土木工程材料課件 建材3-4混凝土外加劑及特種混凝土

本章學(xué)習(xí)內(nèi)容1普通混凝土的組成材料2普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)3普通混凝土的配合比設(shè)計4普通混凝土的質(zhì)量控制5混凝土外加劑及其它品種混凝土6砂漿混凝土常用外加劑混凝土常用礦物摻合料其它品種混凝土外加劑、摻合料

及其它品種混凝土砼外加劑的定義依據(jù)《混凝土外加劑分類、命名與定義》（GB8075）:

混凝土外加劑是指在混凝土拌和過程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)，摻量一般不超過水泥質(zhì)量的5％?；炷镣饧觿氨臼兰o(jì)30年代開始采用的以引氣劑與塑化劑為主的混凝土外加劑技術(shù)，對優(yōu)質(zhì)混凝土的四大要素，即耐久性、強度、工作性與經(jīng)濟(jì)性，產(chǎn)生了十分明顯甚至是決定性的作用。時至今日，外加劑已成為現(xiàn)代混凝土不可缺少的組分；摻加各種外加劑已成為混凝土改性的一條必經(jīng)的技術(shù)途徑”。

——吳中偉院士外加劑分類改善拌合物流變性能的外加劑如各種減水劑、引氣劑、泵送劑調(diào)節(jié)凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑如緩凝劑、早強劑、速凝劑改善耐久性能的外加劑如引氣劑、防水劑、阻銹劑改善其它性能的外加劑如加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑1常用混凝土外加劑減水劑早強劑緩凝劑引氣劑膨脹劑泵送劑速凝劑應(yīng)用注意事項減水劑在保證混凝土工作性不變的情況下，顯著減少拌和水用量的外加劑。表面張力（表面能）σS=σSL+σSVcosθ表面活性劑能顯著降低水的表面張力。常具有兩親結(jié)構(gòu)，由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)兩個部分組成。表面活性劑的重要作用1.潤濕作用

表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑；如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90°。表面活性劑的重要作用2.起泡作用

表面活性劑的重要作用3.增溶作用

非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。表面活性劑的重要作用4.乳化作用一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。簡單的乳狀液通常分為兩大類。習(xí)慣上將不溶于水的有機物稱油，將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱為內(nèi)相，將連續(xù)存在的液相稱為外相。1.水包油乳狀液，用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。2.油包水乳狀液，用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的原油。表面活性劑的重要作用表面活性劑的重要作用5.洗滌作用

減水劑的作用機理常用減水劑均屬表面活性劑，是由親水基團(tuán)和憎水基團(tuán)兩個部分組成。加減水劑前加減水劑后絮凝分散減水劑分散水泥的機理示意圖

技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果提高強度、耐久性提高流動性減少水泥用量用途高強混凝土、高流動性混凝土、防水（防腐）混凝土等，用途最廣，幾乎適于所有混凝土，最常用。目前常用的減水劑普通減水劑：木質(zhì)素系（木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂）糖蜜系（糖化鈣、低聚糖）高效減水劑：萘系（萘磺酸鹽甲醛縮合物，F(xiàn)DN）樹脂系（聚羧酸等）早強劑定義加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑。適于在低溫施工時使用。在負(fù)溫下使用的早強劑稱為防凍劑或防凍早強劑，分類——主要有氯鹽類硫酸鹽類有機胺類用途加快施工進(jìn)度、提高模板周轉(zhuǎn)、緊急搶修、冬季施工等緩凝劑緩凝劑是指能延緩混凝土凝結(jié)時間，并對混凝土后期強度發(fā)展無不利影響的外加劑。緩凝劑主要有四類：糖類，如糖蜜；木質(zhì)素磺酸鹽類，如木鈣、木鈉羥基羧酸及其鹽類，如檸檬酸、酒石酸無機鹽類，如鋅鹽、硼酸鹽等。常用的緩凝劑是木鈣和糖蜜緩凝劑用途大體積混凝土、高溫施工、商品混凝土等。特別注意進(jìn)行試驗，保證與水泥、與氣溫適應(yīng)性嚴(yán)格控制摻量，計量準(zhǔn)確引氣劑定義是指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌和物泌水離析，改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的外加劑。種類松香熱聚物、松香皂、烷基苯磺酸鹽等。用途防水（抗?jié)B）混凝土、路面滑模攤鋪、抗凍混凝土、泵送混凝土等。注意摻量及引氣量（降低強度）引氣與抗凍融循環(huán)性能摻引氣劑后摻引氣劑前膨脹劑減少混凝土硬化過程收縮或有微膨脹作用目前常用品種——水化生成物為鈣礬石的UEA，用于地下或地上結(jié)構(gòu)工程施工，起防滲、減少混凝土開裂和連續(xù)澆注不設(shè)后澆帶等作用用途：防滲抗裂、修補、灌漿、補償收縮混凝土等。速凝劑定義指能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。速凝劑主要有無機鹽類和有機物類。效果速凝劑摻入混凝土后，能使混凝土在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝，1h就可產(chǎn)生強度，1d強度提高2～3倍，但后期強度會下降，28d強度約為不摻時的80％～90％。應(yīng)用主要用于礦山井巷、鐵路隧道、引水涵洞、地下工程以及噴錨支護(hù)時的噴射混凝土或噴射砂漿工程中。外加劑應(yīng)用注意事項：1、品種選擇及與水泥適應(yīng)性；2、摻量確定及摻量控制；3、摻加方法先摻法、同摻法及后摻法后摻法比先摻或同摻效果好，混凝土摻合料是混凝土制備時，為節(jié)約水泥、改善混凝土性能、調(diào)節(jié)混凝土強度等級，而加入的人造或天然的礦物材料。常用的有：粉煤灰、磨細(xì)礦渣、硅灰等。硅灰-SilicaFume高強、高性能混凝土重要礦物摻合料混凝土摻合料主要用于：高強混凝土、泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B混凝土、高性能混凝土、特種混凝土等。摻外加劑、摻合料砼的配合比設(shè)計步驟與普通混凝土基本相同外加劑需考慮減水率mwa=mwo(1-β)摻合料取代部分水泥（外摻）其它品種混凝土高性能混凝土高強混凝土泵送混凝土纖維混凝土碾壓混凝土RPC混凝土預(yù)拌混凝土補償收縮混凝土聚合物水泥混凝土耐腐蝕混凝土水下不分散混凝土噴射混凝土防水混凝土高性能混凝土HPC

HighPerformanceConcreteHPC的含義，各國學(xué)者認(rèn)識都不一致，一般認(rèn)為，高性能砼應(yīng)是具有優(yōu)異耐久性的砼，其主要特點是高的強度、高的抗?jié)B性、高的工作性能與體積穩(wěn)定性。技術(shù)手段

日本明石海峽大橋加大截面加固在構(gòu)件外部外包混凝土，增大構(gòu)件截面面積和配筋量的一種加固方法自流密實成型高強混凝土指強度等級大于C50的混凝土。主要技術(shù)手段低水灰比（高效減水劑）高強度水泥摻入優(yōu)質(zhì)或超細(xì)摻合料優(yōu)質(zhì)高強級配骨料具有強度高、耐久性好、變形小的特點，能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨度、重載、高聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要。岳陽洞庭大橋，強度等級C60，采用52.5MPa水泥、高效減水劑、硅灰、一級粉煤灰、最大粒徑20mm的花崗巖碎石，泵送施工高強混凝土的缺點隨著強度等級的提高，其拉壓比降低，脆性增大；混凝土早期的自縮和水化熱也增大，容易出現(xiàn)早期開裂。泵送混凝土指在坍落度為80mm以上適于用泵輸送的混凝土。泵送砼的工作性——可泵性泵送施工要求新拌混凝土既要有較大的流動性，又不能產(chǎn)生離析，即要有良好的可泵性。常用相對壓力泌水率反映可泵性?？杀眯粤己玫谋盟突炷量杀眯粤己玫谋盟突炷量杀眯圆畹幕炷帘盟突炷炼鹿?008年,三一重工自主研制的世界最長72米臂架混凝土輸送泵車成功下線。打破了世界紀(jì)錄的高度。泵送混凝土在高層建筑、大型工業(yè)與公共建筑、大型橋梁以及地下工程廣泛使用。上海南浦大橋89年一次泵送高度154m，1.5萬方上海東方明珠95年一次泵送高度350m，180小時內(nèi)泵送2.7萬方上海金茂大廈一次泵送高度385m上海環(huán)球金融中心2008年，一次泵送高度492m世界紀(jì)錄：一次高度532米，水平2015米。58年寶鋼1號爐基礎(chǔ)1700方砼，共10臺攪拌機連續(xù)施工44小時上海環(huán)球金融中心底板砼2.8萬方40小時內(nèi)泵送施工完畢。上海中心大廈經(jīng)６０多個小時的作業(yè)，2010年3月２８日晚順利完成６.１萬方的大底板砼澆筑應(yīng)摻入泵送劑或減水劑，必要時還應(yīng)摻入粉煤灰等摻合料。配合比中膠凝材料（水泥與摻合料之和）宜大于300kg/m3，砂率較普通混凝土大。

纖維混凝土FRC指以普通混凝土為基體，外摻各種短切纖維材料而成的纖維增強混凝土?？商岣呋炷恋目估瓘姸?，降低脆性。纖維的含量、幾何形狀、長徑比、彈性模量等，對其性能有著很大影響。高彈性模量的纖維（如玻璃纖維、鋼纖維和碳纖維等）低彈性模量的纖維（如尼龍、聚丙烯、植物纖維等）應(yīng)用：在路面、橋面、機場道面、斷面較薄的輕型結(jié)構(gòu)、受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和壓力管鋼纖維聚丙烯纖維悉尼歌劇院長沙人民路奎塘河橋纖維增強材料作為橋面板配筋鋼纖維混凝土(抗折強度為8.6MPa)加固的停機坪單輪載荷33t碾壓混凝土RollerCompactedConcrete(RCC)RCCD(Dam)RCCP(Pavement)碾壓混凝土碾壓混凝土——RCC碾壓混凝土RCCP屬高致密水泥基均勻體系，將粗骨料剔除，根據(jù)密實堆積原理，用最大粒徑400μm的石英砂為骨料，制備出強度和其它性能優(yōu)異的活性粉末混凝土?；钚苑勰┗炷罵PC

ReactivePowderConcreteRPC的配合比預(yù)拌混凝土（商品混凝土）補償收縮混凝土（膨脹混凝土）使用膨脹水泥或摻加膨脹劑，減少混凝土硬化過程中收縮，或起微膨脹作用。用于：縱長結(jié)構(gòu)、鋼管混