[发明专利]一种抗冻耐磨水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗冻耐磨水泥混凝土及其制备方法，水泥混凝土制备原料包括水泥、集料、水、纤维素醚、pH敏感水凝胶。本发明在混凝土中掺入pH敏感水凝胶，可在不影响混凝土力学性能的前提下，明显降低混凝土的质量损失，提高混凝土的抗破坏强度。在混凝土中掺入pH敏感水凝胶，通过pH敏感水凝胶在水泥体系内高pH环境中发生的体积收缩而释水形成的薄膜网状结构，降低裂纹尖端的扩展，从而提高混凝土的耐磨性能。通过pH敏感水凝胶释水而促进混凝土内水泥颗粒的水化进程，增大混凝土密实度，降低自由水含量及迁移率，从而提高混凝土抗冻性。

技术领域

本发明属于道路工程材料领域，涉及水泥混凝土材料，具体涉及一种抗冻耐磨水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土的冻害，是混凝土细孔中的水分受到冻结，发生相变，产生膨胀压力，剩余的水分迁移到附近的孔隙和毛细孔中，在水分运动的过程中，产生膨胀压力及液体压力，最终使得混凝土结构物膨胀、开裂、剥蚀和溃散，造成结构失效的现象。我国幅员辽阔，混凝土冻融破坏现象普遍存在我国的北方地区，且混凝土工程出现的冻融破坏已经对我国国民财产和经济造成了巨大损失。混凝土材料除寒冷冬季要饱受冻融循环的破坏外，当其作为路面材料时，还必须要长期经受着外部荷载的冲击、挤压及路面坚硬物质的切削等作用，这就要求混凝土必须拥有较好的韧性及耐磨性。因此，改善混凝土在冻融环境下的耐久性，并增强其耐磨性能是十分必要的。

目前，针对改善混凝土抗冻性的主要措施有以下几种：降低混凝土水胶比、控制含气量、适当延长养护龄期；提高混凝土耐磨性的主要措施有：向混凝土中加入钢纤维、降低混凝土水胶比等。降低混凝土水胶比，一方面可以在一定程度上降低混凝土饱水度，提高混凝土的抗冻性；另一方面可以提高混凝土的强度，提高其耐磨性。但降低水胶比对开孔体积的影响是非常有限的，这种方法对提高混凝土抗冻性的有效性并不高。掺加引气剂控制混凝土中的含气量，在混凝土中有目的地引入大量微小的气泡以提高混凝土中含气量和减小平均气泡间距，可以提高混凝土抗冻性，但含气量越大，混凝土抗压强度越低；适当延长混凝土养护龄期可以一定程度地降低混凝土内部毛细孔的连通性，提高混凝土的抗冻性，但一般养护龄期为28d以上才有显著效果，对交通开放是十分不利的。将钢纤维掺入混凝土中，虽然会提高混凝土的耐磨性，但其使用大大增加了混凝土的制备成本，经济效益不够显著。由此可见，研发一种新型具有抗冻耐磨性能的混凝土材料具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种pH敏感水凝胶，用于提高混凝土抗冻及耐磨性能，解决现有技术用于水泥混凝土抗冻融效果不佳、耐磨性差等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种抗冻耐磨水泥混凝土，所述抗冻耐磨水泥混凝土以质量百分数计，由以下原料组成：纤维素醚为0.1％～0.3％，pH敏感水凝胶为0.5％～1.5％，水泥为16％～18％，集料为73％～75％，水为6.8％～8.8％，原料的质量百分数之和为100％。

具体的，所述pH敏感水凝胶为丙烯酸/羧甲基纤维素(AA/CMC)。

具体的，所述pH敏感水凝胶由以下原料制成：羧甲基纤维素、丙烯酸、氢氧化钠、去离子水、引发剂和交联剂。

进一步的，所述羧甲基纤维素、丙烯酸、氢氧化钠、去离子水、引发剂和交联剂的加入量按质量比为2.45％～2.65％：22％～23.8％：9％～10％：62％～66.6％：0.6％～0.9％：0.0037％～0.0041％。

具体的，所述引发剂采用过硫酸钾。

具体的，所述交联剂采用质量浓度为1g/L的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液。

优选的，所述水泥混凝土以质量百分数计，由以下原料组成：纤维素醚为0.2％，pH敏感水凝胶为1％，水泥为17％，集料为74％，水为7.8％。