[發明專利]一種防凍混凝土

無效

• 申請號: 201310080733.6
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103193432A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 江晨暉;楊楊;胡丹霞;干學宏;潘麗君
• 申請（專利權）人: 浙江建設職業技術學院
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B24/08;C04B24/28;C04B24/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 魯秦

技術領域

本發明涉及一種新型土木工程材料技術領域，尤其是一種防凍混凝土。

背景技術

行業標準《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55）規定，配制抗凍混凝土必須在嚴格控制原材料質量和配合比的基礎上，通過摻入適量的防凍劑和（或）引氣劑，使之達到與服役環境相匹配的抗凍等級。為了預防混凝土結構中的鋼筋遭受腐蝕，含有氯鹽、亞硝酸鹽或碳酸鹽等廉價高效防凍劑的使用受到嚴格限制；引氣劑的摻入也可能大幅度降低混凝土的強度并延緩其凝結時間；抗凍混凝土現場施工時質量管理要求高；寒冷地區冬期路面除冰鹽的使用加速了混凝土結構的劣化。傳統抗凍混凝土的這些缺陷嚴重制約了其工程應用，使混凝土結構因凍害造成的經濟損失和維修費用逐年攀升。到目前為止，還沒有一種防凍混凝土既能滿足與服役環境相適應的抗凍要求，又不會影響到混凝土結構和構件的耐久性和長期力學性能。

發明內容

本發明要解決上述現有技術的缺點，提供一種可提高寒冷地區混凝土結構的抗凍性和耐久性防凍混凝土。

本發明解決其技術問題采用的技術方案：這種防凍混凝土，由以下質量分數配比的組分制成：硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥16.5～17.0%、水6～7%、細骨料26.5～27.5%、粗骨料34.5～37%、相變儲能材料12.5～15.0%、外加劑1.0～2.0%，其中相變儲能材料的相變溫度為4.0～6.0℃、相變焓為240～270J/g。原材料具體的品種、規格與性質要求如末尾的表1所示。包含相變儲能材料的混凝土的拌合、運輸、澆筑與養護等操作方法與普通抗凍混凝土的相應方法一致。

作為優選，所述外加劑為減水劑、引氣劑或防凍劑。一般摻入適量的減水劑可提高新拌混凝土的工作性。

作為優選，所述相變儲能材料為正十四烷、石蠟或聚乙二醇。其中正十四烷的相變溫度為5.5℃、相變焓為226J/g。

作為優選，可將輕量骨料作為所述相變儲能材料的載體，即預先使相變儲能材料吸附進入輕量骨料的內部孔隙中，從而提高相變儲能材料的利用效率，輕量骨料可部分等體積取代普通細骨料、粗骨料，其取代率為30～50%。

發明有益的效果是：本發明所提供的一種包含相變儲能材料的防凍混凝土有效利用了相變儲能材料的特殊熱工性能，藉以預防混凝土發生凍融循環或減少所遭受的凍融循環次數。從根本上改變傳統抗凍混凝土“抵抗凍害”的做法為這種新型防凍混凝土“預防凍害”的做法。隨著混凝土所處環境冬期氣溫的降低，其內部溫度也在下降，一旦混凝土的內部溫度降至其內含相變儲能材料的相變轉化溫度時，相變儲能材料即開始發生相變，一般逐漸由液態轉變成固態，同時釋放出大量的熱量。所釋放的熱量能有效抑制或緩解混凝土內部溫度的持續下降，從而可能維持在混凝土發生凍結的冰點以上。因此在氣溫不太低時，特別是秋末冬初、冬末春初，可有效避免混凝土橋梁和路面因冰凍而影響交通安全；在嚴寒地區可緩解混凝土結構因反復凍融循環導致損傷或劣化的程度；對于冬期施工的混凝土工程而言，可使混凝土在達到受凍臨界強度之前免受凍害。

具體實施方式

實施例一、

一種防凍混凝土，由以下單位用量（kg/m3）的組分制成：普通硅酸鹽水泥400、水182、細骨料635、粗骨料876、正十四烷312、減水劑1.7。

按照常規抗凍混凝土的施工操作方法對本發明中的包含相變儲能材料的防凍混凝土進行現場施工。當混凝土養護至56天齡期時，采用溫控凍融設備對所預留的同條件養護的標準試件按當地冬期典型氣溫履歷實施凍融循環檢測，并與不包含相變儲能材料的混凝土（除不摻正十四烷外，其他原材料和用量與上述混凝土組分所列相同；其養護條件也與包含相變儲能材料的防凍混凝土相同）形成比照。該實施例分別考察了三個不同冬期氣溫特點的地區的情況。

對于所考察的三個地區而言，不包含相變儲能材料的混凝土整個試驗期遭受的凍融循環次數分別為71次、34次、86次；本發明所提供的包含相變儲能材料的防凍混凝土在同時期、同溫度履歷下遭受的凍融循環次數分別為44次、18次、61次。后者較前者的凍融循環次數減少率依次為22.2%、38.0%、29.1%。由此可見，本發明提供的一種包含相變儲能材料的防凍混凝土能有效減少自身遭受的凍融循環次數。

實施例二：

一種防凍混凝土，由以下單位用量（kg/m3）的組分制成：普通硅酸鹽水泥425、水173、細骨料642、粗骨料896、石蠟331、減水劑1.8。

實施例三：