一种混凝土防冻剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种混凝土防冻剂及其制备方法 (Concrete antifreezing agent and preparation method thereof ) 是由 申全军 黄拓 穆明浩 杨耀辉 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种混凝土防冻剂及其制备方法。本发明的防冻剂包括改性硫酸钙晶须35-50份,甲酸钙5-10份,改性硅藻土6-12份,尿素4-8份,木质素磺酸钠15-25份,固体醇胺8-15份,以上份数为重量份。通过以上各物质的组合、配比、协同配比,制备出了可以在-30℃工作的混凝土防冻剂,提高了混凝土的抗冻融性能,同时原料中不涉及有害离子,避免了对于混凝土的腐蚀,具有良好的耐久性。(The invention provides a concrete antifreezing agent and a preparation method thereof. The antifreezing agent comprises 35-50 parts of modified calcium sulfate whisker, 5-10 parts of calcium formate, 6-12 parts of modified diatomite, 4-8 parts of urea, 15-25 parts of sodium lignosulphonate and 8-15 parts of solid alcohol amine, wherein the parts are parts by weight. The concrete antifreezing agent capable of working at-30 ℃ is prepared by the combination, the proportion and the synergistic proportion of the substances, the freeze-thaw resistance of the concrete is improved, and meanwhile, harmful ions are not involved in the raw materials, so that the concrete is prevented from being corroded, and the concrete antifreezing agent has good durability.)
技术领域
本发明涉及一种混凝土外加剂领域，特别涉及一种混凝土防冻剂及其制备方法。
背景技术
混凝土在未达到应有的强度时，内部还有一定的水，在环境温度达到水的冰点后，促进水相转变成冰，导致混凝土中的水分重新分布和冰夹层的形成，致使混凝土骨料与水泥石界面粘聚力下降，引起体积膨胀，导致混凝土的早期受冻。为了保证混凝土在低温施工中的质量和进度，需要添加防冻剂。防冻剂能使混凝土在负温下硬化，最终能达到与常温养护的混凝土相同的质量。
防冻剂设计的通常思路为降低冰点，混凝土拌合物材料的液相冰点的降低程度与防冻剂的摩尔浓度存在直接的关系，通过采取降低冰点的方式来确保材料处在负温度下混凝土结构内的水直接转化成为液态水，这是进行冬季环境施工应用防冻剂的作用机理。并且混凝土在负温下强度提高快，对混凝土的长期性能、耐久性没有影响，对人体无害。
目前国内混凝土防冻剂主要以无机盐防冻剂为主，有机类防冻剂为辅，并且防冻剂掺量居高不下，会掺入大量的碱金属离子、氯离子等，对混凝土长期性能和耐久性带来隐患。另外，防冻性能和抗冻性能是两个概念，防冻性能涉及混凝土施工，在负温环境中创造养护条件，避免混凝土受冻害，并且硬化和增强。抗冻性能涉及混凝土耐久性，长期抵抗冻融循环的考验。施工需要防冻的地区通常对混凝土的抗冻性能也有很强的需求，但是目前市面上的防冻剂不能提高混凝土的抗冻性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，避免影响混凝土的耐久性，同时可以提高抗冻性能，提供一种混凝土防冻剂及其制备方法。
一种混凝土防冻剂，包括：改性硫酸钙晶须35-50份，甲酸钙5-10份，改性硅藻土6-12份，尿素4-8份,木质素磺酸钠15-25份，固体醇胺8-15份，以上份数为重量份。
其中，硫酸钙晶须采用十二烷基苯磺酸钠改性，硅藻土采用硅烷偶联剂改性，硅烷偶联剂优选为KH550或KH570。
改性硫酸钙晶须的制备方法为：称取硫酸钙晶须加入到改性剂溶液中，在50-80℃下搅拌反应20-60min，随后分离、烘干，即得。其中改性剂为十二烷基苯磺酸钠，硫酸钙晶须与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：0.01-0.05；搅拌的速度为800-1200r/min。
改性硅藻土的制备方法为：称取硅藻土加入到改性剂溶液中，在90-130℃下搅拌反应30-90min，随后分离，即得。其中改性剂为KH550或KH570，硅藻土与改性剂的质量比为1：0.01-0.1；搅拌的速度为800-1500r/min。
优选的，混凝土防冻剂的组成为：改性硫酸钙晶须45份，甲酸钙8份，改性硅藻土10份，尿素6份,木质素磺酸钠20份，固体醇胺11份。
优选的，混凝土防冻剂的组成为：改性硫酸钙晶须40份，甲酸钙10份，改性硅藻土7份，尿素8份,木质素磺酸钠25份，固体醇胺10份。
上述混凝土防冻剂的制备方法为：制备改性硫酸钙晶须和改性硅藻土，按配比称取改性硫酸钙晶须、甲酸钙、改性硅藻土、尿素、木质素磺酸钠、固体醇胺，混合均匀即可。
本发明具有以下有益效果：硫酸钙晶须是一种微米级材料，将其掺入混凝土中可以提高其骨架强度，水泥水化产物可以与硫酸钙晶须结合，增强空间骨架架构的强度，避免产生裂缝，并且可以不断填充生产过程中产生的孔隙和微孔，进而提高强度、耐久性和抗冻性能。本发明采用十二烷基苯磺酸钠对硫酸钙进行改性，提高了硫酸钙晶须的活性，进一步改善了混凝土的性能。通过硅烷偶联剂对硅藻土进行改性，提高了其在混凝土中的分散性能，进而有利于填补孔隙，提高强度。木质素磺酸钠具有早强、减水和引气的作用，甲酸钙具有早强的作用，尿素可以降低冰点，固体醇胺相对于三乙醇胺等液体醇胺，方便使用，同时使水化产物分布得更加合理，浆体结构更加完善，保证了强度。通过以上各物质的组合、配比、协同配比，制备出了可以在-30℃工作的混凝土防冻剂，提高了混凝土的抗冻融性能，同时原料中不涉及有害离子，避免了对于混凝土的腐蚀，具有良好的耐久性。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种混凝土防冻剂，包括：改性硫酸钙晶须45份，甲酸钙8份，改性硅藻土10份，尿素6份,木质素磺酸钠20份，固体醇胺11份。
改性硫酸钙晶须的制备方法为：称取硫酸钙晶须加入到改性剂溶液中，在80℃下搅拌反应30min，随后分离、烘干即得。其中改性剂为十二烷基苯磺酸钠，硫酸钙晶须与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：0.01；搅拌的速度为1000r/min。
改性硅藻土的制备方法为：称取硅藻土加入到改性剂溶液中，在120℃下搅拌反应60min，随后分离，即得。其中改性剂为KH570，硅藻土与改性剂的质量比为1：0.05；搅拌的速度为1500r/min。
上述混凝土防冻剂的制备方法为：制备改性硫酸钙晶须和改性硅藻土，按配比称取改性硫酸钙晶须、甲酸钙、改性硅藻土、尿素、木质素磺酸钠、固体醇胺，混合均匀即可。
实施例2
一种混凝土防冻剂，包括：混凝土防冻剂的组成为：改性硫酸钙晶须40份，甲酸钙10份，改性硅藻土7份，尿素8份,木质素磺酸钠25份，固体醇胺10份。
改性硫酸钙晶须的制备方法为：称取硫酸钙晶须加入到改性剂溶液中，在70℃下搅拌反应30min，随后分离、烘干，即得。其中改性剂为十二烷基苯磺酸钠，硫酸钙晶须与十二烷基苯磺酸钠的质量比为1：0.03；搅拌的速度为1000r/min。
改性硅藻土的制备方法为：称取硅藻土加入到改性剂溶液中，在120℃下搅拌反应60min，随后分离，即得。其中改性剂为KH570，硅藻土与改性剂的质量比为1：0.05；搅拌的速度为1500r/min。
上述混凝土防冻剂的制备方法为：制备改性硫酸钙晶须和改性硅藻土，按配比称取改性硫酸钙晶须、甲酸钙、改性硅藻土、尿素、木质素磺酸钠、固体醇胺，混合均匀即可。
对比例1
不对硫酸钙晶须进行改性，其余与实施例1相同。
对比例2
不对硅藻土进行改性，其余与实施例1相同。
对比例3
改性硫酸钙晶须30份，甲酸钙10份，改性硅藻土15份，尿素8份,木质素磺酸钠25份，固体醇胺12份，其余与实施例1相同。
对比例4
不添加改性硫酸钙晶须，其余与实施例1相同。
对比例5
不添加改性硅藻土，其余与实施例1相同。
防冻性测试：将实施例和对比例中的防冻剂用于-30℃的混凝土中，观察是否出现结冰现象。
50次冻融强度损失率比测试按GB/T50082-2009进行试验和计算强度损失率。按GB/T50081测试抗压强度和抗压强度比，负温温度为-10℃。
从以上结果可以看出，本发明通过对硫酸钙晶须、硅藻土进行改性，并采用特定的原料配比实现了混凝土的抗冻和防冻性能。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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