一种高强度抗冻混凝土及其制备方法技术

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种高强度抗冻混凝土及其制备方法。高强度抗冻混凝土的原料包括：水泥、减水剂、引气剂、水、粉煤灰、碎石、砂、矿渣、纤维素硝酸酯溶液、抗冻蛋白、自修复凝胶。制备方法包括以下步骤：S1、制备抗冻自修复凝胶：将纤维素硝酸酯溶液、抗冻蛋白、自修复凝胶进行搅拌，混合至均匀，即得；S2、制备混凝土基料：将水泥、粉煤灰、碎石、砂、矿渣掺料初步混合，再加入减水剂、引气剂、水，进行搅拌，即得；S3、制备高强度抗冻混凝土：将抗冻自修复凝胶加入到混凝土基料中，搅拌均匀，即得。本申请制得的混凝土具有抗冻融能力强、强度高、抗裂性能优异的特点。抗裂性能优异的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度抗冻混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及混凝土
，更具体地说，它涉及一种高强度抗冻混凝土及其制备方法。

技术介绍

混凝土是建筑工程施工中重要的原材料之一，混凝土的抗冻性能在寒冷地区体现的更为重要，寒冷地区的温度一般低于混凝土中水的冰点以下，此时混凝土中的水呈现冰态，造成混凝土体积的增大，并对混凝土内部孔壁产生压力，导致硬化水泥浆体和混凝土中砂浆的孔隙率，特别是大于50nm的毛细孔体积和微裂纹增大较多，导致硬化水泥浆体由密实体向松散体发展，最后导致粗骨料与砂浆分离，破坏混凝土结构、密实度以及其它性能，造成混凝土的抗压强度损失，耐久性差。
[0003]相关
中，使用粉煤灰矿物掺合料、引气剂和减水剂可以改善混凝土的孔隙结构，从而提高混凝土的抗冻性能；但对于反复冻融造成的混凝土体系的开裂从而造成混凝土抗压强度损失的现象，仅仅去提升混凝土的抗冻性能显然有限，因此需要进一步提升混凝土的抗冻性能，进一步缓解由于反复冻融导致混凝土抗压强度损失，耐久性差的问题。

技术实现思路

[0004]为了进一步提高混凝土的抗冻性能，缓解由于反复冻融导致混凝土抗压强度损失，耐久性差的问题，本申请提供一种高强度抗冻混凝土及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供的一种高强度抗冻混凝土，采用如下的技术方案：一种高强度抗冻混凝土，原料包括以重量份计：350
‑
500份水泥、10
‑
20份减水剂、5
‑
10份引气剂、200
‑r/>300份水、200
‑
300份粉煤灰、500
‑
600份碎石、450
‑
550份砂、150
‑
250份矿渣、50
‑
120份纤维素硝酸酯溶液、60
‑
80份抗冻蛋白、160
‑
260份自修复凝胶。
[0006]通过采用上述技术方案，采用减水剂减少水的添加量、引气剂使混凝土的热扩散及传导系数降低，减少混凝土泌水和离析，提高了混凝土的体积稳定性和抗冻能力；粉煤灰掺料中大量的活性成分在根源上可以降低对水分吸收从而降低混凝土材料的含水量，从而增强抗冻性能；纤维素硝酸酯溶液在自修复凝胶中会缓慢分解放热抵消混凝土内部热损失，溶于自修复凝胶中不仅能控制放热速率，形成细小裂隙时纤维素结构还可以提升自修复凝胶的自修复程度，生成薄膜结构抵抗混凝土的受冻开裂，在抗冻裂的同时还可以提升混凝土的强度；抗冻蛋白在低温导致的结晶生成时活化对结冰过程进行干预，阻止晶格的形成，使得凝胶低温不结晶从而提升凝胶的抗冻能力。
[0007]优选的，所述自修复凝胶的原料包括以重量份计的，60
‑
80份聚乙烯醇、10
‑
20份氯化钾、30
‑
50份甘油、30
‑
50份三乙醇胺硼酸酯、30
‑
60份水。
[0008]通过采用上述技术方案，采用氯化钾使得凝胶中阴、阳离子与水分子结合成水合离子，导致水分子间氢键的形成受阻，抑制了冰晶形成使得凝胶基的抗冻性更佳，三乙醇胺
硼酸酯和聚乙烯醇不仅流动性较好，而且其中由于可逆氢键和动态三乙醇胺硼酸酯键的存在，自修复凝胶能在低温环境下实现超快自愈合，将混凝土产生的细小裂缝短时间内自修复。
[0009]优选的，所述自修复凝胶制备方法为，将聚乙烯醇、氯化钾、甘油、三乙醇胺硼酸酯和水加热至45
‑
50℃搅拌30
‑
40min，然后冷却至室温，即得。
[0010]优选的，所述纤维素硝酸酯溶液原料包括重量比为1:(1
‑
2)的纤维素硝酸酯和70wt％的丙二醇水溶液。
[0011]通过采用上述技术方案，纤维素硝酸酯在水中的溶解度不足，因此采用含有醇类的水溶液将其溶解，使得所添加的纤维素硝酸酯有效量增大。
[0012]优选的，所述减水剂包括质量比为(3
‑
5):1的木质素磺酸盐和椰油酰二乙醇胺。
[0013]优选的，所述纤维素硝酸酯为含氮率10.24
‑
11.80％的纤维素硝酸酯；抗冻蛋白溶液为含有质量浓度为25％的鱼类抗冻蛋白溶液。
[0014]通过采用上述技术方案，由于纤维素硝酸酯含氮率与其安全性有关，若添加含氮量过大的纤维素硝酸酯，在分解放热有产生爆炸的可能性，但本申请中应用场景温度很低，采用针对性方案，使用含氮率较低的纤维素硝酸酯提升体系的稳定性，复配凝胶基质有效控制其分解放热速度即能避免上述安全性问题。
[0015]优选的，所述引气剂为三萜皂苷、松香衍生物中的任意一种。
[0016]第二方面，本申请提供一种高强度抗冻混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种高强度抗冻混凝土的制备方法，包括以下步骤：S1、制备抗冻自修复凝胶：将纤维素硝酸酯溶液、抗冻蛋白、自修复凝胶进行搅拌，混合至均匀，即得；S2、制备混凝土基料：将水泥、粉煤灰、碎石、砂、矿渣掺料初步混合，再加入减水剂、引气剂、水，进行搅拌，即得；S3、制备高强度抗冻混凝土：将抗冻自修复凝胶加入到混凝土基料中，搅拌均匀，即得。
[0017]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用纤维素硝酸酯溶液在凝胶基质中会缓慢分解放热抵消混凝土内部热损失，溶于自修复凝胶中不仅能控制放热速率，形成细小裂隙时纤维素结构还可以提升自修复凝胶的自修复程度，生成薄膜结构抵抗混凝土的受冻开裂，在抗冻裂的同时还可以提升混凝土的强度。
[0018]2、本申请中优选采用氯化钾使得自修复凝胶中阴、阳离子与水分子结合成水合离子，导致水分子间氢键的形成受阻，与抗冻蛋白进行复配抑制了冰晶形成使得凝胶基的抗冻性更佳，三乙醇胺硼酸酯和聚乙烯醇体系中可逆氢键和动态三乙醇胺硼酸酯键的存在，凝胶能在低温环境下实现超快自愈合，将混凝土产生的细小裂缝短时间内自修复。
具体实施方式
[0019]以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
[0020]以下制备例和实施例中，纤维素硝酸酯为含氮率10.24
‑
11.80％的纤维素硝酸酯；抗冻蛋白溶液为含有质量浓度为25％的鱼类抗冻蛋白溶液。
[0021]水泥选用P.C32.5R硅酸盐水泥；粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰；碎石选用粒径为5
‑
20mm连续级配的碎石；砂选用Ⅱ级砂，细度模数2.3，含泥量1.0％。
[0022]自修复凝胶的制备例制备例1自修复凝胶的原料包括，60kg聚乙烯醇、10kg氯化钾、30kg甘油、50kg三乙醇胺硼酸酯、60kg水；制备方法为：将上述自修复凝胶原料混合加热至45℃并搅拌30min，待质地透明均匀后，冷却至室温，即得。
[0023]制备例2自修复凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度抗冻混凝土，其特征在于，原料包括以重量份计的：350
‑
500份水泥、10
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20份减水剂、5
‑
10份引气剂、200
‑
300份水、200
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300份粉煤灰、500
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600份碎石、450
‑
550份砂、150
‑
250份矿渣、50
‑
120份纤维素硝酸酯溶液、60
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80份抗冻蛋白、160
‑
260份自修复凝胶。2.根据权利要求1所述的一种高强度抗冻混凝土，其特征在于：所述自修复凝胶的原料包括以重量份计的，60
‑
80份聚乙烯醇、10
‑
20份氯化钾、30
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50份甘油、30
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50份三乙醇胺硼酸酯、30
‑
60份水。3.根据权利要求1所述的一种高强度抗冻混凝土，其特征在于：所述自修复凝胶制备方法为，将聚乙烯醇、氯化钾、甘油、三乙醇胺硼酸酯和水加热至45
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【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏宇，李国军，史聪禄，
申请(专利权)人：北京泽华路桥工程有限公司，
类型：发明
国别省市：