本發(fā)明涉及混凝土外加劑技術領域，尤其是涉及一種混凝土抗凍抗裂劑。

背景技術：

混凝土的抗凍抗裂性能是評價混凝土性能優(yōu)劣的重要指標。

在環(huán)境溫度降低時，混凝土毛細孔里的水分結(jié)冰后體積會增大9%左右形成水壓力，該壓力在飽和的混凝土內(nèi)部無處釋放，便會引起破壞。目前，常采用引氣劑提高混凝土的抗凍性能。引氣劑可使混凝土在攪拌過程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，這些微小氣泡可以容納自由水分的遷移，緩和結(jié)冰時的水壓力，顯著提高混凝土承受反復凍融的能力。但是，混凝土的含氣量每增加1%，抗壓強度便會下降5%左右。在相同配合比的條件下，由于混凝土引入了一定量的空氣，干縮量會增大。

多種形式的收縮則是引起混凝土開裂的重要因素。其中，塑性收縮一般是由泌水引起的，當表面失水過快來不及補充時，新拌混凝土表面會迅速干燥而產(chǎn)生塑性收縮；當混凝土處于干燥環(huán)境時，其毛細孔中的水分蒸發(fā)后使毛細孔形成負壓，會導致混凝土干燥收縮。無論什么形式的收縮，當超過一定限度時，即會產(chǎn)生開裂。為減少混凝土收縮開裂，常常使用膨脹劑。但膨脹劑的膨脹量集中在水化反應早期，此時混凝土強度很低，早期膨脹被塑性變形消耗掉，后期膨脹率呈現(xiàn)回落甚至倒縮，反而會使開裂風險加大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種混凝土抗凍抗裂劑，目的在于解決現(xiàn)有混凝土抗凍抗裂性能不佳的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術方案：

本發(fā)明所述的混凝土抗凍抗裂劑，是由95重量份的疏水改性云母粉與5重量份的納米二氧化硅均勻混合而成；所述的疏水改性云母的制備方法包括以下步驟：

第一步，烘干：將白云母或金云母在烘箱內(nèi)烘干，去除水分；

第二步，磨粉：用粉磨機將白云母或金云母粉碎成粒度為80μm篩余在15%以下的微粉，所述微粉在微觀狀態(tài)下呈片狀結(jié)構(gòu)，其厚度為2.5μm；

第三步，疏水改性處理：取98重量份第二步制得的白云母粉或金云母粉，加入1重量份的硅烷偶聯(lián)劑和1重量份的甲基硅油，將其送入150℃粉體表面改性機中進行高溫改性處理15分鐘后，粉碎，得到粒度為80μm篩余在15%以下的疏水改性云母粉成品。

所述金云母或白云母為微米級片狀粉料。

本發(fā)明制備的混凝土抗凍抗裂劑巧妙地利用了云母的天然薄片結(jié)構(gòu)和有機硅材料的疏水性，使硬化后混凝土具有疏水能力，使得與“水”相關的混凝土耐久性問題均可得到一定程度的解決。

本發(fā)明的抗凍抗裂劑在經(jīng)過各種處理后仍然保持了天然云母片所具有的高徑厚比特點，在微觀狀態(tài)下呈現(xiàn)具有擋水阻斷作用的薄片結(jié)構(gòu)，摻入混凝土中后，可形成無數(shù)類似擋水板一樣的阻水屏障，能夠大幅延長水分的遷移路徑，有效提高混凝土的防水抗?jié)B透性；其次，使用硅烷偶聯(lián)劑對片狀云母微粉進行表面改性處理，形成了具有良好疏水效果的憎水膜，進一步提高了混凝土的防水抗?jié)B性能；再次，納米二氧化硅顆粒粒徑非常細小，摻入混凝土中后被填充在混凝土的水泥石孔隙中，會與混凝土中的氫氧化鈣形成鍵合，生成c-s-h凝膠，有效阻礙并降低松散氫氧化鈣大結(jié)晶體在混凝土中界面過渡區(qū)內(nèi)的富集與定向排列，能夠增加基體的密實度，進一步提高混凝土的致密性和強度。

本發(fā)明所述的產(chǎn)品按照2-5%的摻混比添加到混凝土中后，其中的改性疏水云母粉大量無序地分布在漿體中，片與片之間相互交錯，形成類似防滲墻一樣的體系，其中的納米二氧化硅則起到進一步阻塞毛細微孔的作用。當外界水分向內(nèi)滲透或內(nèi)部水分向外遷移遇到疏水性薄片時，在無壓條件下，水分被疏水力阻擋，遷移停止；在有壓條件下，水分沿薄片遷移，路徑延長，遷移過程減慢。因此，一方面，外界水很難進入到混凝土內(nèi)部，從根源上杜絕了混凝土被凍脹破壞；另一方面，內(nèi)部水分向外移動受阻，減緩了失水過程，降低了混凝土的塑性收縮和干燥收縮。

參照《混凝土外加劑》（gb8076-2008）對本發(fā)明的抗凍效果進行試驗檢測，當摻量為5%時，混凝土試件凍融200次后相對動彈性模量為85.3%，高于規(guī)范對抗凍外加劑大于80%的要求，大幅提高了混凝土的抗凍性能。

采用平板約束早期抗裂試驗進行抗裂性能試驗檢測，當摻量為5%時，相對于同水膠比對比組，混凝土開裂面積降低46.9%（見實施例1數(shù)據(jù)）。微觀狀態(tài)下，抗凍抗裂劑薄片與水的接觸角大于120°，當混凝土加入抗凍抗裂劑之后，早期未參與水化反應的細小水分處于大量抗凍抗裂劑薄片的包圍之中，相當于給水分裹了一層防水膜，加之抗凍抗裂劑片狀顆粒獨特的排布結(jié)構(gòu)，對水分形成層層屏障，水分散失大為降低，因此混凝土的干縮量相應下降，抗裂性能大幅提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的疏水效果圖。

圖2是摻入本發(fā)明抗凍抗裂劑的混凝土拒水效果圖。

具體實施方式

實施例1：

第一步，烘干：稱取適量白云母粉（或金云母，效果與白云母等同），在105℃烘箱內(nèi)烘干48h，去除水分；上述白云母粉為市售微米級片狀粉料，其中sio2含量為62.4%，al2o3含量為20.4%。

第二步，磨粉：用高細度粉磨機進一步粉碎上述烘干白云母粉，得到微觀狀態(tài)下厚度約為2.5μm的片狀微粉，當用80μm水泥負壓篩篩分時，篩余在15%以下。

第三步，疏水改性處理：取98重量份第二步制得的白云母粉，加入1重量份的kh-550硅烷偶聯(lián)劑和1重量份的甲基硅油，將其送入150℃粉體表面改性機中進行高溫改性處理15分鐘，出機后再次進行粉磨，得到粒度為80μm篩余（水泥負壓篩）在15%以下的疏水改性云母粉。

第四步，混合：將95重量份第三步制得的疏水改性云母粉和5重量份的納米二氧化硅均勻混合，即得到帶有硅烷覆膜的微觀呈薄片結(jié)構(gòu)的粉末狀混凝土抗凍抗裂劑成品。

以實施例1制得的成品混凝土抗凍抗裂劑為試驗品，進行下列實驗以測試其抗凍抗裂性能。

將水撒在粉末狀的混凝土抗凍抗裂劑上，如圖1所示，水被抗凍抗裂劑粉末包覆并呈水滴狀，而不會滲透到抗凍抗裂劑內(nèi)部，由此可見，本發(fā)明制備的混凝土抗凍抗裂劑具有良好的疏水效果。

將本發(fā)明制備的抗凍抗裂劑摻入混凝土中，然后再將水撒在混凝土表面，如圖2所示，水呈水滴狀，而不會滲透到混凝土中，由此可見，摻混本發(fā)明抗凍抗裂劑的混凝土具有良好的拒水效果。

為研究本發(fā)明抗凍抗裂劑的抗凍抗裂效果，對實施例1制得的成品混凝土抗凍抗裂劑進行一系列對比試驗，結(jié)果見下表1、2。

其中，jz為減水劑和抗凍抗裂劑摻量為零的空白組，kdkl3表示抗凍抗裂劑摻量為3%組，kdkl5表示抗凍抗裂劑摻量為5%組，js表示摻減水劑組。由于該混凝土抗凍抗裂劑具有一定的減水效果，隨著摻量的增大，用水量降低，導致水膠比減小，混凝土的各項性能會隨之變化。因此，又增加了摻減水劑組即js組，通過摻加減水劑使kdkl5組和js組的水膠比相同，且混凝土坍落度相近，使對比更有說服力。

由表1數(shù)據(jù)可以看出，隨著本發(fā)明抗凍抗裂劑摻入量的增大，用水量呈降低趨勢，混凝土強度呈增大趨勢，說明本發(fā)明的抗凍抗裂劑有一定的減水性能，有利于提高混凝土的強度。由表2數(shù)據(jù)可以看出，當摻量為3%時，耐凍融循環(huán)次數(shù)為175次，摻量為5%時，耐凍融循環(huán)次數(shù)為300次，而空白組只有25次，摻減水劑組只有75次，很顯然，本發(fā)明的抗凍抗裂劑提高了混凝土的抗凍性能。

研究表明，混凝土的開裂面積與水膠比有很大關系，水膠比越小，越容易開裂。因此，抗裂對比試驗需要保持水膠比相同。在表1中，從kdkl5組和js組的數(shù)據(jù)可以看出，兩組混凝土的水膠比相同。表2數(shù)據(jù)顯示，js組早期抗裂開裂面積為1003.5mm²/m²，kdkl5組早期抗裂開裂面積為532.4mm²/m²。相比之下，本發(fā)明的抗裂減水劑使開裂面積減少46.9%，顯示了良好的抗裂效果。