熟悉各种混凝土外加剂的原理及应用.ppt
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1、熟悉各种混凝土外加剂的原理及应用现在学习的是第1页,共47页v主要内容v一、基本规定v二、外加剂的定义及分类v三、减水剂性能v四、外加剂的技术指标v五、外加剂的主要功能及使用范围v六、外加剂掺量、掺加方法及对水泥的适应性v七、取样及留样现在学习的是第2页,共47页基本规定基本规定外加剂的选择外加剂的选择1.外加剂的品种应根据工程设计和施工要求选择,通过试验及技术经济比较确定。2.严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的外加剂。严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的外加剂。3.掺外加剂混凝土所用水泥,宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅
2、酸盐水泥,并应检验外加剂与水泥的适应性,符合要求方可使用。4.掺外加剂混凝土所用材料如水泥、砂、石、掺合料、外加剂均应符合国家现行的有关标准的规定。试配掺外加剂的混凝土时,应采用工程使用的原材料,检测项目应根据设计及施工要求确定,检测条件应与施工条件相同,当工程所用原材料或混凝土性能要求发生变化时,应再进行试配试验。5.不同品种外加剂复合使用时,应注意其相容性及对混凝土性能的影响,使用前应进行试验,满足要求方可使用。外加剂的掺量外加剂的掺量1.外加剂掺量应以胶凝材料总量的百分比表示,或以ml/kg胶凝材料表示。2.外加剂的掺量应按供货单位推荐掺量、使用要求、施工条件、混凝土原材料等因素通过试验
3、确定。3.对含有氯离子、硫酸根等离子的外加剂应符合本规范及有关标准的规定。4.处于与水相接触或潮湿环境中的混凝土,当使用碱活性骨料时,由外加剂带入的碱含量(以当量氧化钠计)不宜超过1kg/m3混凝土,混凝土总碱含量尚应符合有关标准的规定。现在学习的是第3页,共47页外加剂的定义及分类定义:定义:混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入,用以改善混凝土性能的物质,掺量不大于水泥质量的5%(特殊性况除外)。外加剂主要用来改善新拌混凝土性能和提高硬化混凝土性能。现在学习的是第4页,共47页2、分类:、分类:1 1)改善混凝土拌合物流变性能)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂;(各种减水剂、引气剂和泵送剂等
4、)2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂;(包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等)3)改善混凝土耐久性的外加剂;(包括引气剂、防水剂和阻锈剂等)4)改善混凝土其他性能的外加剂;(包括加气剂、膨胀剂、防冻剂等)现在学习的是第5页,共47页二、外加剂名称及定义v普通减水剂:普通减水剂是一种能保持混凝土坍落度一致的条件下普通减水剂:普通减水剂是一种能保持混凝土坍落度一致的条件下减少拌合用减少拌合用水量水量的外加剂。的外加剂。v高效减水剂:高效减水剂是一种能保持混凝土坍落度一致的条件下高效减水剂:高效减水剂是一种能保持混凝土坍落度一致的条件下大幅大幅度减少拌合用水量度减少拌合用水量的外加剂。的外加剂。v高性
5、能减水剂:比高效减水剂具有高性能减水剂:比高效减水剂具有更高减水率更高减水率、更好坍落度保持性能更好坍落度保持性能、较小干燥收缩较小干燥收缩,且,且具有一定引气性能具有一定引气性能的减水剂。的减水剂。v早强剂:早强剂是一种早强剂:早强剂是一种加速加速混凝土混凝土早期强度发展早期强度发展的外加剂。的外加剂。v缓凝剂:缓凝剂是一种缓凝剂:缓凝剂是一种延长延长混凝土凝结时间的外加剂混凝土凝结时间的外加剂现在学习的是第6页,共47页v引气剂:引气剂是一种在搅拌混凝土过程中能引入大量引气剂:引气剂是一种在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布均匀分布、稳定稳定而而封封闭闭的的微小气泡微小气泡的外加剂。的外加
6、剂。v防冻剂:防冻剂是一种能使混凝土在防冻剂:防冻剂是一种能使混凝土在负温下负温下硬化,并在规定养护条件下达到硬化,并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。预期性能的外加剂。v速凝剂:速凝剂是一种能使混凝土速凝剂:速凝剂是一种能使混凝土迅速凝结硬化迅速凝结硬化的外加剂。的外加剂。v防水剂(抗渗剂):防水剂是一种能防水剂(抗渗剂):防水剂是一种能降低降低砂浆、混凝土在静水压力下的砂浆、混凝土在静水压力下的透透水性水性的外加剂。的外加剂。v保水剂:保水剂是一种能使混凝土或砂浆的泌水量减少,保水剂:保水剂是一种能使混凝土或砂浆的泌水量减少,防止离析防止离析,增增强可塑性及和易性强可塑性及和易性,从而
7、减少水分损失的外加剂。,从而减少水分损失的外加剂。现在学习的是第7页,共47页v泵送剂:泵送剂是一种能改善混凝土拌合物泵送剂:泵送剂是一种能改善混凝土拌合物泵送性能泵送性能的外加剂。的外加剂。v膨胀剂:膨胀剂是一种能使混凝土产生膨胀剂:膨胀剂是一种能使混凝土产生一定体积膨胀一定体积膨胀的外加剂。的外加剂。v灌浆剂:灌浆剂是一种能改灌浆料的浇注性能,对灌浆剂:灌浆剂是一种能改灌浆料的浇注性能,对流动性、膨胀、流动性、膨胀、体积稳定性、泌水离析体积稳定性、泌水离析等一种或多种性能有影响的外加剂。等一种或多种性能有影响的外加剂。v阻锈剂:阻锈剂是一种能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金阻锈剂:阻锈剂
8、是一种能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属属锈蚀锈蚀的外加剂。的外加剂。现在学习的是第8页,共47页三、混凝土减水剂v混凝土减水剂是混凝土所有外加剂中使用最广泛、能改善混凝土多种性能的外加剂。当减水剂加入混凝土中,在保持流动性不变的情况下能减少混凝土的单位体积内的用水量。这是混凝土外加剂的基本性质。高效减水剂的减水率在12%以上,铁路上对高性能混凝土中使用的聚羧酸高性能减水剂减水率要求达到25%及其以上,高效减水剂的减水率大于等于20%。现在学习的是第9页,共47页v减水剂的发展历史减水剂的发展历史v2020世世纪纪3030年年代代初初,美美国国、英英国国、日日本本等等已已经经在在公公路路、
9、隧隧道道、地地下下工工程程中中使使用用木质素磺酸盐类减水剂。木质素磺酸盐类减水剂。v目前国外对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究和应用已日趋完善,目前国外对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究和应用已日趋完善,v我我国国在在8080年年代代,典典型型的的三三类类高高效效减减水水剂剂,即即萘萘系系、多多环环芳芳烃烃和和三三聚聚氰氰胺胺减减水水剂剂都都相继研制成功并投人使用。现把目光转向了新型的聚羧酸盐系高效减水剂。相继研制成功并投人使用。现把目光转向了新型的聚羧酸盐系高效减水剂。v聚聚羧羧酸酸盐盐系系高高效效减减水水剂剂是是直直接接用用有有机机化化工工原原料料通通过过接接枝枝共共聚聚反反应应合合成
10、成的的高高分分子子表表面面活活性性剂剂,它它不不仅仅能能吸吸附附在在水水泥泥颗颗粒粒表表面面上上,使使水水泥泥颗颗粒粒表表面面带带电电而而互互相相排排斥斥,而而且且还还因因具具有有支支链链的的位位阻阻作作用用,从从而而对对水水泥泥分分散散的的作作用用更更强强、更更持持久久。因因此此,聚聚羧羧酸酸盐系减水剂被认为是目前最高效的新一代减水剂。盐系减水剂被认为是目前最高效的新一代减水剂。现在学习的是第10页,共47页高效减水剂的种类和特点v萘系减水剂v其生产原料来自煤焦油,为含单环、多环或杂环芳烃并带有极性磺酸基团的聚合物电解质,相对分子质量在150010000的范围内。v由于萘系减水剂(磺酸甲醛缩
11、合物)生产工艺成熟、原料供应稳定且产量大、性能优良稳定,故应用范围广。v萘系高效减水剂根据硫酸钠含量不同分为高浓型和低浓型两种,高浓型硫酸钠含量一般在5%左右(以干粉计,下同),而低浓型在20%左右。现在学习的是第11页,共47页氨基磺酸盐系减水剂 v氨基磺酸盐系减水剂一般是在一定温度条件下,以对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛为主要原料缩合而成,也可以联苯酚及尿素为原料加成缩合。现在学习的是第12页,共47页v氨基磺酸盐系减水剂是一种非引气可溶性树脂减水剂,生产工艺较萘系减水剂简单。氨基磺酸盐系高效减水剂减水率高,坍落度损失较小,混凝土抗渗性、耐久性好。氨基磺酸盐系减水剂对水泥较敏感,过量时容易引发泌
12、水。它与萘系减水剂复合使用有较好的效果,特别是在防止混凝土坍落度损失过快方面有较好的作用。v聚氰胺系高效减水剂聚氰胺系高效减水剂v三聚氰胺系高效减水剂(俗称蜜胺减水剂),化学名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂。现在学习的是第13页,共47页v该类减水剂实际上是一种阴离子型高分子表面活性剂,具有无毒、高效的特点,特别适合高强、超高强混凝土及以蒸养工艺成型的预制混凝土构件。研究结果表明,磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂对混凝土性能的影响与其相对分子质量及磺化程度有密切关系,而分子中的-S03基团是其具有表面活性及许多其它重要性能的最主要原因,因此提高树脂磺化度可显著增强其表面活性。现在学习的是第14页,共47页
13、v羧酸盐系高效减水剂 v该分子结构为梳型的聚羧酸盐系减水剂可由带羧酸盐基(-COOMe),磺酸盐基(-S03 Me)、聚氧化乙烯侧链基的烯类单体按一定比例在水溶液中共聚而成,其特点是在其主链上带有多个极性较强的活性基团,同时侧链上则带有较多的分子链较长的亲水性活性基团。v有以下几个特点:v(1)低掺量(质量分数为0.2%-0.5%)而分散性能好;v(2)经时坍落度损失小,90 min内坍落度基本无损失;v(3)在相同流动度下比较时,可以延缓水泥的凝结;v(4)分子结构上自由度大,制造技术上可控制的参数多,高性能化的潜力大;v(5)合成中不使用甲醛,因而对环境不造成污染;v(6)与水泥和其它种类
14、的混凝土外加剂相容性好;v(7)使用聚羧酸盐类减水剂,可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥,从而降低成本。现在学习的是第15页,共47页四、减水剂对混凝土性能的作用机理v减水剂的功能:v在不减少水泥、用水量的情况下,改善新拌混凝土的工作度,提高混凝土的流动性;v在保持一定工作度下,减少水泥、用水量,提高混凝土的强度;v在保持一定强度情况下,减少单位体积混凝土的水泥用量,节约水泥;v改善混凝土拌合物的可泵性以及混凝土的其它物理力学性能。v当混凝土中掺人高效减水剂后,可以显著降低水灰比,并且保持混凝土较好的流动性。v通常而言,高效减水剂的减水率可达20%(质量分数,下同)左右,而普通减水剂的减水率为10
15、%左右。现在学习的是第16页,共47页v一般认为减水剂能够产生减水作用主要是由于减水剂的吸附和分散作用所致。研究混凝土中水泥硬化过程可以发现,水泥在加水搅拌的过程中,由于水泥矿物中含有带不同电荷的组分,而正负电荷的相互吸引将导致混凝土产生絮凝结构(如图)。絮凝结构也可能是由于水泥颗粒在溶液中的热运动致使其在某些边棱角处互相碰撞、相互吸引而形成。由于在絮凝结构中包裹着很多拌合水,因而无法提供较多的水用于润滑水泥颗粒,所以降低了新拌混凝土的和易性。现在学习的是第17页,共47页v因此,在施工中为了较好地润滑水泥颗粒,并达到分散的目的,就必须在拌合时相应地增加用水量,而这种用量的水远远超过水泥水化所
16、需的水,从而导致水泥石结构中形成孔隙,致使其物理力学性能下降,从而留下缺陷,加速了混凝土因各种外界环境条件的作用而劣化,导致耐久性性能下降。加入混凝土减水剂就是将这些多余的水分释放出来,使之用于润滑水粒颗粒,减少拌合水用量,因而提高混凝土物理力学性能和耐久性性能。v混凝土中掺人减水剂后,可在保持水灰比不变的情况下增加流动性。普通减水剂在保持水泥用量不变的情况下,使新拌混凝土坍落度增大10cm以上,高效减水剂可配制出坍落度达到25cm的混凝土。现在学习的是第18页,共47页v减水剂除了有吸附分散作用外,还有湿润和润滑作用。水泥加水拌合后,水泥颗粒表面被水所湿润,而这种湿润状况对新拌混凝土的性能影
17、响甚大。湿润作用不但能使水泥颗粒有效地分散,亦会增加水泥颗粒的水化面积,影响水泥的水化速率。减水剂中的极性憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面上,而亲水基团向外定向排列。亲水基团很容易和水分子以氢键形式结合。当水泥颗粒吸附足够的减水剂分子后,借助于磺酸基团负离子与水分子中氢键的缔合,水泥颗粒表面便形成一层稳定的溶剂化水膜,颗粒之间因这层水膜的隔离而得到润滑,相对滑移更容易。由于减水剂是极性分子,吸附在水泥颗粒表面,向外带相同的电荷,而向内则带另一种极性的相同电荷,故形成双电层。由于水泥颗粒表面均带相同的电荷,从则由于静电相斥作用而分散。现在学习的是第19页,共47页v由于减水剂的吸附分散作用、湿润作
18、用和润滑作用,因而只要使用少量的水就能容易地将混凝土拌合均匀,从而改善了新拌混凝土的流动性。现在学习的是第20页,共47页现在学习的是第21页,共47页五、外加剂技术指标1、匀质性指标 外加剂的匀质性是表示外加剂自身质量稳定均匀的性能,用来控制产品生产质量的稳定、统一、均匀,用来检验产品质量和质量仲裁。主要指标包含:含固量或含水量、密度、氯离子含量、水泥净浆流动度、细度、PH值、表面张力、还原糖、总碱量、硫酸钠、泡沫性能、砂浆减水率现在学习的是第22页,共47页2、掺外加剂混凝土性能指标 1)减水率:是指混凝土的坍落度在基本相同的条件下,掺用外加剂混凝土的用水量与不掺外加剂基准混凝土的用水量之
19、差与不掺外加剂基准混凝土用水量的比值。减水率检验仅在减水剂和引气剂中进行检验,它是区别高效型与普通型减水剂的主要功能技术指标之一。混凝土中掺用适量减水剂,在保持坍落度不变的情况下,可减少单位用水量5%20%,从而增加了混凝土的密实度,提高混凝土的强度和耐久性。现在学习的是第23页,共47页v2)泌水率比:是指掺用外加剂混凝土的泌水量与不掺外加剂基准混凝土的泌水量的比值。在混凝土中掺用某些外加剂后,对混凝土泌水和骨料沉降有较大的影响。一般缓凝剂使泌水率增大,引气剂、减水剂使泌水率减小。如木质素磺酸钙减小泌水率30%,有利于减少混凝土的离析,改善混凝土的工作性,因此泌水率比越小越好。现在学习的是第
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- 熟悉 各种 混凝土 外加 原理 应用
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