CN112358252A - 一种抗冻开裂混凝土及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种抗冻开裂混凝土及制备方法。混凝土包括聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、粗集料、细集料、水泥、水。混凝土的制备方法为：步骤1），取聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠加入水中，加热至75‑80℃，获得第一混合物；步骤2），取第一混合物、水泥、细集料加入粗集料中，混合均匀，获得抗冻开裂混凝土。本申请的抗冻开裂混凝土可以提高混凝土的抗冻性和抗渗性。本申请的制备方法可以提高混凝土拌合物的和易性。

Description

一种抗冻开裂混凝土及制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种抗冻开裂混凝土及制备方法。
背景技术
混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。它是由胶凝材料、颗粒状集料、水以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均匀搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。
在我国北方寒冷地区，混凝土的破坏多数与冻融作用有关,混凝土结构在冻融循环作用下的破坏,关系到建筑物使用寿命、工程质量、运营安全等方面的问题。
当混凝土的孔隙或裂缝中的水在冻结成冰时，体积膨大，因而它对围限它的混凝土缝隙壁产生很大的压力，使混凝土温差裂缝加深加宽。当冰融化时，水扩大了的裂隙更深入地渗入混凝土的内部，同时水量也可能增加，并再次冻结成冰，这样冻融频繁进行，使裂缝不断扩大，以致使混凝土崩裂。
针对上述中的相关技术，发明人认为出现冻融现象时，混凝土抗膨胀的强度较低，其内部裂缝逐渐加深，开裂速度加快，水更容易渗透到混凝土内部，导致混凝土抗冻性越来越差，影响混凝土建筑物的安全性。
发明内容
为了提高混凝土的抗冻性，本申请提供一种抗冻开裂混凝土及制备方法。
第一方面，本申请提供的一种抗冻开裂混凝土，采用如下的技术方案：
一种抗冻开裂混凝土，由包括以下质量份数的原料制成：
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯15-20份；
顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠12-18份；
粗集料1600-1800份；
细集料30-220份；
水泥300-350份；
水200-250份；
所述聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的分子量为1200-1400。
通过采用上述技术方案，通过加入聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的乳化力强，无需高温加热混凝土原料，在低温条件下即可乳化混合混凝土原料。
通过加入顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠，顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠具有补偿混凝土干缩和密实混凝土、提高混凝土抗渗性的作用，耐久性良好、膨胀性能稳定，提升强度。
通过加入粗集料，在混凝土承受压荷载时，其内部由再生粗集料传递应力，当混凝土在外荷载作用下发生破坏时，裂缝很难贯穿再生粗集料而是绕过再生粗集料在骨料周围出现，从而提高混凝土的强度。
通过加入细集料，再生细集料能够填充再生粗集料之间的缝隙，增加混凝土的强度。
通过聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠以特定的比例配合，降低了水泥的水化热，加速水化反应，同时温升幅度下降，使得早期抗膨胀强度提高，从而可以大大提高混凝土的抗冻开裂能力，缓解混凝土建筑温差裂缝的出现。
优选的，所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
泵送剂3-8份。
通过采用上述技术方案，泵送剂能够提高混凝土拌合物的流动性，使得混凝土输送过程中保持较佳的和易性。泵送剂可以采用酒石酸钾钠、硼砂、二乙醇单异丙醇胺、碳酸甘油酯。
优选的，所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
缓凝剂6-9份。
通过采用上述技术方案，缓凝剂可以延缓水泥凝固，延长混凝土的凝固时间，不影响混凝土质量，同减水剂一起使用时可以提高混凝土的减水率。缓凝剂可以采用硼酸钠、硫酸钙、焦磷酸钠、蔗糖、菜籽油。
优选的，所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
引气剂4-8份。
通过采用上述技术方案，引气剂能够改善混凝土的耐久性和新拌混凝土的流变性能，调节混凝土凝结硬化性能和气体含量。引气剂可以采用十二烷基磺酸钠、季戊四醇、新戊二醇。
优选的，所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
减水剂3-5份。
通过采用上述技术方案，减水剂能够大幅度减少拌合物用水量，加入混凝土后对水泥颗粒有分散作用，节约水泥，并且掺量低、减水率高，经济效益较佳。减水剂可以采用异丙醇、丙烯酰胺、丙烯酸钠、硫酸亚铁、三聚磷酸钠、乳聚甲基丙烯酸钠。
优选的，所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
防渗剂7-9份。
通过采用上述技术方案，防渗剂可以明显提高混凝土基面的耐磨性、耐久性，固化起砂表面，提高混凝度路面的表面强度。防渗剂可以采用三乙醇胺、四羟甲基硫酸磷。
优选的，所述防渗剂包括以下质量份数的组分：
三乙醇胺3-4份；
四羟甲基硫酸磷4-5份。
通过采用上述技术方案，通过加入三乙醇胺，三乙醇胺可以提高混凝土的耐磨性、抗刮性，减少混凝土产生的灰尘。
通过加入四羟甲基硫酸磷，四羟甲基硫酸磷对提高混凝土可泵性、抗渗及减缓氯离子和硫酸盐侵蚀性能大幅度提高，可以在混凝土的钢筋表面想成一层分子化学保护膜，减缓因氯盐、硫酸盐、碳化或杂散电流等各种原因造成的钢筋锈蚀，提高混凝土的耐久性，延长混凝土建筑物的使用寿命。
通过三乙醇胺与四羟甲基硫酸磷以特定的比例配合，可以在混凝土形成防水膜，使得混凝土建筑物具有防水、防腐的效果，减缓混凝土建筑物出现漏水、返潮、渗水等情况，改善有效延长混凝土建筑物的使用寿命。
优选的，所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
新戊二醇15-20份。
通过采用上述技术方案，新戊二醇具有良好的耐水性、耐候性、热稳定性。新戊二醇与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠以特定的比例配合，使得混凝土经过多次冻融后强度依然较高，可以缓冲混凝土内水结冰所产生的膨胀压力，进一步增强混凝土抗冻性能。
第二方面，本申请提供的一种抗冻开裂混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种抗冻开裂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)，取聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠加入水中，加热至75-80℃，获得第一混合物；
步骤2)，取第一混合物、水泥、细集料加入粗集料中，混合均匀，获得抗冻开裂混凝土。
通过采用上述技术方案，将聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠加热混合，可以提高各组分的流动性，使得各组分在水中分散更加均匀。
优选的，所述步骤1)中，第一混合物中还加入新戊二醇、三乙醇胺、四羟甲基硫酸磷；
所述步骤2)中，在粗集料中还加入泵送剂、缓凝剂、引气剂、减水剂。
通过采用上述技术方案，将各组分混合均匀，形成稳定的状态，更好的发挥各组分的效果。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠以特定的比例配合，降低了水泥的水化热，加速水化反应，同时温升幅度下降，使得强度发展速率提高，从而可以大大提高混凝土的抗冻开裂能力，缓解混凝土建筑温差裂缝的出现。
2、本申请中优选采用新戊二醇与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠以特定的比例配合，早期抗膨胀强度提高，使得混凝土经过多次冻融后形变量较小，可以缓冲混凝土内水结冰所产生的膨胀压力，减缓混凝土开裂，进一步增强混凝土抗冻性能。
3、本申请中优选采用三乙醇胺与四羟甲基硫酸磷以特定的比例配合，可以在混凝土形成防水膜，使得混凝土建筑物具有防水、防腐的效果，减缓混凝土建筑物出现漏水、返潮、渗水等情况，改善有效延长混凝土建筑物的使用寿命。
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。
以下实施例及比较例中各原料组分的来源信息详见表1。
表1
Figure BDA0002771683060000061
Figure BDA0002771683060000071
Figure BDA0002771683060000081
实施例1-3：一种抗冻开裂混凝土，包括以下组分：
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、粗集料、细集料、水泥、水。
粗集料为中砂与细石的复配。
细集料为粉煤灰与矿粉的复配。
实施例1-3中，各组分的投入量(单位Kg)详见表2。
表2
实施例1 实施例2 实施例3
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯 2 6 10
顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠 2 3 4
中砂 850 900 950
细石 750 800 850
粉煤灰 5 67 130
矿粉 25 85 145
水泥 300 325 350
实施例1-3的抗冻开裂混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤1)，取聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠与水一起加入第一搅拌机中，加热至77℃，转速200r/min，持续搅拌30min，获得第一混合物；
步骤2)，根据配方选择水泥、中砂、细石、粉煤灰、矿粉一起加入第一搅拌机中，转速200r/min，持续搅拌30min，获得抗冻开裂混凝土。
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的分子量为1200。
实施例4
一种抗冻开裂混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
步骤1)中，取聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠与水一起加入第一搅拌机中，加热至75℃。
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的分子量为1300。
实施例5
一种应用再生混凝土骨料的混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
步骤1)中，取聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠与水一起加入第一搅拌机中，加热至80℃。
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的分子量为1400。
实施例6-8
一种抗冻开裂混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
混凝土的组分还包括防渗剂。
防渗剂为三乙醇胺与四羟甲基硫酸磷的复配。
实施例6-8中，各组分的投入量(单位Kg)详见表3。
表3
实施例6 实施例7 实施例8
三乙醇胺 3 3.5 4
四羟甲基硫酸磷 4 4.5 5
三乙醇胺、四羟甲基硫酸磷在步骤1)与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯一起加入第一搅拌机中。
实施例9-11
一种抗冻开裂混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
混凝土的组分还包括新戊二醇。
实施例9-11中，各组分的投入量(单位Kg)详见表4。
表4
实施例9 实施例10 实施11
新戊二醇 15 17 20
新戊二醇在步骤1)与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯一起加入第一搅拌机中。
实施例12-14
一种抗冻开裂混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：
混凝土的组分还包括泵送剂、缓凝剂、引气剂、减水剂。
泵送剂为酒石酸钾钠与硼砂的复配；
缓凝剂为硼酸钠；
引气送剂为十二烷基磺酸钠与季戊四醇的复配；
减水剂为异丙醇。
实施例12-14中，各组分的投入量(单位Kg)详见表5。
表5
Figure BDA0002771683060000101
Figure BDA0002771683060000111
三乙醇胺、四羟甲基硫酸磷、新戊二醇在步骤1)与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯一起加入第一搅拌机中。
泵送剂、缓凝剂、引气剂、减水剂在步骤2)与水泥一起加入第一搅拌机中。
比较例1
与实施例2相比，区别仅在于：
步骤1)中，采用细石等量代替聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠。
比较例2
与实施例2相比，区别仅在于：
步骤1)中，采用细石等量代替聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯。
比较例3
与实施例2相比，区别仅在于：
步骤1)中，采用细石等量代替顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠。
实验1
根据T0551《水泥混凝土试件制作与硬化水泥混凝土现场取样方法》取各实施例和比较例制备的混凝土试件，根据根据《JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》，进行水泥混凝土抗冻性试验。混凝土试件相对动弹性模量P＝(fn 2/f0 2)*100，其中，P为经n次冻融循环后试件的相对动弹性模量(％)，fn为冻融n次循环后试件的横向基频(Hz)，f0为试验前试件的横向基频(Hz)。以3个试件的平均值为试验结果，结果精确至0.1％。
实验2
取各实施例和比较例制备的混凝土试件，根据《JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》，进行水泥混凝土抗渗性试验，混凝土的抗渗等级以每组6个试件中4个未发现有渗水现象时的最大水压力表示。抗渗等级S＝10H-1，其中，S为混凝土抗渗等级，H为第三个试件顶面开始有渗水时的水压力(MPa)。混凝土抗渗等级分级为S2、S4、S6、S8、S10、S12。
实验1-2的检测数据详见表6。
表6
相对动弹性模量P/％ 混凝土抗渗等级
实施例1 75.1 S4
实施例2 75.2 S4
实施例3 75.1 S4
实施例4 75.3 S4
实施例5 75.2 S4
实施例6 75.1 S6
实施例7 75.4 S6
实施例8 75.3 S6
实施例9 61.8 S4
实施例10 61.7 S4
实施例11 61.8 S4
实施例12 61.7 S6
实施例13 61.9 S6
实施例14 61.7 S6
比较例1 91.5 S4
比较例2 91.4 S4
比较例3 91.4 S4
根据表6中比较例2与比较例1的数据对比可得，加入顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠，相对动弹性模量无明显变化，证明顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠对混凝土的抗冻性能无明显影响。
根据表6中比较例3与比较例1的数据对比可得，加入聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，相对动弹性模量无明显变化，证明聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯对混凝土的抗冻性能无明显影响。
根据表6中实施例2与比较例1的数据对比可得，加入顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，相对动弹性模量较小，低温下每次冻融混凝土的形变量较小，证明顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠与聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的配合使得混凝土在低温下不容易开裂，能够较大提高对混凝土的抗冻性。
根据表6中实施例9-11与实施例2的数据对比可得，新戊二醇与顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯，相对动弹性模量进一步降低，混凝土无明显开裂现象，证明新戊二醇可以进一步增强混凝土的抗冻性能。
根据表6中实施例6-8与实施例2的数据对比可得，加入抗渗剂，抗渗等级提高，证明抗渗剂可以减缓混凝土出现漏水、返潮、渗水等情况，有效延长混凝土建筑物的使用寿命。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土由包括以下质量份数的原料制成：
聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯15-20份；
顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠12-18份；
粗集料1600-1800份；
细集料30-220份；
水泥300-350份；
水200-250份；
所述聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯的分子量为1200-1400。
2.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
泵送剂3-8份。
3.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
缓凝剂6-9份。
4.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
引气剂4-8份。
5.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
减水剂3-5份。
6.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
防渗剂7-9份。
7.根据权利要求6所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述防渗剂包括以下质量份数的组分：
三乙醇胺3-4份；
四羟甲基硫酸磷4-5份。
8.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土，其特征在于：所述混凝土的原料还包括以下质量份数的组分：
新戊二醇15-20份。
9.根据权利要求1所述的一种抗冻开裂混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1），取聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯和顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠加入水中，加热至75-80℃，获得第一混合物；
步骤2），取第一混合物、水泥、细集料加入粗集料中，混合均匀，获得抗冻开裂混凝土。
10.根据权利要求9所述的一种抗冻开裂混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中，第一混合物中还加入新戊二醇、三乙醇胺、四羟甲基硫酸磷；
所述步骤2）中，在粗集料中还加入泵送剂、缓凝剂、引气剂、减水剂。
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