[發明專利]一種綠色無污染混凝土抗凍劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310703579.3
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103626430A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張亞彬;尹洪江;畢江寰;王少迪;曹旭
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C04B24/38
• 分類號: C04B24/38;C04B24/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種綠色無污染混凝土抗凍劑及其制備方法，屬于建筑材料領域。

背景技術

混凝土拌合物澆灌后之所以能逐漸凝結硬化，直至獲得最終強度，是由于水泥水化作用的結果，而水泥水化作用的速度除與混凝土本身組成材料和配合比有關外，還與外界溫度密切相關。當溫度升高時水化作用加快，強度增長加快。但是當溫度降低到冰點后，混凝土的凍害會對其性能產生惡劣的影響。這是因為：(1)存在于混凝土中的水此時開始結冰，逐漸由液相水變為固相冰，導致參與水泥水化作用的水減少，水化作用減慢，強度增長也會相應變慢。溫度繼續降低，當存在于混凝土中的水完全變成冰，也就是完全由液相變成固相時，水泥水化作用基本停止，導致混凝土的強度不再增加。(2)由于水變成冰后體積約增大9％，同時產生約2.5MPa的膨脹應力，這個應力如果大于混凝土初凝時內部形成的強度，混凝土就會受到不同程度的破壞，即早期受凍破壞。(3)當水變成冰后，在骨料和鋼筋表面會產生顆粒較大的冰棱，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，降低混凝土的強度。(4)當溫度升高冰棱融化后，還會在混凝土內部形成各種空隙，導致混凝土耐久性的降低。

從上述混凝土凍害機理可以看出，降低混凝土拌合物中水的冰點是防止發生凍害最直接最有效的辦法。因此第一代混凝土抗凍劑以各種防凍鹽為主要成分，主要包括氯鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、硫酸鈉、硫氰化鈉和尿素等，這些組分有效降低了混凝土的冰點。然而根據烏拉爾定律，混凝土拌合物中液相冰點的降低程度與抗凍劑的摩爾濃度成正比，因此如果要獲得較低的冰點，必須提高抗凍劑的摻量，而摻量越大，不僅施工費用提高，而且氯鹽對鋼筋的銹蝕、堿金屬無機鹽與混凝土的堿集料反應也會使混凝土的后期強度降低。

為了克服第一代抗凍劑的缺點，隨著混凝土抗凍機理研究的深入，研究者們逐漸發現在負溫下保證混凝土中完全不結冰的觀點是不正確的，只要結冰不足以引起凍脹破壞，在摻抗凍劑后也允許結冰，只需要控制結冰量的多少、冰的形態等。基于此觀點，研究者們開始研制第二代抗凍劑，即在降低冰點的基礎上，改變結冰形式，使混凝土拌合物中的水形成的冰晶體積細小，形不成凍脹應力或只有細小的凍脹應力，這樣即使混凝土內部有部分水結冰也不致造成破壞。這種抗凍劑多為結構上含有活化基團的有機物，如三甲胺、三乙胺、甲醇、甲基丁基甲酮等，這類有機物上含有能與水分子形成氫鍵的功能團，可以將水分子吸引在有機物的周圍，形成可溶區，這一區域在負溫下較難凍結或凍結后的冰晶細小、分散、不完整，呈現出多孔疏松的海綿狀晶體，從而減少了凍脹應力形成的破壞。和無機鹽類抗凍劑相比，這種有機質抗凍劑只需較少的摻量就能達到防凍的作用。

專利CN102674747采用聚羧酸系高效減水劑、低分子醇、三萜皂甙、甲酸鈣、有機醇胺和水配制成了混凝土抗凍劑。其中有機醇胺如三乙醇胺、二乙醇胺或三異丙醇胺的百分含量最多占到了5％。專利CN103030331以乙酸乙酯、1，2-亞乙基二醇、尿素松香皂、脂肪族減水劑、氫氧化鈉、水為原料生產有機酸酯混凝土抗凍劑，尿素百分含量達到了4％。上述專利以含氨的有機醇胺或者尿素為原料，易釋放出刺激性的氨味。

專利CN102618233以亞硝酸鈉和硫氰酸鈉水溶液為原料，降低了水劑的冰點，改善了水泥漿體系的流變性。專利CN102476932N按硫酸鈉早強劑：有機高分子材料：引氣減水劑=(30-68)：(28-69)：(0.5-2.0)的比例，得到了一種混凝土抗低溫用高效抗凍劑。上述專利以鈉鹽為原料，能夠有效降低抗凍劑的冰點，提高混凝土的早期強度，適合于混凝土的冬季施工。然而鈉鹽與混凝土會發生堿集料反應，降低混凝土的后期強度。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有混凝土抗凍劑的不足，制備一種綠色無污染的，無堿、氨、氯釋放的抗凍劑。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種綠色無污染混凝土抗凍劑，其特征在于由下列組分配制而成：水、減水劑、多肽分子聚合物A1、海藻膠體A2、多糖類高分子聚合物A3，所述的水、減水劑、A1、A2、A3的質量份數分別為(83-99.96)、(0.01-5)、(0.01-3)、(0.01-5)、(0.01-4)。

上述方法中，所述的減水劑為粉劑或液劑，選自木質素磺酸鹽減水劑、萘磺酸鹽甲醛縮合物系減水劑、聚羧酸系減水劑中的一種，減水率5-35％。

所述的多肽分子聚合物為明膠。

所述的海藻膠體為瓊脂。

所述的多糖類高分子聚合物為瓜爾膠。