混凝土外加剂原理及应用技术ppt课件.ppt





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1、混凝土外加剂原理及应用技术混凝土外加剂原理及应用技术Mechanism and Applying Technique of Concrete Admixtures孙振平孙振平(同济大学材料科学与工程学院,上海同济大学材料科学与工程学院,上海 200092 200092)EmailEmail:Tel:Tel:惠州,惠州,2009.10.212009.10.21Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education主要内容主要内容混凝土外加剂作用机理混凝土外加剂作
2、用机理混凝土外加剂基本性能混凝土外加剂基本性能混凝土外加剂应用技术混凝土外加剂应用技术混凝土坍落度损失机理及控制技术混凝土坍落度损失机理及控制技术混凝土外加剂与水泥混凝土外加剂与水泥/掺合料适应性及解决措掺合料适应性及解决措施施Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理减水剂-表面活性剂引气剂-表面活性剂早强剂-盐类、有机物缓凝剂-盐类、有机物速凝剂-盐类Key Laboratory of Advanced Ci
3、vil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理1.1.表面活性剂表面活性剂 指能显著降低液体表面张力或二相间界面张力的物质,如洗衣粉的主要成分十二基烷苯磺酸钠,肥皂的主要成分硬脂酸钠等都是表面活性剂 独有的降低二相间界面张力,提高分散体系稳定性的作用Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理2
4、.2.表面活性剂的分子结构表面活性剂的分子结构 CH3CH2.CH2-COOH,OH或 -SO3Na 等 憎水基团 亲水基团 表面活性剂的分子结构示意图Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education3.3.水泥颗粒在水分散介质中凝聚水泥颗粒在水分散介质中凝聚(絮凝絮凝)的原因的原因布朗运动,边角碰撞粒子之间的范德华力水泥颗粒带电,同性相吸 C3A、C4AF等铝酸盐在水化初期带正电 C3S、C2S等硅酸盐矿物在水化初期带负电水泥水化初期产生凝胶Key L
5、aboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理4.水泥浆絮凝体的形成水泥浆絮凝体的形成 水泥颗粒 游离水 水泥浆体絮凝状结构示意图Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理Key Laboratory of Advanced Civil Engi
6、neering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理 几种类型减水剂的特性减水减水剂剂掺掺量量/%界面界面张张力力/mN.m-1减水率减水率/%纯纯水水/70.2/高高浓浓型型FDN萘萘系减水系减水剂剂0.5068.518聚聚羧羧酸系酸系减水减水剂剂0.2043.026氨基磺酸氨基磺酸盐盐系减水系减水剂剂0.5052.022Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of E
7、ducation 固体颗粒 表面活性剂离子 相互排斥 水溶液 表面活性剂离子在悬浮体系内固体颗粒上的吸附Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理减水剂的吸附分散-作用 游离水游离水水泥颗粒水泥浆体絮凝状结构的形成絮凝结构解体后,包裹水絮凝结构解体后,包裹水絮凝结构解体后,包裹水絮凝结构解体后,包裹水被释放,浆体流动性改善被释放,浆体流动性改善被释放,浆体流动性改善被释放,浆体流动性改善Key Laborator
8、y of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理凝凝 聚聚凝凝 聚聚分分 散散分分 散散减水剂的润滑作用 水泥颗粒 气泡 掺加减水剂的浆体中水泥颗粒与极性微气泡之间的相互作用Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理减水剂作用原理减水剂作用原理吸附吸附-分散作用分
9、散作用湿润作用湿润作用润滑作用润滑作用Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education一、外加剂作用原理一、外加剂作用原理混凝土配合比:C:S:G=330:749:1171,高效减水剂SPF-1 抗压强度(MPa)混凝土 SPF掺量 W/C 坍落度 减水 1d 3d 7d 28d (%C)(cm)(%)基准 /0.620 8.0 /10.7/100 16.9/100 24.4/100 32.5/100 1#0.75 0.478 8.0 22.9 16.3
10、/152 26.0/154 36.0/148 41.5/128 2#0.75 0.620 22.0 0 11.0/103 18.3/108 25.6/105 33.1/102 3#0.75 0.550 14.0 11.3 14.2/133 23.2/137 30.5/125 37.4/115 将混凝土配合比中水泥用量减少:C:S:G=285:707:1258 4#0.75 0.480 8.5 /13.2 18.0 25.1 33.0 Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministr
11、y of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能C=k,Slump=k W/C ,RC=k,W/C=k Slumpfcc,0=k,Slump=k CC=k,Slump ,W/C R ,SlumpKey Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能减水剂的品种减水剂的品种 普通减水剂高效减水剂高性能减水剂Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Material
12、s(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能普通减水剂普通减水剂糖钙木质素磺酸盐(钠、钙、镁、胺)Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能高效减水剂高效减水剂 萘磺酸盐系高效减水剂(萘磺酸盐系高效减水剂(Sulphonated naphthalene based superplasticizerSulphonated naphthale
13、ne based superplasticizer)磺化三聚氰胺系高效减水剂(磺化三聚氰胺系高效减水剂(Sulphonated melamine based Sulphonated melamine based superplasticizersuperplasticizer)氨基磺酸盐系高效减水剂(氨基磺酸盐系高效减水剂(Sulphonated aminophenol based Sulphonated aminophenol based superplasticizersuperplasticizer)以蒽油为原料的聚次甲基蒽磺酸盐高效减水剂(以蒽油为原料的聚次甲基蒽磺酸盐高效减水剂(Su
14、lphonated methylSulphonated methyl authracene condensates superplasticizerauthracene condensates superplasticizer)脂肪族系高效减水剂脂肪族系高效减水剂 改性木质素磺酸盐高效减水剂(改性木质素磺酸盐高效减水剂(Modified lignosulphonates Modified lignosulphonates superplasticizersuperplasticizer)聚羧酸系高性能减水剂(聚羧酸系高性能减水剂(Hydroxylated carboxylic acid bas
15、ed Hydroxylated carboxylic acid based superplasticizersuperplasticizer)Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能 掺加减水剂对新拌混凝土性能的影响掺加减水剂对新拌混凝土性能的影响二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji Uni
16、versity),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced
17、 Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education掺外加剂对混凝土凝结时间的影响掺外加剂对混凝土凝结时间的影响当木钙减水剂超量掺加时,将导致混凝土严重引气和缓凝,甚至发生长时间不凝结现象,并且对混凝土强度产生较大的副作用。而当高效减水剂超量掺加时,也会使混凝土缓凝,早强降低温度对混凝土
18、凝结时间也有较大的影响。混凝土的凝结时间随混凝土拌和物的温度降低而延长,所以在温度较低情况下施工用的混凝土,木钙掺量不宜过大,夏季高温天气施工用的混凝土,为延长混凝土的凝结时间,可适当增大木钙减水剂的掺量,如采用0.30%C二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education使用减水剂对混凝土水化热的影响使用减水剂对混凝土水化热的影响水泥水化热对于大坝混凝土、大体积混凝土工程是一项重要的技术指标,因为水泥水化热过大,将使混
19、凝土内部温升过高,从而导致温度开裂掺入减水剂后28天内水泥水化放热量与不掺者基本相同,但大多数情况下,掺加减水剂可以推迟水泥水化热峰值出现的时间和降低峰值的大小,因而有助于减小温度开裂的可能性掺加木钙减水剂由于能够延缓水泥的水化进程,对推迟温峰出现的时间十分有利掺加高效减水剂尽管对水泥水化的影响不大,但是可以通过减少混凝土中水泥的用量来降低温峰值的大小,也有助于减小温度裂缝的危害二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Educa
20、tion掺加减水剂对混凝土强度的影响冈田-西林的经验公式-描述掺加减水剂的混凝土的强度与减水率和含气量之间的关系假定混凝土的水灰比(W/C)每降低0.01,抗压强度增加2-3MPa,而混凝土内的含气量每增加1%,抗压强度降低5%R=R0(1 0.05*A+*W/C)R-掺加减水剂混凝土的抗压强度(MPa);R0-基准混凝土(未掺加减水剂混凝土)的抗压强度(MPa);A-混凝土中因掺加减水剂而增加的含气量(掺减水剂混凝土的含气量与基准混凝土含气量之差);W/C-混凝土因掺加减水剂而降低的水灰比(基准混凝土水灰比与掺加减水剂混凝土水灰比之差);-减水增强系数,受减水剂品种、掺量、混凝土水灰比、养护
21、龄期等影响,一般取2-3MPa二、外加剂基本性能二、外加剂基本性能Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials(Tongji University),Ministry of Education几种活性基团对水泥凝结的影响羟基羟基(-OH)对水泥水化起延缓作用在醇类同系物中,随着羟基数量的增加,其对水泥的缓凝作用增强 CH2(OH)-CH(OH)-CH2(OH)CH2(OH)-CH2-CH2(OH)CH3CH2-CH2(OH)延缓作用增强在混凝土中加入水泥重量0.2%的食糖,可使混凝土的凝结时间延长20多个小时几种活性基团对水泥凝结
22、的影响羧酸基羧酸基(-COOH)和羧酸盐基和羧酸盐基(-COOM)甲酸钙对混凝土有促凝作用离解常数小于5的有机酸对水泥有促凝作用,如甲酸、乙酸、丙酸和苯甲酸等离解常数大于或等于5的有机酸对水泥起缓凝作用几种活性基团对水泥凝结的影响羟基羧酸盐羟基羧酸盐(-CH(OH)COOM)和氨基羧酸盐和氨基羧酸盐(-CH(NH2)COOM)对水泥有较强的缓凝作用乳酸(CH3-CH(OH)-COOH)和-氨基丙酸(CH3-CH(NH)-COOH)具有缓凝作用。属于这类的有机物还有葡萄酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸、水杨酸等以及它们的盐类缓凝的原因主要在于羟基(-OH)、氨基(-NH2)在水泥浆体的碱性环境中与游离
23、的Ca2+等作用生成不稳定的络合物,对水泥的初期水化产生抑制作用几种活性基团对水泥凝结的影响磺酸盐磺酸盐(-CH2SO3M)带有磺酸盐基的表面活性剂是混凝土减水剂的主要品种,是典型的阴离子型表面活性剂对水泥水化产生一定的缓凝作用 原因:一方面是由于吸附膜层对水泥水化的阻碍作用,另一方面在于氢键缔合作用几种活性基团对水泥凝结的影响缓凝作用缓凝作用羧酸基磺酸基 羟基 羟基羧酸盐 或氨基羧酸盐几种活性基团对水泥凝结的影响几种活性基团对水泥凝结的影响有机化合物对水泥的水化进程均有一定影响,且差别较大具体参考应用时除了要考虑不同基团对水泥的水化影响,还要考虑各种基团的个数和相互位置,以及它们的掺量大小将
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