂以及外加剂，搅拌均匀，形成中间混合料；

步骤（3），往中间混合料中加入剩余1/2质量的水，搅拌均匀，即得混凝土混合料；

步骤（4），将混凝土混合料摊铺至施工面上，养护成型，即得具有抗冻性能的早强混凝土。

10.根据权利要求9所述的具有抗冻性能的早强混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中还加入有质量份数为1-2份的乙二醇。