CN106380140A - 一种抗渗抗冻性混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料包括以下组分：硅酸盐水泥、粗砂、中粗砂、碎石、水、硅粉、明矾石、熟石灰、氧化镁粉末、煤灰粉、AEA‑高强熟料、石膏、减水剂、引气剂、聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、碳纤维、硅氧烷、石蜡、亚硝酸盐、苯甲酸钠。本发明所述抗渗抗冻性混凝土其组分合理，功能协同，具有良好的抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、和易性等优点。

Description

一种抗渗抗冻性混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种抗渗抗冻性混凝土。
背景技术
混凝土是当今用量最大的建筑材料，高性能混凝土代表了混凝土技术的发展方向。近年来，随着国内建筑业的快速发展，对建造过程中所消耗混凝土的强度和耐久性等要求的不断提高。目前，混凝土的抗冻性和抗渗性不能满足社会的要求，需要进一步的研究和改进。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗渗抗冻性混凝土，其组分合理，功能协同，具有良好的抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、和易性等优点。本发明提出的一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥140-225份、粗砂350-480份、中粗砂340-470份、碎石900-1100份、水145-175份、硅粉10-13.5份、明矾石10-14份、熟石灰9-13份、氧化镁粉末13-16份、煤灰粉60-70份、AEA-高强熟料12-18份、石膏9-12份、减水剂0.86-1.22份、引气剂1.15-1.66份、聚乙烯醇纤维1.06-1.45份、玻璃纤维0.98-1.35份、碳纤维0.6-1.12份、硅氧烷0.52-0.94份、石蜡0.45-0.8份、亚硝酸盐0.8-1.2份、苯甲酸钠0.55-0.95份。
优选地，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥180-200份、粗砂390-420份、中粗砂385-415份、碎石980-1010份、水160-165份、硅粉11.5-12.5份、明矾石12-13份、熟石灰10.8-12份、氧化镁粉末14-15份、煤灰粉64-66份、AEA-高强熟料14-16份、石膏10-10.8份、减水剂1-1.1份、引气剂1.36-1.42份、聚乙烯醇纤维1.25-1.32份、玻璃纤维1.16-1.25份、碳纤维0.86-0.94份、硅氧烷0.74-0.82份、石蜡0.6-0.64份、亚硝酸盐1-1.05份、苯甲酸钠0.7-0.8份。
优选地，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥190份、粗砂412份、中粗砂405份、碎石1000份、水162份、硅粉12.1份、明矾石12.6份、熟石灰11.5份、氧化镁粉末14.5份、煤灰粉65份、AEA-高强熟料14.8份、石膏10.4份、减水剂1.04份、引气剂1.39份、聚乙烯醇纤维1.28份、玻璃纤维1.2份、碳纤维0.9份、硅氧烷0.79份、石蜡0.62份、亚硝酸盐1.02份、苯甲酸钠0.76份。
优选地，所述粗砂含泥量不超过4.5wt％，所述中粗砂含泥量不超过3wt％，所述煤灰粉的粒度为60-150目。
优选地，所述引气剂为脂肪醇硫酸钠、皂角粉末、松香盐中的一种或多种。
优选地，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
优选地，所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份柠檬酸、15-20份丙烯酸、40-46份二甲基甲酰胺、1.2-2.2份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至50-65℃保温8.5-10h，其中升温速率为2-5℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1-1.5份丙烯腈、2-4份马来酸酐、18-25份烯丙醇聚氧乙烯醚、12-18份乙烯基三异丙氧硅烷、0.45-0.59份过硫酸钠、0.48-0.58份过硫酸铵、0.15-0.5份双氧水、0.34-0.48份四氯化钛、42-48份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至75-85℃保温4.5-6.5h后，加入氨水调节pH值在6.5-7.5之间，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
在聚羧酸系减水剂的制备过程中，加入过硫酸钠、过硫酸铵、双氧水、四氯化钛配合使用，减少了聚合反应引发剂的用量，同时很好的控制了聚合反应速率，马来酸酐、烯丙醇聚氧乙烯醚、乙烯基三异丙氧硅烷、去离子水可以一次性加入反应装置，简化了生产工艺；聚羧酸系减水剂中引入的活性基团如-SO3-、-COO-、-Si-O-通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧吸附在水泥颗粒表面，使水泥带电，根据同性电荷相斥原理，阻止了相邻水泥颗粒的相互接近，增大了水泥与新拌砂浆中的自由水的接触面积，同时支链中的氧原子与新拌砂浆中的自由水结合，使水泥充分水化，并且在水泥颗粒扩散的过程中释放出凝聚体所包含的游离水，与长支链聚乙二醇基团配合，对水泥浆体有明显的缓凝作用，改善了混凝土的和易性、加工性能，减少了用水量；聚羧酸系减水剂中的聚醚侧链，伸展于水溶液中，在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层，与-Si-O-活性基团配合，当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的障碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好,同时，亲水聚醚侧链在水泥矿物水化产物中仍可以展开，这样聚羧酸系减水剂受到水泥的水化反应影响小，可长时间保持分散效果；混凝土在碱性环境下，聚羧酸系减水剂中酯基可逐渐水解成羧基，补充体系中的羧基含量，起到缓释保坍作用。
优选地，所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将24-26份柠檬酸、16-18份丙烯酸、42-43份二甲基甲酰胺、1.4-1.8份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至55-60℃保温9-9.5h，其中升温速率为3-4℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1.2-1.4份丙烯腈、2.5-3.5份马来酸酐、20-22份烯丙醇聚氧乙烯醚、15-16份乙烯基三异丙氧硅烷、0.5-0.52份过硫酸钠、0.5-0.52份过硫酸铵、0.35-0.45份双氧水、0.38-0.42份四氯化钛、44-46份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至80-82℃保温5-5.5h后，加入氨水调节pH值在6.8-7.2之间，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
优选地，所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份柠檬酸、17份丙烯酸、42.6份二甲基甲酰胺、1.6份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至58℃保温9.2h，其中升温速率为3.5℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1.35份丙烯腈、3份马来酸酐、21份烯丙醇聚氧乙烯醚、15.4份乙烯基三异丙氧硅烷、0.51份过硫酸钠、0.51份过硫酸铵、0.4份双氧水、0.41份四氯化钛、45份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至81℃保温5.2h后，加入氨水调节pH值为7，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
本发明中加入煤灰粉，不仅变废为宝，而且减少了水泥的用量，降低了工程成本，降低了混凝土的徐变，提高了混凝土的修饰性，改善了混凝土拌合物的和易性，增强了混凝土的可泵性，显著降低混凝土水化热、热膨胀性，同时能抑制温差而产生的裂缝，与硅氧烷、石蜡配合作用，提高了混凝土的抗渗性和抗冻性；加入明矾石、粗砂、中粗砂、煤灰粉配合使用，利用各组分粒径的不同，在混凝土胶凝材料中实现填充，减小各组分颗粒之间的空隙，从而减小混凝土总孔隙率，改善孔结构，使混凝土更加密实，显著提高了混凝土的抗渗性、抗腐蚀性和强度，同时与硅酸盐水泥、石膏配合，具有良好的水硬胶凝性能；加入明矾石、熟石灰、氧化镁粉末、AEA-高强熟料、石膏配合作用，提高混凝土密实度，使混凝土具有良好的抗裂防渗性，同时具有的膨胀性可补偿混凝土硬化过程中的收缩，减小坍落度，同时提高了混凝土的抗压强度、抗折强度，改善了混凝土的力学性能和抗冻性等耐久性能；加入引气剂，产生大量微小而独立的气泡，减小了混凝土内摩擦阻力，提高了混凝土和易性、流动性，与明矾石、熟石灰、氧化镁粉末、AEA-高强熟料、石膏配合作用，有效切断毛细管通路，降低了毛细管作用，从而提高混凝土的抗渗性，抗渗性的提高降低了侵蚀气体和液体的侵入，提高了混凝土的抗腐蚀性，产生的微气孔在冰冻过程中能释放毛细管内的冰晶膨胀压力，从而避免生成破坏压力，与亚硝酸盐与苯甲酸钠配合，减少和防止冻融的破坏作用，提高混凝土的抗冻性；加入的减水剂，通过聚合反应，并引入了马来酸酐基团与氰基，得到了所需的聚羧酸系减水剂,其具有高减水率和良好的水溶性、分散性，形成的网状结构，能渗透到混凝土内部并生成不溶于水的凝胶体，与聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、碳纤维、引气剂、明矾石、熟石灰、氧化镁粉末、AEA-高强熟料、石膏配合，减小混凝土内部空隙，切断毛细管通道，增加密实度，形成可靠的永久性防水层，提高了混凝土的抗腐蚀性，延长混凝土使用寿命，同时能抑制了水泥的水化，使凝结时间变长，提高混凝土的加工性能，并且提高了混凝土的强度、稳定性和长期耐久性。本发明所述抗渗抗冻性混凝土组分合理，功能协同，具有良好的抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、和易性等优点。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥140份、粗砂350份、中粗砂340份、碎石900份、水145份、硅粉10份、明矾石10份、熟石灰9份、氧化镁粉末13份、煤灰粉60份、AEA-高强熟料12份、石膏9份、减水剂0.86份、引气剂1.15份、聚乙烯醇纤维1.06份、玻璃纤维0.98份、碳纤维0.6份、硅氧烷0.52份、石蜡0.45份、亚硝酸盐0.8份、苯甲酸钠0.55份。
实施例2
本发明提出的一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥180份、粗砂395份、中粗砂390份、碎石985份、水160份、硅粉11.6份、明矾石12.2份、熟石灰10.2份、氧化镁粉末13.8份、煤灰粉64.3份、AEA-高强熟料13.4份、石膏9.6份、减水剂0.98份、引气剂1.28份、聚乙烯醇纤维1.22份、玻璃纤维1.14份、碳纤维0.84份、硅氧烷0.67份、石蜡0.58份、亚硝酸盐0.96份、苯甲酸钠0.65份。
实施例3
本发明提出的一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥190份、粗砂412份、中粗砂405份、碎石1000份、水162份、硅粉12.1份、明矾石12.6份、熟石灰11.5份、氧化镁粉末14.5份、煤灰粉65份、AEA-高强熟料14.8份、石膏10.4份、减水剂1.04份、引气剂1.39份、聚乙烯醇纤维1.28份、玻璃纤维1.2份、碳纤维0.9份、硅氧烷0.79份、石蜡0.62份、亚硝酸盐1.02份、苯甲酸钠0.76份。
其中，所述粗砂含泥量为2.2wt％，中粗砂含泥量为1.5wt％，煤灰粉的粒度为60目；
所述引气剂为脂肪醇硫酸钠、皂角粉末、松香盐按重量比为3:1:2.5组成的混合物；
所述减水剂为聚羧酸系减水剂；
所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将30份柠檬酸、20份丙烯酸、46份二甲基甲酰胺、2.2份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至65℃保温8.5h，其中升温速率为5℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1.5份丙烯腈、4份马来酸酐、25份烯丙醇聚氧乙烯醚、18份乙烯基三异丙氧硅烷、0.59份过硫酸钠、0.58份过硫酸铵、0.5份双氧水、0.48份四氯化钛、48份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至85℃保温4.5h后，加入氨水调节pH值为7.5，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
实施例4
本发明提出的一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥210份、粗砂445份、中粗砂430份、碎石1060份、水165份、硅粉12.6份、明矾石13.4份、熟石灰12.3份、氧化镁粉末15.2份、煤灰粉67.8份、AEA-高强熟料16.6份、石膏11.2份、减水剂1.12份、引气剂1.54份、聚乙烯醇纤维1.36份、玻璃纤维1.25份、碳纤维1.04份、硅氧烷0.85份、石蜡0.74份、亚硝酸盐1.08份、苯甲酸钠0.82份。
其中，所述粗砂含泥量为4wt％，中粗砂含泥量为2.6wt％，煤灰粉的粒度为120目；
所述引气剂为皂角粉末、松香盐按重量比为1:2.2组成的混合物；
所述减水剂为聚羧酸系减水剂；
所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20份柠檬酸、15份丙烯酸、40份二甲基甲酰胺、1.2份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至50℃保温10h，其中升温速率为2℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1份丙烯腈、2份马来酸酐、18份烯丙醇聚氧乙烯醚、12份乙烯基三异丙氧硅烷、0.45份过硫酸钠、0.48份过硫酸铵、0.15份双氧水、0.34份四氯化钛、42份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至75℃保温6.5h后，加入氨水调节pH值为6.5，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
实施例5
本发明提出的一种抗渗抗冻性混凝土，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥225份、粗砂480份、中粗砂470份、碎石1100份、水175份、硅粉13.5份、明矾石14份、熟石灰13份、氧化镁粉末16份、煤灰粉70份、AEA-高强熟料18份、石膏12份、减水剂1.22份、引气剂1.66份、聚乙烯醇纤维1.45份、玻璃纤维1.35份、碳纤维1.12份、硅氧烷0.94份、石蜡0.8份、亚硝酸盐1.2份、苯甲酸钠0.95份。
其中，所述粗砂含泥量为4.5wt％，中粗砂含泥量为3wt％，煤灰粉的粒度为150目；
所述引气剂为脂肪醇硫酸钠；
所述减水剂为聚羧酸系减水剂；
所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份柠檬酸、17份丙烯酸、42.6份二甲基甲酰胺、1.6份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至58℃保温9.2h，其中升温速率为3.5℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1.35份丙烯腈、3份马来酸酐、21份烯丙醇聚氧乙烯醚、15.4份乙烯基三异丙氧硅烷、0.51份过硫酸钠、0.51份过硫酸铵、0.4份双氧水、0.41份四氯化钛、45份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至81℃保温5.2h后，加入氨水调节pH值为7，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥140-225份、粗砂350-480份、中粗砂340-470份、碎石900-1100份、水145-175份、硅粉10-13.5份、明矾石10-14份、熟石灰9-13份、氧化镁粉末13-16份、煤灰粉60-70份、AEA-高强熟料12-18份、石膏9-12份、减水剂0.86-1.22份、引气剂1.15-1.66份、聚乙烯醇纤维1.06-1.45份、玻璃纤维0.98-1.35份、碳纤维0.6-1.12份、硅氧烷0.52-0.94份、石蜡0.45-0.8份、亚硝酸盐0.8-1.2份、苯甲酸钠0.55-0.95份。
2.根据权利要求1所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥180-200份、粗砂390-420份、中粗砂385-415份、碎石980-1010份、水160-165份、硅粉11.5-12.5份、明矾石12-13份、熟石灰10.8-12份、氧化镁粉末14-15份、煤灰粉64-66份、AEA-高强熟料14-16份、石膏10-10.8份、减水剂1-1.1份、引气剂1.36-1.42份、聚乙烯醇纤维1.25-1.32份、玻璃纤维1.16-1.25份、碳纤维0.86-0.94份、硅氧烷0.74-0.82份、石蜡0.6-0.64份、亚硝酸盐1-1.05份、苯甲酸钠0.7-0.8份。
3.根据权利要求2所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述混凝土其原料按重量份包括以下组分：硅酸盐水泥190份、粗砂412份、中粗砂405份、碎石1000份、水162份、硅粉12.1份、明矾石12.6份、熟石灰11.5份、氧化镁粉末14.5份、煤灰粉65份、AEA-高强熟料14.8份、石膏10.4份、减水剂1.04份、引气剂1.39份、聚乙烯醇纤维1.28份、玻璃纤维1.2份、碳纤维0.9份、硅氧烷0.79份、石蜡0.62份、亚硝酸盐1.02份、苯甲酸钠0.76份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述粗砂含泥量不超过4.5wt％，所述中粗砂含泥量不超过3wt％，所述煤灰粉的粒度为60-150目。
5.根据权利要求1-3中任一项所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述引气剂为脂肪醇硫酸钠、皂角粉末、松香盐中的一种或多种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。
7.根据权利要求6所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将20-30份柠檬酸、15-20份丙烯酸、40-46份二甲基甲酰胺、1.2-2.2份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至50-65℃保温8.5-10h，其中升温速率为2-5℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1-1.5份丙烯腈、2-4份马来酸酐、18-25份烯丙醇聚氧乙烯醚、12-18份乙烯基三异丙氧硅烷、0.45-0.59份过硫酸钠、0.48-0.58份过硫酸铵、0.15-0.5份双氧水、0.34-0.48份四氯化钛、42-48份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至75-85℃保温4.5-6.5h后，加入氨水调节pH值在6.5-7.5之间，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
8.根据权利要求7所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将24-26份柠檬酸、16-18份丙烯酸、42-43份二甲基甲酰胺、1.4-1.8份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至55-60℃保温9-9.5h，其中升温速率为3-4℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1.2-1.4份丙烯腈、2.5-3.5份马来酸酐、20-22份烯丙醇聚氧乙烯醚、15-16份乙烯基三异丙氧硅烷、0.5-0.52份过硫酸钠、0.5-0.52份过硫酸铵、0.35-0.45份双氧水、0.38-0.42份四氯化钛、44-46份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至80-82℃保温5-5.5h后，加入氨水调节pH值在6.8-7.2之间，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
9.根据权利要求8所述抗渗抗冻性混凝土，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂按照以下工艺进行制备：按重量份将25份柠檬酸、17份丙烯酸、42.6份二甲基甲酰胺、1.6份硫酸氢钠加入反应装置并搅拌均匀，升温至58℃保温9.2h，其中升温速率为3.5℃/min，除去二甲基甲酰胺后，降至室温；然后向反应装置中通入氮气并加入1.35份丙烯腈、3份马来酸酐、21份烯丙醇聚氧乙烯醚、15.4份乙烯基三异丙氧硅烷、0.51份过硫酸钠、0.51份过硫酸铵、0.4份双氧水、0.41份四氯化钛、45份去离子水，在氮气的保护下搅拌升温至81℃保温5.2h后，加入氨水调节pH值为7，冷却至室温，得到所述聚羧酸系减水剂。
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