專利名稱：混凝土冬季施工用高效防凍劑的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于混凝土外加劑，涉及混凝土冬施用的防凍劑，尤其是冬施泵送混凝土和商品混凝土的防凍劑。
為防止在負溫下施工的混凝土遭受凍害，目前普遍在混凝土拌合物中加入防凍劑。其品種很多，且多以亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、尿素等與減水劑復合而成。一般摻量為混凝土中水泥重量的5～10%，鈉鹽含量也高。申請?zhí)枮?2102097.X(公開號為CN1076920A)公開的混凝土施工用復合防凍劑(以下稱文獻1)，由高效減水劑、普通減水劑、高活性組份、載體以及鈉鹽組成，其在混凝土中的摻量為水泥重量的4～7%，混凝土中鈉鹽含量最高達3.5%;文獻1中介紹的黑龍江低溫建筑科研所生產(chǎn)的防凍劑(以下稱低溫所產(chǎn)品)，摻量最高達10%，而鈉鹽含量最高達5%。由于防凍劑在混凝土中的摻量大、鹽含量高，不可避免地帶來下列問題1.由于摻量大(以每立方米混凝土中水泥用量350kg計，如摻4～7%的防凍劑，則摻量為14～24.5kg)，使混凝土的質(zhì)量難以控制;2.混凝土中鹽含量高對混凝土的長期耐久性不利，而且鹽在低溫下的溶解度很低，為防止鹽在混凝土中的不均勻性，就必須加入相當多的載體(如粉煤灰、水泥、礦粉、硅粉等);3.不適于現(xiàn)有商品混凝土攪拌站使用，由于摻有大量的載體又不能水溶，攪拌站原有的計量裝置、上料設備不能使用，需另外配置，增加了投資和難度。此外，雖單價較低，但由于摻量大，使每立方米混凝土的成本較大，且運輸量大，并增加現(xiàn)場勞動強度，不能發(fā)揮商品混凝土集中攪拌的特點和優(yōu)勢;4.不適于冬施泵送混凝土采用，因載體多，鹽含量高，使混凝土坍落度損失加快，無法遠距離運輸和泵送，且泌水量增大。
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種摻量低、水溶性好、混凝土中鹽含量低的高效防凍劑，它不僅可用于普通冬施混凝土，而且可用于-5℃～-15℃環(huán)境溫度下的冬施商品混凝土和泵送混凝土。
本發(fā)明含有少量的鈉鹽早強劑，特別選用硫酸鈉，它無毒、對鋼筋不銹蝕，價格也合適。特別是組份中還有有機高分子材料和引氣減水劑。
有機高分子材料是用有機物與分子量大于3000的水溶性高分子材料復合而成的，其比例為1∶250。在這一限定條件下，本領域的一般技術(shù)人員都可以根據(jù)性能、價格等因素考慮選擇。引氣減水劑可以選用松香熱聚物類。
上述材料的選擇還出于下述的考慮有機高分子材料在較低的含量下就能使溶液達到飽和而使溶液的冰點降低。有機高分子材料不含鈉鹽，這對混凝土的長期耐久性十分有利，而摻量可大大降低，不需載體。采用引氣減水劑是改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，堵塞混凝土中的毛細管通道，降低拌合水的用量，提高混凝土自身的彈性和減少泵送阻力。
上述各組份的重量百分比為硫酸鈉30～68，有機高分子材料28～69，引氣減水劑0.5～2.0。硫酸鈉過高或過低會降低溶解度或早期強度。有機高分子材料過高或過低會增加成本或冰點降低不顯著。引氣減水劑過高或過低會降低混凝土的強度或降低抗凍效果。而最佳重量比是硫酸鈉早強劑∶有機高分子材料∶引氣減水劑＝1∶0.98∶0.02。
本發(fā)明與文獻1及低溫所產(chǎn)品相比，無論從摻量、水溶性、相對鹽含量以及對各種混凝土的適應性方面均優(yōu)于所對比的防凍劑(詳見表4)。其中就摻量而言，本發(fā)明最多為1%，只為文獻1的1/7左右，只為低溫所產(chǎn)品的1/10左右，成本相對減少，使用效率高。
下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明的制備及優(yōu)良的性能實施例1高效防凍劑的組份及配比為硫酸鈉1份，有機高分子材料0.98份，引氣減水劑0.02份，各組份充分混合均勻即可。按水泥重量的1%摻入525＃普通硅酸鹽水泥中，以W/C＝0.5加入拌合水，測得水泥凈漿流動度≥170mm，說明減水增強效果好。
實施例2對坍落度為3±1cm，C30級普通混凝土性能的影響。高效防凍劑的組份及配比同實施例1。
其中，基準混凝土配比為水泥∶水∶砂∶石＝1∶0.49∶1.93∶3.43。
受檢普通混凝土及受檢負溫普通混凝土的配比為水泥∶水∶砂∶石＝1∶0.39∶1.80∶3.49。
砂率34%，減水率21%，高效防凍劑的摻量為水泥重量的1%。
試件尺寸10×10×10cm，每組三塊。
基準混凝土不加任何外加劑，進行28天標養(yǎng)后的平均抗壓強度用RC表示;
受檢混凝土加1%高效防凍劑經(jīng)28天標養(yǎng)后的平均抗壓強度用RCA表示;
受檢混凝土加1%高效防凍劑經(jīng)冰箱-10℃(相當于使用溫度-15℃)養(yǎng)護7天，再標養(yǎng)28天和56天的平均抗壓強度用RAT表示。
根據(jù)RC、RCA、RAT(-7+28)、RAT(-7+56)計算其抗壓強度比為R28＝RCA/RC＝123.2%R-7+28＝RAT/RC＝121.3%R-7+56＝RAT/RC＝128.1%
而低溫所產(chǎn)品的組份為高效減水劑0.06份，普通減水劑0.03份，亞硝酸鈉0.30份，硫酸鈉0.2份，載體0.41份，實驗條件同本實施例，但防凍劑摻量為水泥重量的8%，抗壓強度比(見文獻1實施例2)為R28＝RCA/RC＝91.7%R-7+28＝RAT/RC＝95.7%R-7+56＝RAT/RC＝104.5%文獻1的實施例3的組份為高效減水劑0.06份，普通減水劑0.03份，高活性組分0.1份，載體0.51份，亞硝酸鈉0.01份，硫酸鈉0.20份。實驗條件同本實施例，但摻量占水泥重量的6%，抗壓強度比為R28＝RCA/RC＝111.6%R-7+28＝RAT/RC＝129.8%R-7+56＝RAT/RC＝135.6%實施例3對坍落度為13±1cm的C30級泵送混凝土性能的影響高效防凍劑組份為硫酸鈉早強劑1.0份，有機高分子材料0.98份，引氣減水劑0.02份。
基準泵送混凝土配比為水泥∶水∶砂∶石＝1∶0.61∶2.06∶2.85。
受檢泵送混凝土及受檢負溫泵送混凝土的配比為水泥∶水∶砂∶石＝1∶0.5∶1.99∶2.99。
砂率40%，減水率19.8%，高效防凍劑的摻量占水泥重量的1%。實驗條件同實施例2，抗壓強度比為R28＝RCA/RC＝127.1%R-7+28＝RAT/RC＝106.3%R-7+56＝RAT/RC＝124.0%
上述實施例及有關對比數(shù)據(jù)，以及后面所列表2-4的數(shù)據(jù)(有關對比數(shù)據(jù)是文獻1公開的數(shù)據(jù)和根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行常規(guī)換算的結(jié)果)說明，幾種防凍劑都能達到國標TC475-92要求的指標，但本發(fā)明組份特別，摻量少，混凝土中含鹽量低，無載體，水溶性好，因而使冬季砼的品質(zhì)優(yōu)良，早期強度及防凍抗凍性能更佳，特別是本發(fā)明能用于冬施泵送混凝土和商品混凝土。因此，本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。
附表
表3冰箱-10℃條件下防凍劑摻入混凝土的組份量 (占水泥重量的%)比較
表4防凍劑使用性能比較
權(quán)利要求
1.混凝土冬季施工用高效防凍劑，含有硫酸鈉早強劑，其特征是還有有機高分子材料和引氣減水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的高效防凍劑，其特征是所說的有機高分子材料是用有機物與分子量大于3000的水溶性高分子材料以1∶250的比例復合而成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的高效防凍劑，其特征是各組份的重量百分比為硫酸鈉早強劑30～68，有機高分子材料28～69，引氣減水劑0.5～2.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所說的高效防凍劑，其特征是各組份的最佳(重量)比是，硫酸鈉早強劑∶有機高分子材料∶引氣減水劑＝1∶0.98∶0.02。
5.權(quán)利要求1～4所說的高效防凍劑作為在-15℃環(huán)境溫度下的應用，其特征是高效防凍劑在混凝土拌合物內(nèi)的加入量為其中水泥重量的1%。
全文摘要
混凝土冬季施工用高效防凍劑，由鈉鹽早強劑、有機高分子材料及引氣減水劑組成。各組分的含量范圍(重量百分比)分別為30～68，28～69，0.5～2.0。與現(xiàn)有防凍劑相比，它在混凝土中的摻量小，水溶性好，鹽含量低，混凝土早期強度高；不僅適用于普通混凝土冬季施工，而且適用于泵送混凝土和商品混凝土冬季施工，性能優(yōu)異，適用范圍廣，使用效率高。
文檔編號C04B40/00GK1092748SQ94100148
公開日1994年9月28日 申請日期1994年1月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月15日
發(fā)明者仲曉林, 孫躍生, 宮武倫 申請人:冶金工業(yè)部建筑研究總院