一种防冻混凝土及其制备方法技术

本申请公开了一种防冻混凝土及其制备方法，防冻混凝土，按照重量份计，包括如下重量份的组分：767

【技术实现步骤摘要】
一种防冻混凝土及其制备方法


[0001]本申请涉及防冻混凝土领域，尤其是涉及一种防冻混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土是一种应用广泛的建筑材料。但混凝土在遇到低温时，会由于水分结冰膨胀、冻融循环、本身掺杂的材料的问题，导致混凝土失去强度，甚至出现开裂的问题。
[0003]目前在混凝土在施工的过程中，常添加防冻剂以提高混凝土的抗冻能力，但常用的防冻剂如氯化钙和氯化钠，会加速对混凝土的腐蚀，从而破坏混凝土的耐久性。

技术实现思路

[0004]为了混凝土在具有较好抗冻性能的同时还具有较好的耐久性，本申请提供了一种防冻混凝土及其制备方法。
[0005]第一方面，一种防冻混凝土，按照重量份计，包括如下重量份的组分：767
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829份水泥；875
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922份粗骨料；250
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336份细骨料；20
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25份防冻剂；0.2
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0.26份引气剂；11
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13份减水剂；536
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666份水；其中，防冻剂包括金属有机框架复合材料，所述金属有机框架复合材料采用金属有机框架负载纳米二氧化硅得到。
[0006]通过采用上述技术方案，金属有机框架是一类由金属离子与有机配体通过配位键自组装形成晶体材料，金属离子和有机配体可以通过缔合/解离的方式释放或结合阴离子或阳离子，当金属离子被解离到混凝土中，可以提高水分子间的相互作用力，从而降低水的结晶温度。
[0007]金属有机框架具有较高的导热性能，可以促进混凝土内部的热量传递，进而减少温差引起的开裂；金属有机框架能与水相互作用，形成水合物并通过自身的空隙结构进一步调节混凝土内部的孔隙结构，进而分散水结晶产生的压力，并减少冻融循环产生的影响。另外，金属有机框架表面有很多活性基团，能附着在混凝土表面，形成保护层，减少混凝土被腐蚀；金属有机框架本身还具有一定的机械强度，能够增强混凝土的耐久性和稳定性，并且金属有机框架具有高对称性的空间排列结构，能够提高混凝土抵御内部结冰产生的压力，从而减少混凝土的开裂。
[0008]纳米二氧化硅本身具备一定的机械性能，能以微集料的形式在混凝土内部形成填充，从而提高混凝土的抗压性能，另外纳米二氧化硅对水泥水化有促进作用，提高了混凝土的早期强度，减少硬化过程中产生的热量累积，从而缓解混凝土内部温度梯度，减少混凝土冻结开裂。另外，纳米二氧化硅还存在火山灰效应，在水和混凝土的界面过渡区，纳米二氧化硅与氢氧化钙会发生反应，改善过渡区C
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S
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H凝胶的结构，减少了混凝土的微孔隙和微裂纹，从而减少水分的渗入以及氯离子、硫酸盐等腐蚀性物质向混凝土内部迁移，减少了混凝土的开裂，提高了混凝土的抗冻能力。
[0009]但是纳米二氧化硅属于纳米粒子，容易产生团聚现象，会降低混凝土的和易性，从而减少混凝土的力学性能并影响体系中其他组分的均一性。通过金属有机框架负载纳米二
氧化硅，减少了团聚现象，提高了混凝土的和易性；负载纳米二氧化硅的金属有机框架具有很大的比表面积，并对底物存在一定的选择性，能协同提高纳米二氧化硅对于混凝土微孔隙、微裂纹的修复作用。纳米二氧化硅负载在金属有机框架通道中，还能进一步降低混凝土内部电通量，在纳米粒子较少的掺量的情况下，对混凝土的抗渗性有较好的提升，从而提高混凝土的抗冻性能。
[0010]优选的，所述减水剂采用萘系减水剂或聚羧酸型减水剂中的一种。
[0011]通过采用上述技术方案，采用萘系减水剂或聚羧酸型减水剂配合防冻剂使用，可以减少水的使用，并使得金属有机框架复合材料得到良好的分散，从而提高混凝土的抗压强度和抗冻性能。
[0012]优选的，所述防冻混凝土还包括轻骨料，所述轻骨料与细骨料的重量比为1：(10
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15)。
[0013]典型的但非限制性的，轻骨料采用珍珠岩粉。
[0014]通过采用上述技术方案，珍珠岩粉具有较好的隔热性和吸水性，配合金属有机框架复合材料，能协同降低混凝土内的温度梯度，减缓混凝土内水分凝结成冰，并提高混凝土的密度，提高混凝土的力学强度；此外，珍珠岩粉还能与金属有机框架复合材料之间形成吸附，提高珍珠岩粉在混凝土中的均匀分散，并附着在混凝土的表面，提高混凝土的抗渗性，从而提高混凝土的抗腐蚀性。
[0015]优选的，所述金属有机框架的原料，包括如下重量份的组分：25
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32份九水合硝酸络、10
ꢀ‑
12份均苯三甲酸、18
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21份纳米二氧化硅。
[0016]通过采用上述技术方案，金属有机框架中的金属离子源选用铬离子，适量的铬离子能促进水泥的水化，并与水泥基质反应形成沉淀物填充微孔隙和微裂缝，从而提高混凝土的抗渗性、强度和稳定性；此外，络离子存在一定的抗菌作用，可以减少微生物对于混凝土的腐蚀作用，进一步提高混凝土的耐久性。金属有机框架在缔合/解离络离子的过程中，能够维持络离子的浓度，减少过高浓度的络离子与钙离子络合，从而在赋予混凝土良好抗冻性能的同时维持混凝土的强度。金属有机框架中的有机配体采用均苯三甲酸，金属有机框架复合材料附着在混凝土表面后，均苯三甲酸能使混凝土表面携带负电荷，减少混凝土颗粒之间的静电斥力，提高混凝土的流动性，改善混凝土的和易性；均苯三甲酸与减水剂协同作用，吸收水分反应并在混凝土表面形成稳定的高分子复合物，减少混凝土的含水量，减少低温下水结晶对混凝土的压力，均苯三甲酸还能与纳米二氧化硅协同，调节混凝土的气孔和缝隙大小，从而提高混凝土的致密性、抗渗性，提高混凝土的抗冻性能。
[0017]优选的，所述金属有机框架复合材料的原料，包括如下重量份的组分：7
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11份三水合硝酸铜、25
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32份九水合硝酸络、10
‑
14份均苯三甲酸、18
‑
21份纳米二氧化硅。
[0018]金属有机框架采用铜离子作为辅助金属离子源，双金属有机框架的金属离子之间的电子传递效率更高，使得金属有机框架的结构稳定性更高，金属离子的解离或缔合的速度更均衡，进一步调节金属离子在混凝土中的浓度，从而提高了金属有机框架复合材料的作用时间和效果。铜离子同样具有促进水泥水化的效果，铜离子还能与混凝土中的氢氧根形成氢氧化铜沉淀附着在混凝土表面形成填充，并抑制微生物的生长与繁殖，从而减少氯离子和微生物对混凝土内部的腐蚀作用。
[0019]优选的，所述金属有机框架复合材料的制备方法，采用如下步骤制得：
取纳米二氧化硅溶于N,N
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二甲基甲酰胺，分散均匀得到二氧化硅溶液；取三水合硝酸铜、九水合硝酸铬溶于N,N
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二甲基甲酰胺得到金属离子源溶液；取所述二氧化硅溶液和所述金属离子源溶液混合然后加入均苯三甲酸，搅拌，水热反应得到金属有机框架复合材料。
[0020]典型的但非限制性的，水热反应的温度为110...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防冻混凝土，其特征在于，按照重量份计，包括如下重量份的组分：767
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829份水泥；875
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922份粗骨料；250
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336份细骨料；20
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25份防冻剂；0.2
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0.26份引气剂；11
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13份减水剂；536
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666份水；其中，防冻剂包括金属有机框架复合材料，所述金属有机框架复合材料采用金属有机框架负载纳米二氧化硅得到。2.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土，其特征在于，所述减水剂采用萘系减水剂或聚羧酸型减水剂中的一种。3.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土，其特征在于，所述防冻混凝土还包括轻骨料，所述轻骨料与细骨料的重量比为1：（10
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15）。4.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土，其特征在于，所述金属有机框架的原料，包括如下重量份的组分：25
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32份九水合硝酸络、10
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12份均苯三甲酸、18
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21份纳米二氧化硅。5.根据权利要求1所述的一种防冻混凝土，其特征在于，所述金属有机框架复合材料的原料，包括如下重量份的组分： 7
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11份三水合硝酸铜、25
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32份九水合硝酸络、10
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14份均苯三甲酸、18
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21份纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰疆，章贤斌，
申请(专利权)人：杭州钱神商品混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：