《混凝土外加劑選》ppt課件

1、五、混凝土外加劑 Admixtures for Concrete 根本概念 v外加劑在混凝土中參與除四種主要組分 以外的其它外加資料。 v種類化學(xué)外加劑和礦物外加劑： v礦物外加劑：摻加量在水泥質(zhì)量5%以上的稱 為摻和料； v化學(xué)外加劑：摻加量在水泥質(zhì)量5%以下的稱 為外加劑。 學(xué)習(xí)要求 掌握外加劑的重要種類 物理化學(xué)特征 作用機(jī)理 運(yùn)用及其負(fù)作用 為什么要運(yùn)用外加劑？ v單純依托調(diào)理水、水泥和骨料用量，難以處理以下 技術(shù)問題 v用水量與良好和易性間的矛盾； v施工操作對凝結(jié)時(shí)間、放熱速度、強(qiáng)度增長的要求； v耐久性對低連通孔隙率的要求。 v外加劑是處理上述問題，改善混凝土性能，以滿足 工程特

2、殊要求的重要技術(shù)途徑； v如今有70%80以上的混凝土運(yùn)用了外加劑； 為什么要運(yùn)用外加劑？ 外加劑的作用 改善混凝土拌合物的和易性； 加快或延緩凝結(jié)時(shí)間； 控制強(qiáng)度增長； 提高抗凍融、熱開裂、堿骨料膨脹、硫酸鹽侵蝕 和鋼筋銹蝕等作用下的耐久性； 節(jié)約水泥用量，降低本錢； 減少放熱速度，控制溫升。 (一) 化學(xué)外加劑 種類： 按照組成有：有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)外加劑 有機(jī)質(zhì)外表活性物質(zhì) 無機(jī)質(zhì)電解質(zhì)鹽類化合物 按照功能有： 改善和易性：減水劑、泵送劑、引氣劑等； 調(diào)理凝結(jié)時(shí)間：速凝劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑等； 減少塑性收縮：減縮劑、膨脹劑等； 提高耐久性：引氣劑、阻銹劑、防水劑等； 其它：防凍劑、泡沫劑、消泡

3、劑等。 混凝土外加劑的開展 1885 氯化鈣氯化鈣(促凝劑促凝劑)的專的專 利利 1925 水密性外加劑水密性外加劑 1930 鋁鋁 粉粉(發(fā)泡劑發(fā)泡劑) 1932 萘磺酸甲醛縮合物萘磺酸甲醛縮合物(減減 水劑水劑) 1938 引氣劑引氣劑 1938 早強(qiáng)劑與緩凝劑早強(qiáng)劑與緩凝劑 1939 木質(zhì)磺酸鹽木質(zhì)磺酸鹽(減水劑減水劑) 1950 消泡劑消泡劑 1955 冰點(diǎn)降低劑冰點(diǎn)降低劑 1960 密胺樹脂密胺樹脂(減水劑減水劑) 1993 聚丙烯酸聚丙烯酸(減水劑減水劑) 1997 聚羧酸脂聚羧酸脂(減水劑減水劑) 1、減水劑 Water Reducers v減水劑功能上能在和易性不變時(shí)，減少單位

4、用 水量；或在單位用水量不變時(shí)，能改善和易性；或 二者都具備又不改動(dòng)含氣量的外加劑。 v組成特點(diǎn)：碳?xì)浞肿渔溕蠋в杏H水性離子基團(tuán)的外 表活性物質(zhì)。 v種類： v減水效果 v普通減水劑(也稱塑化劑，Plasticiser) v高效減水劑(也稱超塑化劑，Superplasticiser) v復(fù)合功能 v早強(qiáng)減水劑 v緩凝減水劑 v引氣減水劑 1) 減水劑的組成與分子構(gòu)造特點(diǎn)減水劑的組成與分子構(gòu)造特點(diǎn) v減水劑都是外表活性劑，分子構(gòu)造中含有親水的 離子基團(tuán)和碳?xì)浞肿渔?，其中?v離子基團(tuán)是酸根離子或氨基，如：SO3-、 COO-、NH 3 +等； v碳?xì)浞肿渔?，帶有羥基，如：烷烴基、芳香烴基 等。

5、v其構(gòu)造如以下圖所示： 陰離子基團(tuán) 碳?xì)滏?木質(zhì)素磺酸鹽的反復(fù)構(gòu)造單元 2) 減水劑的物理化學(xué)特征減水劑的物理化學(xué)特征 v可溶于水，能顯著降低水的外表張力； v能吸附在固體外表，并在固體外表定向陳列，構(gòu)成 外表吸附分子層，降低水固界面張力。 3) 減水劑的作用效果 經(jīng)過潮濕、光滑、分散、塑化等作用，能 使水泥漿變稀、混凝土拌和流動(dòng)性增大，從 而，獲得以下效果： 在堅(jiān)持用水量不變的條件下，增大坍落度，改 善和易性，使混凝土易于澆注、成型密實(shí)； 在堅(jiān)持坍落度不變的條件下，減少用水量，降 低水灰比(水膠比) ，提高混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B 性； 在堅(jiān)持混凝土強(qiáng)度和和易性，在減少用水量的 同時(shí)減少水泥用量。

6、坍落度坍落度(inch) (inch) 減水劑摻量減水劑摻量(水泥質(zhì)量的水泥質(zhì)量的) 減水劑對混凝土拌合物坍落度的影響 當(dāng)水灰比一 定時(shí)，混凝土 拌合物的坍落 度隨著減水劑 摻量的添加而 增大 水灰比水灰比 減水劑摻量減水劑摻量(水泥質(zhì)量的水泥質(zhì)量的) 減水劑摻量對水灰比的影響 當(dāng)坍落度恒定 時(shí)，新拌混凝土 的水灰比隨著減 水劑摻量的添加 而減小 4) 減水劑的作用機(jī)理減水劑的作用機(jī)理 v當(dāng)沒有減水劑時(shí)，水泥加水后，不能獲得均勻分散 體系，由于以下緣由而產(chǎn)生絮凝構(gòu)造，使得部分拌 合水包含其中，不能奉獻(xiàn)給水泥漿的流動(dòng)性： v水具有高外表張力(氫鍵分子構(gòu)造) v水泥顆粒邊、角和外表正負(fù)電荷間的相互

7、吸力 v當(dāng)減水劑參與到水泥漿中，吸附在水泥顆粒外表， 離子基團(tuán)朝向水，使水泥顆粒外表帶有幾毫伏的負(fù) 電荷，引起水泥顆粒相互排斥，突破了絮凝構(gòu)造， 釋放其包含的水，改善分散性靜電排斥作用； v由于減水劑碳?xì)浞肿渔溕系臉O性基吸附水，構(gòu)成吸 附層包裹在水泥顆粒外表，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，妨 礙水泥顆粒的嚴(yán)密接觸，阻止絮凝構(gòu)造的構(gòu)成。 4) 減水劑的作用機(jī)理減水劑的作用機(jī)理 加減水劑前的 絮凝構(gòu)造 減水劑分子在水泥顆粒外表的吸附 參與減水劑后，絮凝 構(gòu)造被突破 問題：試從水泥漿的組成與分散體構(gòu)造， 分析減水劑的作用機(jī)理？ 解答： 1) 由于水泥顆粒之間和水泥顆粒與水之間的的 相互吸力，導(dǎo)致水泥顆粒在水中分

8、散困難， 水泥顆粒容易相互粘聚構(gòu)成絮凝構(gòu)造，有 1030%的拌和水被包含在其中，從而降低了 水泥漿的流動(dòng)性。 2當(dāng)減水劑參與水泥漿中，減水劑分子吸附在水泥顆粒外表，當(dāng)減水劑參與水泥漿中，減水劑分子吸附在水泥顆粒外表， 作定向陳列，組成了單分子或多分子吸附層，使水泥漿構(gòu)造作定向陳列，組成了單分子或多分子吸附層，使水泥漿構(gòu)造 發(fā)生了變化：發(fā)生了變化： 水泥顆粒外表帶一樣電荷，相互間的靜電斥力使水泥顆粒易于水泥顆粒外表帶一樣電荷，相互間的靜電斥力使水泥顆粒易于 分散；分散； 減水劑分子鏈上的極性基團(tuán)使水泥顆粒外表溶劑化層增厚，產(chǎn)減水劑分子鏈上的極性基團(tuán)使水泥顆粒外表溶劑化層增厚，產(chǎn) 生空間位阻，添加

9、了水泥顆粒間的滑動(dòng)才干，減少了粘滯性，生空間位阻，添加了水泥顆粒間的滑動(dòng)才干，減少了粘滯性， 添加光滑性；添加光滑性； 水泥顆粒易于潮濕，自動(dòng)粘聚才干減弱，塑化才干加強(qiáng)。水泥顆粒易于潮濕，自動(dòng)粘聚才干減弱，塑化才干加強(qiáng)。 5) 減水劑的種類及其運(yùn)用減水劑的種類及其運(yùn)用 v普通減水劑 v高效減水劑 普通減水劑 Water-reducer v特點(diǎn)： v普通含有雜質(zhì)； v減水率較小，約10%； v有一些副作用； v主要種類 v木質(zhì)素磺酸鹽(木鈣， ) v 副作用：引進(jìn)氣泡多而大 v羥基羧酸及其鹽(如檸檬酸、葡萄糖酸鈉等) v 副作用：緩凝作用明顯，有引氣劑時(shí)會(huì)增大拌合 物含氣量 v多元醇(如糖鈣等)

10、 ； v 副作用：緩凝但不影響含氣量 高效減水劑 High-range Water-reducer v特點(diǎn)： v具有較高的分子量，純度較高； v減水效率高，在摻量較小的條件下，可獲得高效； v副作用小。 v種類： v改性木質(zhì)素磺酸鹽，較高分子量的純木質(zhì)素鹽； v磺化密胺縮合樹脂，普通是鈉鹽； v磺化萘甲醛縮合樹脂，普通也是萘磺酸鈉鹽； v含有羧基和/或醚基的聚合物，如聚丙烯酸鈉、聚羧 酸酯，聚醚等； 高效減水劑的運(yùn)用，成為混凝土技術(shù)開高效減水劑的運(yùn)用，成為混凝土技術(shù)開 展里程一個(gè)重要的里程碑，運(yùn)用它可以配展里程一個(gè)重要的里程碑，運(yùn)用它可以配 制出流動(dòng)性滿足施工需求且水灰比低，因制出流動(dòng)性滿足施

11、工需求且水灰比低，因 此強(qiáng)度很高的高強(qiáng)混凝土、可以自行流動(dòng)此強(qiáng)度很高的高強(qiáng)混凝土、可以自行流動(dòng) 成型密實(shí)的自密實(shí)混凝土，以及充分滿足成型密實(shí)的自密實(shí)混凝土，以及充分滿足 不同工程特定性能需求和勻質(zhì)性良好的高不同工程特定性能需求和勻質(zhì)性良好的高 性能混凝土。性能混凝土。 減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 v在堅(jiān)持用水量不變的情況下，使拌和物的坍落度增 大100200mm； v在堅(jiān)持坍落度不變的情況下，運(yùn)用水量減少 10%15%，抗壓強(qiáng)度添加15%40%； v在堅(jiān)持坍落度和強(qiáng)度不變的情況下，可節(jié)約水泥 10%15%； v混凝土的滲水性可降低40%80%； v可減慢水泥水化初期的放熱速度，減少開裂景象。 減水劑

12、的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 不同減水劑的減水率 木質(zhì)磺酸鹽 515% 密胺樹脂 525% 萘磺酸鹽甲醛縮合物 1525% 聚丙烯酸鹽 2030% 聚羧酸脂 2540% 2、引氣劑、引氣劑 v什么是引氣劑？ v 能在混凝土拌和物中產(chǎn)生許多均勻分布的微小 氣泡(孔徑為0.012mm)，并在硬化后仍能穩(wěn)定存在 的外加劑。 v組成特點(diǎn)：帶有憎水基和親水基的外表活性劑 v物理化學(xué)特性： v可溶于水； v降低水的外表張力； v能吸附在氣泡外表，使之穩(wěn)定。 (1) 引氣機(jī)理引氣機(jī)理 v攪拌水可產(chǎn)生氣泡，但很快消逝，為什么？ v 水的外表張力是氣泡不穩(wěn)定！ v水中參與引氣劑后 v水的外表張力降低，在攪拌過程中將空氣引入而

13、 產(chǎn)生許多氣泡； v經(jīng)過吸附于氣泡外表構(gòu)成單分子膜，減小液氣 界面能(外表張力)，使氣泡外表的液膜鞏固不易 破裂而穩(wěn)定存在。 (2) 引氣劑的作用效果引氣劑的作用效果 v改善拌和物的和易性，減少用水量5%9%，改善保 水性，減少泌水性； v混凝土的抗?jié)B性提高50%，抗凍標(biāo)號提高3倍； v降低混凝土的強(qiáng)度，引入1%的空氣，可使強(qiáng)度下降 56%； v增大變形性，降低彈性模量，提高抗裂性和抗沖擊 性。 (3) 常用引氣劑常用引氣劑 v松香熱聚物； v松香皂； v烷基苯磺酸鈉； v脂肪酸硫酸鈉； v烷基酚環(huán)氧乙烷縮合物等。 v 其用量普通為水泥質(zhì)量的(0.51.2)/10000 問題？ 減水劑與引氣劑

14、均是外表活性劑，那么，減水劑 能否可當(dāng)引氣劑用？為什么？ 答：不能！ 由于減水劑沒有穩(wěn)泡作用，減水劑分子中的碳 氫鏈?zhǔn)菢O性，與水有較強(qiáng)的相互作用；而引氣劑 分子的碳?xì)滏準(zhǔn)欠菢O性的，完全憎水！ 3、調(diào)理混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑 v土木工程運(yùn)用中，有時(shí)需求調(diào)理混凝土的凝結(jié)時(shí)間： 例如： v隧道內(nèi)襯、水下工程施工要求混凝土噴出后能迅速 凝結(jié)； v道路修補(bǔ)工程要求混凝土早期強(qiáng)度高，以便早日開 放交通； v冬天施工，要求混凝土強(qiáng)度增長快，以免凍壞； v大體積工程要求混凝土緩慢凝結(jié)，以免水化放熱太 快引起溫度應(yīng)力和變形開裂。 調(diào)理凝結(jié)時(shí)間的外加劑種類 v早強(qiáng)劑 v防凍劑 v速凝劑 v v緩凝劑 v 主要成分

15、有： 氯化物：氯化鈣、氯化鈉； 硫酸鹽：石膏、硫酸鈉； 三乙醇胺以及復(fù)合早強(qiáng)劑。 主要成分有：水溶性鋁酸鹽、純堿、碳酸鈉， 堿金屬硅酸鹽等。 主要成分有：氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、 碳酸鹽等。 主要成分：糖蜜、酒石酸、檸檬酸、硼酸 鹽、鋅酸鹽等。 調(diào)理凝結(jié)時(shí)間的外加劑種類 v早強(qiáng)劑 v 早強(qiáng)劑能加速新拌混凝土凝固，提高混凝土 早期強(qiáng)度，而對后期強(qiáng)度無顯著影響的外加劑稱 為早強(qiáng)劑。 v防凍劑 v 在負(fù)溫下運(yùn)用的早強(qiáng)劑稱為防凍劑或防凍早 強(qiáng)劑，它能降低冰點(diǎn)，促使水泥水化放熱反響， 到達(dá)抵抗冰體膨脹的臨界強(qiáng)度 v速凝劑 v 能使水泥混凝土急速凝結(jié)硬化(15min內(nèi)初 凝，210min內(nèi)終凝)的外加劑

16、。 v緩凝劑 v 能延緩水泥混凝土凝結(jié)硬化時(shí)間，并對后 期強(qiáng)度無顯著影響的外加劑 (二) 礦物外加劑(摻合料) 問題？ 混凝土中為什么要運(yùn)用礦物外加劑或摻合 料？ 替代水泥，所以也稱水泥代用資料 改善混凝土微構(gòu)造，尤其是界面過渡區(qū)構(gòu)造 改善混凝土性能，尤其是耐久性 維護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)約資源和能源 主要礦物外加劑(摻合料)的種類 v粉煤灰 v 煤粉在鍋爐中熄滅后的灰份； v磨細(xì)礦渣 v 高爐煉鐵排出的廢渣，經(jīng)粉磨后運(yùn)用； v硅灰 v 消費(fèi)硅鐵合金排出的煙氣冷凝構(gòu)成微細(xì)的粉末； v磨細(xì)石灰石粉 v 將石灰石骨料開采時(shí)的碎屑磨成粉末 主要礦物外加劑(摻合料)的種類 v粉煤灰 v 煤粉在鍋爐中熄滅后的灰

17、份； v磨細(xì)礦渣 v 高爐煉鐵排出的廢渣，經(jīng)粉磨后運(yùn)用； v硅灰 v 消費(fèi)硅鐵合金排出的煙氣冷凝構(gòu)成微細(xì)的粉末； v磨細(xì)石灰石粉 v 將石灰石骨料開采時(shí)的碎屑磨成粉末 氧化物 粉煤灰 磨細(xì)礦渣 硅粉 水泥 低鈣 高鈣 SiO2 48 40 36 97 20 Al2O3 27 18 9 2 5 Fe2O3 9 8 1 0.1 4 MgO 2 4 11 0.1 1 CaO 3 20 40 64 Na2O 1 0.2 K2O 4 0.5 主要礦物外加劑(摻合料)的化學(xué)組成 六、混凝土質(zhì)量控制 (一)混凝土質(zhì)量的動(dòng)搖 根本概念：根本概念： 混凝土本身的質(zhì)量不是完全均勻的，其性能測試數(shù)據(jù)混凝土本身的質(zhì)量

18、不是完全均勻的，其性能測試數(shù)據(jù) 存在一定的離散性，這是一個(gè)客觀存在的現(xiàn)實(shí)，是存在一定的離散性，這是一個(gè)客觀存在的現(xiàn)實(shí)，是 必然出現(xiàn)的。必然出現(xiàn)的。 但只需根據(jù)產(chǎn)生動(dòng)搖的緣由，科學(xué)合理的控制混凝土但只需根據(jù)產(chǎn)生動(dòng)搖的緣由，科學(xué)合理的控制混凝土 消費(fèi)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，可以使混凝土的質(zhì)量動(dòng)搖控消費(fèi)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，可以使混凝土的質(zhì)量動(dòng)搖控 制在一定的范圍內(nèi)，以滿足工程運(yùn)用的要求，這是制在一定的范圍內(nèi)，以滿足工程運(yùn)用的要求，這是 可以做到的?？梢宰龅降?。 混凝土質(zhì)量動(dòng)搖的緣由 v資料組成 v 混凝土是多組分資料混合構(gòu)成的， 原資料的質(zhì)量、組成配比等要素都會(huì)導(dǎo) 致混凝土質(zhì)量的動(dòng)搖； v施工工藝 v 混凝土的

19、施工方法，如：配料、攪 拌、運(yùn)輸、澆灌、養(yǎng)護(hù)等不會(huì)完全一樣， 至然導(dǎo)致質(zhì)量的動(dòng)搖； v實(shí)驗(yàn)條件 v 試件的制造、養(yǎng)護(hù)和測試方法等要素 會(huì)導(dǎo)致性能測試構(gòu)造的離散。 (二)混凝土質(zhì)量控制 v混凝土質(zhì)量的初步控制 v混凝土質(zhì)量的消費(fèi)控制 v繪制質(zhì)量動(dòng)搖圖 1.混凝土質(zhì)量的初步控制 1)原資料的質(zhì)量控制，選用質(zhì)量均勻的原資 料，嚴(yán)厲質(zhì)量檢驗(yàn)、驗(yàn)收和?？刂贫?。 2)嚴(yán)厲控制混凝土的原資料配比，保證實(shí)驗(yàn) 配合比的正確實(shí)施。 2.混凝土質(zhì)量的消費(fèi)控制 1) 原資料的稱量準(zhǔn)確，水、水泥和摻和料的稱量誤差控制 在2%以內(nèi)，骨料稱量的誤差應(yīng)控制在3%以內(nèi)。 2) 攪拌 應(yīng)盡量采用機(jī)械攪拌，合理的攪拌時(shí)間(12.5

20、min)， 以保證均均勻性。 3) 運(yùn)輸 拌和物運(yùn)輸過程中，盡量防止產(chǎn)生離析、泌水、 砂漿流失、坍落度損失等景象。 4) 澆灌與振搗 均勻澆灌，防治離析；振搗要全面，防治 漏振；振搗時(shí)間要適當(dāng)。 5) 養(yǎng)護(hù)與脫模 要經(jīng)常堅(jiān)持必要的溫度和濕度進(jìn)展養(yǎng)護(hù)， 養(yǎng)護(hù)試件不應(yīng)少于714天；必需等到混凝土有一定強(qiáng)度 (2.5MPa)后才干脫模。 3.繪制質(zhì)量動(dòng)搖圖 混凝土強(qiáng)度動(dòng)搖圖的制造要點(diǎn)： 做出平均強(qiáng)度線(中心線) 普通以配合 比設(shè)計(jì)時(shí)的試配強(qiáng)度(即工程要求的 平均強(qiáng)度)制造為中心線。 標(biāo)出下控制線和最小強(qiáng)度的界限 要求 的設(shè)計(jì)強(qiáng)度(等級)表示在強(qiáng)度動(dòng)搖圖 上就是應(yīng)該控制的下控制線。最低 值(下限)fcu,min = 0.85fcu,k。 作出動(dòng)搖曲線 將逐日取樣制造的試件， 測定的抗壓強(qiáng)