一种混凝土防冻剂及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种混凝土防冻剂及其制备方法，属于混凝土技术领域，所述防冻剂由以下原料按重量份制备而成：偏铝酸钠2‑5份、尿素3‑7份、缓释减水防冻微球15‑25份、有机醇2‑5份、有机醇胺0.1‑0.5份、引气剂0.1‑0.2份、水20‑50份。本发明专利技术所述的混凝土防冻剂及其制备方法具有以下优势：能显著降低混凝土拌合物的冷冻点，保证混凝土在‑25‑(‑30)℃下不结冰；具有无碱、无毒、无氨释放、适当减水、混凝土坍落度保持好，凝结时间短，质量可靠，产品环保，使用方便，制备方法简单，生产效率高，便于工业化生产应用等优点，属于环境友好性绿色产品，制得的钢筋混凝土具有良好的强度。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土防冻剂及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，具体涉及一种混凝土防冻剂及其制备方法。
技术介绍
根据建材行业标准JC475-2004混凝土防冻剂定义为：能使混凝土在负温条件下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能与足够防冻强度的外加剂，它是一种能在低温下放置物料中水分结冰的物质。我国地域辽阔，全国多数地区冬半年持续时间较长，尤其是东北、西北、华北和青藏高原地区，冬季持续3～6个月。随着工程建设的发展，混凝土冬季施工比较普遍，而漫长的冬期寒冷季节给工程建设带来了许多问题，所以在《钢筋混凝土工程施工及验收规范》中规定：当室外日平均气温接连5天保持小于5℃时，混凝土和钢筋混凝土的建设项目，按照冬季施工的有关规定执行。这是因为，当平均温度小于或等于5℃时，混凝土强度发展缓慢；当最低气温在-1～2℃的情况下，新鲜混凝土遭受冻害可能性极大。如果不实施有效的措施，混凝土在低温环境下一旦遭受渗透压和膨胀压作用就会产生破坏，合理使用防冻剂是减轻混凝土早期病害及提高混凝土防冻效果切实有效的措施，可保证混凝土的耐久性及强度达到施工要求，对于降低工程质量下降有很好的作用。目前市场上应用较广的是复合型防冻剂，其具有坍落度损失小、减水率高、早期强度高、凝结时间适中等优点，主要包含有防冻组分、早强组分、减水组分和引气组分。混凝土防冻剂按其材料组成一般可以分为3类。第一类是强电解质无机盐类：氯盐类防冻剂是以氯盐为防冻组分的外加剂，这类防冻剂的最大缺点是氯离子会造成钢筋锈蚀，因此不适用于钢筋混凝土；无氯盐类防冻剂防冻组分主要是碳酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等无机盐。第二类是水溶性有机化合物类，此类防冻组分主要是尿素、醇类等有机化合物。第三类是有机化、无机化合物复合类，这类防冻剂应用比较广泛。目前国内生产的混凝土防冻剂品种主要有-5℃、-10℃和-15℃三种，在温度低于-20℃情况下，缺少相应的防冻产品。CN105110694A公开了一种混凝土防冻剂，防冻组分为硫酸钠，在混凝土中掺量过高会导致混凝土中总碱量增加，产生碱骨料反应，对混凝土产生极大损害。CN103755214A公开了一种混凝土防冻剂，其原料组成中没有减水组分，在-10℃作用使用，难以满足极寒天气施工。CN100590092C公开了一种环保节能型混凝土抗冻剂，由于橡胶颗粒本身强度较低，且又属于有机物，其与无机物水泥石的黏结性能较差，导致橡胶颗粒渗入到混凝土中会降低混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度，特别是抗压强度，且橡胶颗粒渗入量越大，混凝土强度下降越大，有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种混凝土防冻剂及其制备方法，能显著降低混凝土拌合物的冷冻点，保证混凝土在-25℃至-30℃下不冻结或者结冰；具有无碱、无毒、无氨释放、适当减水、混凝土坍落度保持好，凝结时间短，质量可靠，产品环保，使用方便，制备方法简单，生产效率高，便于工业化生产应用等优点，属于环境友好性绿色产品，制得的钢筋混凝土具有良好的强度。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种混凝土防冻剂，由以下原料按重量份制备而成：偏铝酸钠2-5份、尿素3-7份、缓释减水防冻微球15-25份、有机醇2-5份、有机醇胺0.1-0.5份、引气剂0.1-0.2份、水20-50份；所述缓释减水防冻微球粒径在1-5μm之间，壳层为聚丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物，芯层含有早强成分、防冻成分。所述早强成分包括氯化钠、氯化钙、碳酸钾中的至少一种，所述防冻成分包括硫酸钠、硝酸钙中的至少一种。所述缓释减水微球由以下原料按重量制备而成：氯化钠2-5份、氯化钙1.5-3份、碳酸钾1-2份、硫酸钠0.5-2份、硝酸钙0.1-1份、亲水表面活性剂0.5-1份、亲油表面活性剂1.2-2份、丙烯酸钠10-20份、丙烯酰胺12-18份、乳化剂0.5-1份、引发剂0.1-0.3份、交联剂0.1-0.5份、食用油15-20份。作为本专利技术的进一步改进，由以下原料按重量份制备而成：偏铝酸钠3-4份、尿素4-6份、缓释减水防冻微球17-22份、有机醇3-4份、有机醇胺0.2-0.4份、引气剂0.12-0.17份、水30-40份。作为本专利技术的进一步改进，所述缓释减水防冻微球由以下方法制备而成：S1.内水相的制备：将氯化钠、氯化钙、碳酸钾、硫酸钠、硝酸钙混合均匀后溶于水中，加入亲水表面活性剂，磁力搅拌均匀，得到内水相；S2.油相的制备：将亲油表面活性剂加入食用油中，磁力搅拌均匀，得到油相；S3.外水相的制备：将丙烯酸钠和丙烯酰胺溶于水中混合均匀，加入乳化剂，磁力搅拌均匀，得到外水相；S4.快速膜乳化：将步骤S1中内水相添加到步骤S2中油相内，磁力搅拌均匀，进行快速膜乳化1-3次，形成初乳；S5.聚合：将步骤S4得到的初乳加入步骤S3得到的外水相中，加入引发剂和交联剂，磁力搅拌均匀，乳化，过滤，干燥，得到缓释减水防冻微球。作为本专利技术的进一步改进，所述亲水表面活性剂选自脂肪酸链碳原子数为2-4的蔗糖脂肪酸酯、吐温-20、聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述亲油表面选自聚甘油脂肪酸酯、司盘-80、脂肪酸链碳原子数为5以上的蔗糖脂肪酸酯中的一种或几种的组合。所述食用油选自菜籽油、花生油、玉米油、大豆油、核桃油、蓖麻油、芝麻油、亚麻籽油、橄榄油中的一种或几种的组合；所述交联剂为乙氧基甲叉丙二酸二乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、戊二醛中的一种或几种的组合。作为本专利技术的进一步改进，所述乳化剂为蓖麻油聚氧乙烯醚和吐温-80的混合物，质量比为(2-3)：(1-2)。作为本专利技术的进一步改进，步骤S5中所述乳化条件为10000-20000r/min，时间为2-5min；所述干燥条件为45-60℃，时间为2-4h；所述快速膜乳化使用的膜孔隙在0.1-0.2μm之间。作为本专利技术的进一步改进，所述有机醇选自甲醇、乙醇、丙醇、正己醇、异戊醇、异丙醇中的一种或几种的组合；所述有机醇胺选自二乙醇单异丙醇胺、丙烯酰胺、一缩二乙二醇或二缩三乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或几种的组合。作为本专利技术的进一步改进，所述引气剂为熊果酸和儿茶素的混合物，质量比为(1-3)：(2-5)。本专利技术进一步保护一种上述混凝土防冻剂的制备方法，包括以下步骤：将偏铝酸钠、尿素溶于水中，加入反应釜，边升温边搅拌，温度升至40-50℃后，加入有机醇、有机醇胺，继续升温，升至55-60℃后，加入缓释减水防冻微球和引气剂，搅拌20-50min后，停止加热，冷却至室温，得到混凝土防冻剂。作为本专利技术的进一步改进，所述搅拌转速为300-500r/min，升温速度为1-3℃/min。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术制备了缓释减水防冻微球，采用快速膜乳化的方法制备了油包水微球，将氯化钠、氯化钙、碳酸钾、硫酸钠、硝酸钙等早强剂、防冻剂包裹在微球内部，外层为一层油层，进一步采用反向乳液聚合法，将油包水微球加入含有乳化剂、丙烯酸钠和丙烯酰胺的外水相中，加入引发剂和交联剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土防冻剂，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：偏铝酸钠2-5份、尿素3-7份、缓释减水防冻微球15-25份、有机醇2-5份、有机醇胺0.1-0.5份、引气剂0.1-0.2份、水20-50份；/n所述缓释减水防冻微球粒径在1-5μm之间，壳层为聚丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物，芯层含有早强成分、防冻成分。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土防冻剂，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：偏铝酸钠2-5份、尿素3-7份、缓释减水防冻微球15-25份、有机醇2-5份、有机醇胺0.1-0.5份、引气剂0.1-0.2份、水20-50份；
所述缓释减水防冻微球粒径在1-5μm之间，壳层为聚丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物，芯层含有早强成分、防冻成分。


2.根据权利要求1所述混凝土防冻剂，其特征在于，所述早强成分包括氯化钠、氯化钙、碳酸钾中的至少一种，所述防冻成分包括硫酸钠、硝酸钙中的至少一种。


3.根据权利要求1所述混凝土防冻剂，其特征在于，所述缓释减水防冻微球由以下原料按重量制备而成：氯化钠2-5份、氯化钙1.5-3份、碳酸钾1-2份、硫酸钠0.5-2份、硝酸钙0.1-1份、亲水表面活性剂0.5-1份、亲油表面活性剂1.2-2份、丙烯酸钠10-20份、丙烯酰胺12-18份、乳化剂0.5-1份、引发剂0.1-0.3份、交联剂0.1-0.5份、食用油15-20份。


4.根据权利要求1所述混凝土防冻剂，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：偏铝酸钠3-4份、尿素4-6份、缓释减水防冻微球17-22份、有机醇3-4份、有机醇胺0.2-0.4份、引气剂0.12-0.17份、水30-40份。


5.根据权利要求1所述混凝土防冻剂，其特征在于，所述缓释减水防冻微球由以下方法制备而成：
S1.内水相的制备：将氯化钠、氯化钙、碳酸钾、硫酸钠、硝酸钙混合均匀后溶于水中，加入亲水表面活性剂，磁力搅拌均匀，得到内水相；
S2.油相的制备：将亲油表面活性剂加入食用油中，磁力搅拌均匀，得到油相；
S3.外水相的制备：将丙烯酸钠和丙烯酰胺溶于水中混合均匀，加入乳化剂，磁力搅拌均匀，得到外水相；
S4.快速膜乳化：将步骤S1中内水相添加到步骤S2中油相内，磁力搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏立磊，
申请(专利权)人：南京长恒泰达信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32