一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂及其制备方法，所述抗冻增强剂由以下重量份的原料组成：孔隙充填与应力缓冲组分50‑80份、骨架支撑组分5‑10份、冰点降低组分5‑10份、早强提升组分5‑10份；其中，所述骨架支撑组分和所述冰点降低组分负载在所述孔隙充填与应力缓冲组分上。本发明专利技术提供的防冻增强剂可以填充在炉渣的孔隙内部，能有效降低了孔内水结冰形成的冻胀应力，并起到缓冲冻胀应力的作用，并在孔隙内部形成相互搭接的晶体骨架，约束孔隙内部水分的冻胀行为，降低了孔隙内水分的冰点，进而达到提高炉渣类半刚性基层材料的抗冻效果，减轻了冻融循环对基层材料的影响。

A kind of antifreeze enhancer for slag base material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，特别涉及一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂及其制备方法。
技术介绍
炉渣类基层材料主要指以炉渣为全部或部分集料的半刚性基层材料，其普遍具有孔隙率高、吸水性强等特性。由于水变成冰后体积约增大9％，同时产生约2.5MPa的膨胀应力，若炉渣孔隙内含水量过多，产生的膨胀应力如果大于混凝土初凝时内部形成的强度，混凝土就会受到不同程度的破坏。因此，炉渣类基层材料在北方寒冷区域使用时，往往出现抗冻性不良、冻融破坏严重等问题。由于混凝土的冻融破坏主要在于水泥浆体内部的毛细孔所含水分在温度作用下的体积变化导致的，故目前用于混凝土中的抗冻剂，主要包括无机盐类、水溶性有机化合物类、复合型防冻剂，其作用原理均是基于水泥水化过程及对产物的调控。而在炉渣类基层材料中，其冻融破坏主要在于炉渣自身吸水后温度降低导致的水分体积膨胀；同时在炉渣类基层材料中，水泥等胶凝材料浆体的数量较少，很难通过调控水泥等胶凝材料水化过程及产物而达到抗冻的目的。因此，常规用于混凝土中的抗冻剂对于炉渣类基层材料的抗冻性能提升效果并不明显。
技术实现思路
本专利技术旨在一定程度上解决炉渣类基层材料抗冻性差、容易出现冻融破坏等技术问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，由以下重量份的原料组成：孔隙充填与应力缓冲组分50-80份、骨架支撑组分5-10份、冰点降低组分5-10份、早强提升组分5-10份；其中，所述骨架支撑组分和所述冰点降低组分负载在所述孔隙充填与应力缓冲组分上。可选地，所述孔隙填充与应力缓冲组分包括聚丙烯酸树脂、壳聚糖和高吸水性树脂中的一种或多种。可选地，所述骨架支撑组分包括石膏类膨胀因子和硅铝质基体材料，且所述石膏类膨胀因子与所述硅铝质基层材料的质量比为(1-10):99。可选地，所述石膏类膨胀因子包括天然二水石膏、天然半水石膏、天然硬石膏、磷石膏、脱硫石膏和氟石膏中的一种或多种；所述硅铝质基体材料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、磷石膏、稻壳灰和垃圾焚烧飞灰中的一种或多种。可选地，所述冰点降低组分包括乙二醇、甘油、氯化钙、氯化镁、硝酸钠和亚硝酸钠中的一种或多种。可选地，所述早强提升组分包括三乙醇胺、甲酸钙、尿素、硫酸钠、碳酸锂、硝酸钠、亚硝酸钠和氯化钙中的一种或多种。本专利技术的第二目的在于提供上述所述的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂的制备方法，以解决现有的炉渣类基层材料抗冻性差、容易出现冻融破坏等技术问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案时这样实现的：一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂的制备方法，用于制备如上述所述的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，包括步骤：将孔隙填充与应力缓冲组分、骨架支撑组分和冰点降低组分混合均匀形成基料A，向所述基料A中加入反应介质，持续搅拌使所述基料A溶解于所述反应介质内，得到混合液，然后，将所述混合液静置22-26h；对所述混合液进行加热处理，直至所述混合液内的所述反应介质挥发，形成基料B，然后，再向所述基料B内加入早强提升组分，混合均匀后即得到所述用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂。可选地，所述反应介质与所述基料A的质量比为(0.5-2):1。可选地，所述反应介质包括自来水、纯净水和蒸馏水中的一种或多种。可选地，所述对所述混合液进行加热处理中，加热温度为60℃-120℃。相对于现有技术，本专利技术提供的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂及其制备方法具有以下优势：(1)本专利技术提供的抗冻增强剂，基于炉渣类基层自身的材料组成特性以及其冻融破坏原理，以孔隙充填与应力缓冲组分、骨架支撑组分、冰点降低组分以及早强提升组分为主要原料；使用时，防冻增强剂可以填充在炉渣的孔隙内部，能有效降低孔内水结冰形成的冻胀应力，并起到缓冲冻胀应力的作用，并在孔隙内部形成相互搭接的晶体骨架，约束孔隙内部水分的冻胀行为，降低了孔隙内水分的冰点，进而达到提高炉渣类半刚性基层材料的抗冻效果，减轻冻融循环对基层材料的影响，从而增强基层的抗裂性能。(2)本专利技术通过反应介质将骨架支撑材料和冰点降低组分负载在孔隙填充与应力缓冲组分上，使得孔隙填充与应力缓冲组分、骨架支撑组分、冰点降低组分形成一整体结构，保证使用时三者可以更好的配合作用，进一步提高炉渣类半刚性基层材料抗冻效果。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。中国北方地区冬季供暖时需要大量燃烧煤炭，所产生的燃烧废弃炉渣既占地又污染环境，故合理处理煤炭燃烧后的剩余固体废弃物就显得十分重要。如今，水泥稳定碎石基层具有强度高、板体性好等优点，常常在城市道路工程中使用，因此使用炉渣代替部分碎石及砂，将会大大降低工程成本，同时解决环境污染问题。然而，由于炉渣具有疏松多孔、吸水性强的特性，在我国北方寒冷区域使用时，极易产生抗冻性不良、冻融破坏严重等问题；且现有的用于混凝土中的抗冻剂，其主要通过调控水泥水化过程和水化产物达到提高抗冻性的目的，而炉渣类基层材料的冻融破坏主要是炉渣自身吸水在温度降低后，水分体积膨胀而产生的。由于作用原理的差异，现有的抗冻剂对于炉渣类基层材料的抗冻性能的提升效果不明显。为解决上述问题，本专利技术提供了一种用于炉渣类半刚性基层材料防冻增强剂的组分及其制备方法，该防冻增强剂的主要成分包括孔隙充填与应力缓冲组分、骨架支撑组分、冰点降低组分以及早强提升组分。在用于炉渣类半刚性基层材料时，防冻增强剂可以填充在炉渣的孔隙内部并形成晶体骨架，极大降低了孔隙内水分的体积变化，从而有效提高了炉渣类半刚性基层材料的抗冻性，减轻了冻融循环对基层材料的影响。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面对本专利技术的具体实施例做详细的说明。一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，由以下重量份的原料组成：孔隙充填与应力缓冲组分50-80份、骨架支撑组分5-10份、冰点降低组分5-10份、早强提升组分5-10份；其中，骨架支撑组分和冰点降低组分负载在所述孔隙充填与应力缓冲组分上。可以理解的是，本专利技术实施例中所述的抗冻增强剂是基于炉渣类基层自身的材料组成特性以及其冻融破坏原理设计制备而成，其主要用于炉渣类基层材料。而炉渣类基层材料，主要为以炉渣为全部或部分集料的半刚性基层材料。其中，炉渣主要包括气化炉渣、煤制油炉渣、循环硫化床(CFB)锅炉炉渣或燃煤锅炉炉渣。稳性类型主要包括水泥稳定类、水泥粉煤灰稳定类、石灰稳定类、石灰粉煤灰稳定类、水泥石灰粉煤灰稳定类等。也即，炉渣类基层材料可以为石灰稳定炉渣基层、石灰粉煤灰稳定炉渣基层等材料，在此不一一列举，当然，基层材料中也可以加入碎石、砂石等其他集料，在此不做限定。具体地，孔隙填充与应力缓冲组分包括聚丙烯酸树脂、壳聚糖和高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：孔隙充填与应力缓冲组分50-80份、骨架支撑组分5-10份、冰点降低组分5-10份、早强提升组分5-10份；/n其中，所述骨架支撑组分和所述冰点降低组分负载在所述孔隙充填与应力缓冲组分上。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，其特征在于，由以下重量份的原料组成：孔隙充填与应力缓冲组分50-80份、骨架支撑组分5-10份、冰点降低组分5-10份、早强提升组分5-10份；
其中，所述骨架支撑组分和所述冰点降低组分负载在所述孔隙充填与应力缓冲组分上。


2.根据权利要求1所述的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，其特征在于，所述孔隙填充与应力缓冲组分包括聚丙烯酸树脂、壳聚糖和高吸水性树脂中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，其特征在于，所述骨架支撑组分包括石膏类膨胀因子和硅铝质基体材料，且所述石膏类膨胀因子与所述硅铝质基层材料的质量比为(1-10):99。


4.根据权利要求3所述的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，其特征在于，所述石膏类膨胀因子包括天然二水石膏、天然半水石膏、天然硬石膏、磷石膏、脱硫石膏和氟石膏中的一种或多种；所述硅铝质基体材料包括粉煤灰、矿粉、硅灰、磷石膏、稻壳灰和垃圾焚烧飞灰中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的用于炉渣类基层材料的抗冻增强剂，其特征在于，所述冰点降低组分包括乙二醇、甘油、氯化钙、氯化镁、硝酸钠和亚硝酸钠中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明凯，李庆宏，胡富平，陈潇，高鹏，郭华，李亮宾，段涛，
申请(专利权)人：山西路桥建设集团有限公司，长治市武理工工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14