一种耐冻混凝土及其制作方法与流程

本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种耐冻混凝土及其制作方法。

背景技术：

混凝土通常指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，然后与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土。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。混凝土不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。

现有的混凝土在温差变化较大的东北部地区以及海拔较高的地区使用，时，由于温差的变化会使得浇筑不久的混凝土发生冻融循环，多次冻融循环的过程会使得混凝土内的损伤积累，强度和承载能力逐渐下降，进而产生松散开裂等危害。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐冻混凝土，通过混凝土搅拌过程中加入引气剂和第一添加剂，提高混凝土的耐冻性。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种耐冻混凝土，所述混凝土的原料包括以下重量份数的材料：

通过采用上述技术方案，水泥作为混凝土中的凝胶材料，黄砂和碎石作为混凝土的骨架，粉煤灰和矿粉可以改善混凝土拌和料的和易性，由于二次水化作用，混凝土的密实度提高，界面结构得到改善，同时由于二次反应使得易受腐蚀的氢氧化钙数量降低，因此掺加粉煤灰后可提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐腐蚀性和抗镁盐腐蚀性。而且掺加粉煤灰在等强度等级的条件下，可以减少水泥用量约10％～15％，因而可降低混凝土的成本。引气剂通过引入大量分布均匀的微小的气泡，由于气泡的可压缩性，因而可以缓解结冰时产生的膨胀压力，同时气泡还可以容纳自由水的嵌入，因而可以缓解渗透压力，从而几倍甚至几十倍的提高混凝土的耐冻性。

本发明进一步设置为：所述第一添加剂中包括以下重量百分比的组分：

通过采用上述技术方案，三萜皂甙添加后的混凝土的抗渗性得到提高，而且三萜皂甙和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有发泡的作用，两者配合使用时，发泡效果更好，可以在混凝土内引入更多细小的气泡，从而提高混凝土在受冻状态下的抗压强度，不易发生冻裂。

水凝胶是一种具有三维网络结构的亲水性高分子聚合物，其具有良好的吸水性和生物相容性，结构稳定，ph敏感水凝胶可以根据外界环境中的ph的微小改变从而决定夺取或者释放质子，从而缓解水泥凝胶网络中的渗透压，达到一定的自我控制调节的作用。纤维素醚可以溶解在水中，由于表面活性剂的作用保证了胶凝材料在体系中有效地均匀分布，而纤维素醚作为一种保护胶体，包裹住固定颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，提高混凝土在拌制过程中的流动性，且纤维素醚由于自身的结构特点可以缓慢逐步释放水分，从而提高混凝土的保水性。

本发明进一步设置为：所述引气剂中包括以下重量量百分比的组分：

多元硅酸盐熔体40-60％；

十二烷基硫酸钠30-40％；

松香树脂5-20％。

通过采用上述技术方案，多元硅酸盐熔体具有多孔的结构，吸水率较高，松香树脂是一种有机聚合物，松香树脂可以填充一部分多元硅酸盐熔体的孔隙，且松香树脂具有疏水性，使得多元硅酸盐的吸水率降低，从而提高多元硅酸盐熔体的引气性。利用多孔固体在混凝土中引入的气泡的稳定性更好，且可以方便地通过控制多孔固体的加入量来控制气泡的数量，可控性更高。十二烷基硫酸钠作为表面活性剂增加多元硅酸盐熔体在混凝土中的润滑性，从而使得多元硅酸盐熔体的分散效果更好。

本发明进一步设置为：所述混凝土原料中还添加有重量份数为3-5份的外加剂，所述外加剂中包括以下重量份数的组分：

聚羧酸减水剂60-70％；

甲酸钙15-20％；

平整剂10-20％。

通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂分子骨架为主链和较多的支链组成，主链上含有较多的活性集团，依靠这些活性集团，主链可以“锚固”在水泥颗粒上，侧链具有亲水性，可以伸展在液相中，从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构，产生空间位阻效应，聚羧酸减水剂掺杂进入混凝土中后，混凝土在拌制过程中，混凝土的流动性和和易性变好，用水量减少。甲酸钙是一种没有任何侵蚀性作用的添加剂，它可以加速水泥砂浆早期的强度，而不会衰减水泥后期的强度。光亮剂可以提高混凝土凝固后的光亮程度，提高混凝土的平整程度。

本发明进一步设置为：所述混凝土原料中添加有重量份数为7-8份的耐磨剂，所述耐磨剂中包括以下重量百分比的组分：

通过采用上述技术方案，铸石粉中主要含有二氧化硅和氧化铝，可以提高混凝土的耐酸碱腐蚀性能，同时铸石粉、金刚砂和高强陶瓷颗粒的强度都很高，掺杂在混凝土中可以提高混凝土的耐磨性能。丁晴橡胶是一种合成橡胶，耐磨性高，同时具有一定的弹性，可以提高混凝土的抗压强度和抗拉伸强度。

本发明进一步设置为：所述混凝土原料中还添加有重量份数为3-4份的抗蚀剂，所述抗蚀剂包括以下重量百分比的组分：

焙烧镁铝碳酸根水滑石30-50％；

十二烷基葡萄糖苷20-30％；

醇醚羧酸盐25-40％。

通过采用上述技术方案，水焙烧镁铝碳酸根水滑石具有层状结构，对氯离子起到物理吸附作用将氯离子吸附，并且通过结构记忆效应将氯离子吸附到层间，使得氯离子更加容易与焙烧镁铝碳酸根水滑石中的碳酸根离子发生交换，从而提高对氯离子的吸附作用。而氯离子会对混凝土中被包裹的钢筋材料起到促进腐蚀的作用，焙烧镁铝碳酸根水滑石通过吸附减少了游离的氯离子，从而降低了混凝土中被包裹的钢筋材料的腐蚀概率。十二烷基葡萄糖苷和醇醚羧酸盐是表面活性剂，可以在水泥颗粒表面以及水滑石表面吸附，形成一层润滑层，从而提高两者之间的流动性，提高焙烧镁铝碳酸根水滑石的分散效果。

一种耐冻混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：将原料按照碎石、黄砂、水泥、矿粉和粉煤灰、外加剂、耐磨剂和抗蚀剂的顺序添加混合搅拌均匀；

步骤2：然后将引气剂、第一添加剂加入步骤1中搅拌的混凝土中，并搅拌均匀；

步骤3：将步骤2中搅拌后的混凝土浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其初凝后对混凝土进行养护处理；

步骤4：养护处理后的混凝土固化后得到耐冻混凝土。

通过采用上述技术方案，搅拌混凝土原料成凝胶状，然后加入引气剂和第一添加剂在搅拌均匀，使得砂浆中的气泡分布均匀。初凝后再对混凝土进行养护处理，由于混凝土在初凝时内部还有较多的水，若温度变化过大，容易使得混凝土的结构发生变化甚至由于水的凝结而挤压撕裂混凝土。

本发明进一步设置为：所述步骤2中引气剂和第一添加剂添加后的搅拌速度控制在20-25转/分，搅拌时间控制在5-9min。

通过采用上述技术方案，搅拌速度低于20转/分时，混凝土的砂浆局部容易发生凝块的现象，而搅拌的速度高于25转/分时，混凝土的胶凝状态容易被打破，并且容易使得混凝土中的水分流失过快，不利于工人的操作。搅拌时间低于5min时，搅拌时间过短会使得混凝土局部并未搅拌均匀，而搅拌时间高于9min时，混凝土已经搅拌均匀，浪费时间。

本发明进一步设置为：所述步骤3中的养护处理为将氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪喷洒在混凝土表面，形成薄膜后控制养护时间为5-7天。

通过采用上述技术方案，混凝土的硬化需要一定的湿度和温度条件，养护时间低于5天，养护时间过短，混凝土还没有完全凝固完成，外界温度变化容易使得混凝土依旧产生冻裂的现象。养护时间大于7天，混凝土已经硬化完全，降低工作效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过在混凝土中加入引气剂和第一添加剂，增加混凝土内的气泡，使得混凝土的耐冻性得到增强；

2、通过在混凝土中加入耐磨剂，耐磨剂增加了混凝土的强度，提高了混凝土的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

参照图1，本发明公开的一种耐冻混凝土，其制作方法包括以下步骤：

步骤1:将原料按照碎石、黄砂、水泥、矿粉和粉煤灰、外加剂、耐磨剂和抗蚀剂的顺序按比例添加混合搅拌均匀；

其中，外加剂包括以下重量百分比的组分：

聚羧酸减水剂60％；

甲酸钙20％；

平整剂20％。

耐磨剂包括以下重量百分比的组分：

抗蚀剂包括以下重量百分比的组分：

焙烧镁铝碳酸根水滑石30％；

十二烷基葡萄糖苷30％；

醇醚羧酸盐40％。

步骤2：然后将引气剂、第一添加剂加入步骤1中搅拌的混凝土中，搅拌速度控制在25转/分，搅拌时间控制在5min；

其中，引气剂1份；

第一添加剂100份。

引气剂包括以下重量百分比的组分：

多元硅酸盐熔体40％；

十二烷基硫酸钠40％；

松香树脂20％。

第一添加剂包括以下重量百分比的组分：

步骤3：将步骤2中搅拌后的混凝土浇筑到铺设有钢筋的地面上，待其初凝后对混凝土进行养护处理；

养护处理为：将氯乙烯树脂塑料溶液用喷枪喷洒在混凝土表面，形成薄膜后控制养护时间为7天。

实施例2-6与实施例1的区别在于混凝土原料按重量份数计为下表。

实施例7-12与实施例1的区别在于外加剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例13-17与实施例1的区别在于耐磨剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例18-23与实施例1的区别在于抗蚀剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例24-28与实施例1的区别在于引气剂中各组分按重量百分比计为下表。

实施例29-34与实施例1的区别在于第一添加剂中各组分按重量百分比计为下表。

对比例

对比例1与实施例1的区别在于混凝土的原料中未添加引气剂；

对比例2与实施例1的区别在于混凝土的原料中未添加第一添加剂；

对比例3与实施例1的区别在于混凝土的原料中未添加抗蚀剂。

检测方法

1、耐冻性检测

检测样品：将实施例1以及实施例24-34中制作成的混凝土作为试验样品1-12，将对比例1-2中制成的混凝土作为对照样品1-2。

检测方法：根据“普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法gbj82-85”对试验样品和对照样品进行物理性能测试，其中抗冻性采用慢冻法测试，以最大冻融循环次数进行评价，结果如下表。

结论：通过上表可以得出，实施例1以及实施例24-34中混凝土的最大冻融循环次数大于对比例1和对比例2中的最大冻融循环次数，说明引气剂以及第一添加剂的加入增加了混凝土的抗冻性能，并且混凝土具有较高的抗渗等级。

2、耐腐蚀检测

检测样品：将实施例1以及实施例18-23中制作成的混凝土作为试验样品13-19，将对比例3中制成的混凝土作为对照样品3。

检测方法：将试验样品和对照样品浸泡在36％质量分数浓度的氯化钠溶液中，浸泡7d后，敲开混凝土，观察混凝土内的钢筋腐蚀情况。

结论：通过上表可以得出，实施例1和实施例18-23中混凝土内的钢筋的锈蚀程度低于对比例3中混凝土内的钢筋，说明混凝土中添加的抗蚀剂对于混凝土有一定的抗腐蚀效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。