混凝土外加剂复习资料及试题.docx
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1、混凝土外加剂复习资料汇总一、概述1. 混凝土外加剂:是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的,用以改善新拌混凝土和硬化混凝土性能的材料,有粉状和液体两种形态;是有机、无机或复合的化合物;掺量一般不大于胶凝材料质量的5%。某些混凝土矿物掺合料也成为混凝土矿物外加剂。2. 高性能减水剂:比高效减水剂具有更高的减水率,更好的坍落度保持性能,较小的干燥收缩,具有一定引气性能的减水剂。1、 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂,包括减水剂、泵送剂等;2、 调节混凝土的凝结时间、硬化性能的外加剂,包括缓凝剂、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、阻锈剂等;4、 改善混凝土其他性能的外加剂
2、,包括膨胀剂、着色剂、防冻剂等。3. 混凝土外加剂按其主要使用功能分为四类二、外加剂的作用1、 改善混凝土或砂浆拌合物的施工和易性,满足施工需求;2、 提高混凝土的强度及其他物理力学性能,满足设计要求;3、 节约水泥或代替特种水泥;4、 加速混凝土早期强度的发展,加快施工进度,缩短工期;5、 缩短热养护时间或降低热养护温度,节省能源;6、 调节混凝土的凝结硬化速度;7、 调节混凝土的含气量,改善混凝土的内部毛细孔结构,提高抗渗性能、耐久性能、可泵送性,改善泌水性;8、 降低混凝土初期水化热或延缓水化放热,满足大体积混凝土的施工需要。9、 防止新拌混凝土的冻害,促使负温下混凝土强度增长,满足冬期
3、混凝土施工需要;等。外加剂的作用三、外加剂的作用机理简介不同种类的外加剂在混凝土中有不同的作用机理,主要对水泥水化产生不同作用。以混凝土主要使用的减水剂类外加剂为主体的多数混凝土外加剂属于表面活性剂,表面活性剂的基本作用机理是降低分散体系中两相间的界面自由能,提高分散体系的稳定性。作为混凝土外加剂的表面活性剂,在混凝土拌合物中起到改变表面张力、湿润渗透、分散、乳化、增容、起泡等基本作用。1、 减水剂的作用机理是保持混凝土坍落度基本不变,能减少拌合用水量的外加剂。减水剂多为表面活性剂,其对水泥的作用主要是表面活性,本身不及水泥发生化学反应。在混凝土中对水泥颗粒起到吸附分散、湿润、润滑作用,使新拌
4、混凝土减少用水量,从而改善混凝土中孔结构,大孔减少,小孔增多,平均孔径减少,总孔隙率下降,有利于混凝土强度的提高并直接影响着混凝土的耐久性和抗化学腐蚀能力。2、缓凝剂的作用机理是能延长混凝土凝结时间的外加剂。关于缓凝剂的作用机理目前尚无定论。可能的情况是:糖类缓凝剂:是C3S水化的强延缓剂,能抑制C-S-H凝胶及CH晶核的形成,使水化延迟甚至完全停止。不过糖是一种不稳定的缓凝剂,对有的水泥是优良的缓凝剂,对另一部分水泥则可能是促凝。羟基羧酸类:及C3S等溶出的钙离子结合,生成螯合环,吸附于C3S钙离子表面,控制C3S钙离子的溶出,减缓水化反应,使之缓凝。磷酸盐类:可溶性磷酸盐及水泥粒子表面溶出
5、的钙离子结合生成不溶于水的钙盐覆盖于水泥粒子表面,生成不透水层,从而延缓了水泥的水化过程。3、早强剂作用机理是加速混凝土早期(1d、3d、7d)强度发展的外加剂。氯盐类:氯离子吸附于C3S和C2S表面,增加水泥颗粒的分散度,加速水泥初期水化反应,使溶液中存在大量的氯离子和钙离子,加速了水化物晶核的生成及成长;及C3A作用,生成几乎不溶于水的水化氯铝酸钙和固溶体,及氧化钙作用生成溶解度极小的氧氯化钙,这些综合作用使水泥浆体中固体相比例增大,促使水泥凝结硬化,早期强度提高;及水泥水化产物Ca(OH)2作用生成氯化钙,当有石膏存在时,氯化钙能加速C3A和石膏的反应,生成钙矾石,当硫酸根耗尽时,C3A
6、和CaC12形成氯铝酸钙。上述复盐的生成,发生体积膨胀,促使水泥石结实,加速凝结硬化,使早期强度提高。硫酸盐类:硫酸盐溶入水中及水泥水化产物Ca(OH)2反应,生成氢氧化钠和硫酸钙。此硫酸钙颗粒很细,活性比外掺硫酸钙要高,因而及C3A反应的速度要快得多。而氢氧化钠是活化剂,能提高C3A及石膏的溶解度,加速硫氯酸钙的形成,增加混凝土中硫氯酸钙的数量,促使水泥凝结硬化和早期强度的提高。三乙醇胺类:不改变水泥的水化生成物,但促使C3A及石膏之间形成硫氯酸钙的反应,而且及无机盐类复合使用时,既能催化水泥本身的水化,又能在无机盐类及水泥的反应中起催化作用。所以,三乙醇胺复合早强剂的早强效果优于单掺早强剂
7、的效果。4、引气剂的作用机理是在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。(1)界面活化作用引气剂的界面活化作用,即引气剂在水中被界面吸附,形成憎水化吸附层,降低界面能,使混凝土拌合过程中引入的气泡能够稳定存在。(2)气泡作用引气剂在混凝土中形成的气泡,属于溶胶性气泡,彼此独立存在,其周围被水泥浆体、骨料等包裹而不易消失。5、防水剂作用机理是能提高硬化混凝土在静水压力下的不透水性能的外加剂。(1)减水类:减水剂作为防水剂使用,能提高混凝土的抗渗性。由于其对水泥具有强烈的分散作用和吸附作用,大大降低了水泥颗粒间的吸引力,有效地阻碍和破坏了颗粒间的絮凝作用,并释放出絮凝体中
8、的水,从而减少混凝土用水量,使硬化后孔结构的分布得以改善,混凝土的密实度提高。(2)引气类:具有憎水作用的表面活性物质,能显著降低混凝土拌合水的表面张力,经搅拌可在混凝土拌合物中产生大量微细、密闭、互不连通的气泡,使毛细孔管变得细小、曲折、分散,减少了渗水通道。另外还可增加粘滞性,改善和易性,减少沉降泌水和分层离析,弥补混凝土结构上的缺陷,从而提高混凝土的密实性和抗渗性。(3)三乙醇胺类:是水泥的激发剂,使水泥在水化早期生成较多的水化物,部分游离水结合为结晶水,相应减少了毛细管通道和孔隙,从而提高了混凝土的抗渗性。当及氯盐、硫酸盐等无机盐复合时,三乙醇胺还能促进这些无机盐及水泥的反应,所形成的
9、氯铝酸钙等络合物,体积膨胀,使混凝土密实性提高。(4)其它无机质类:三氯化铁、水玻璃、硅质粉末等。三氯化铁、水玻璃及水泥水化产物氢氧化钙反应,分别形成氢氧化铁胶体和不溶性硅酸钙,填充砂浆或混凝土的孔隙,使抗渗性提高。硅质粉末主要通过及水泥水化生成物反应,反应产物堵塞孔隙,同时,矿物质粉末还能增加水泥的水化反应,使混凝土抗渗性提高。(5) 其它有机质类:主要是具有憎水作用的表面活性剂或化合物,通过憎水作用使混凝土防水。(6)复合类:多组分共同作用,优势互补,使混凝土抗渗防水能力得到提高。6、膨胀剂作用机理是能使混凝土产生体积微膨胀的外加剂。(1)硫铝酸钙类:在水泥水化过程中,生成钙矾石结晶体,产
10、生体积膨胀,对混凝土起补偿收缩、防止开裂作用,并应能使混凝土中的钢筋在承载前受到一定的拉应力,从而使混凝土获得一定的预应力。因生成的钙矾石填充于混凝土的毛细孔或气孔中,并能及C-S-H凝胶微晶交呈网络结构,使混凝土结构更加致密。(2)石灰类:膨胀剂中的CaO,在水泥水化初期,水化成胶凝状的Ca(OH)2产生体积膨胀;胶凝状的Ca(OH)2发生晶型转化,变为更大的异方型、六方板状晶体,再次产生体积膨胀。7、泵送剂的作用机理泵送剂是能改善混凝土拌合物性能使之适应泵压输送的外加剂。是一种和外加剂,主要成分为减水剂、引气剂和缓凝剂等。因组成的组分不同,作用机理有所区别。一个共性的机理是增加混凝土拌合物
11、的坍落度;降低水泥水化速度,分散水泥颗粒,使混凝土拌合物的坍落度保持或减小损失;在压力输送状态下,保持拌合物的稳定性。8、防冻剂作用机理是能使混凝土在负温下硬化,或加速混凝土硬化,使之在规定时间内和养护条件下达到抗冻临界强度的外加剂。是一种复合外加剂,主要有三种:1.氯盐类;2.氯盐阻锈类;3.无氯盐类。主要防冻成分有:氯盐(氯化钙、氯化钠)、硝酸盐(亚硝酸钠、亚硝酸钙)、碳酸盐(碳酸钙、碳酸钾)、氨水(氢氧化铵)、尿素等。 其作用机理是降低混凝土中液相的冰点,防止混凝土受冻,并促进胶凝材料水化,使混凝土在负温下硬化。四、生产工艺简介目前混凝土中使用的外加剂,主要是以高效减水剂为主体(母体)及
12、其它功能的外加剂或材料配制的复合型外加剂,单一性能的外加剂很少在混凝土中直接使用,通过复配的多功能外加剂是市场的主体。外加剂的生产有化工合成和物理复配两种工艺。(一)合成工艺高效减水剂主要通过化工生产线合成制成,合成工艺有:磺化反应、缩合反应、共聚反应、中和反应等。(二)复配工艺各种外加剂或其它材料通过试验确定配方,在混合设备中混合均匀制成需要性能的外加剂,混合过程中不发生化学反应,属物理复配。(三)生产技术特点1、对混凝土使用水泥的针对性(适应性),对不同水泥一般不通用;2、不同组分的相容性;3、不同组分的叠加效应,比单一组分使用效果更好;4、定向配制的不通用性,针对不同的混凝土原材料,不同
13、的季节等不具有通用性。五、技术性能及质量要求外加剂产品技术性能和质量既要符合国家产品标准的质量要求,又要满足相关国家规范标准的规定和混凝土施工的技术要求。 (一) 产品标准要求我国现有15种混凝土化学外加剂产品制订了相应的国家标准,其中泵送剂、聚羧酸高性能减水剂,既有国家标准也有国家行业标准。1.匀质性指标。生产单位通过8项匀质性技术指标设定控制值,每批控制。在产品说明书、出厂检验报告中应明示匀质性指标的控制值,作为用户选用和质量验收的依据。意义:外加剂生产过程中同批和不同批之间的均匀性,要有效控制,质量等效。1. 氯离子含量:不超过生产厂控制值;无氯盐防冻剂0.0%。2. 总碱量:不超过生产
14、厂控制值。3. 含固量:生产厂控制值25%时,控制在0.95-1.05倍范围内,小于时控制在0.90-1.10倍范围内。4. 含水率(固):生产厂控制值大于5%时,应控制在0.90-1.10倍范围内,小于或等于5%时,应控制在0.80-1.20倍范围内。5. 密度(液):生产厂控制值大于1.1时,应控制在控制值的0.03;生产厂控制值小于或等于1.1时,应控制在控制值的0.02。6. 细度(固):应在生产厂控制值范围内。7. PH值:应在生产厂控制值范围内。8. 硫酸钠含量:不超过生产厂控制值。9. 净浆流动度:应不小于生产控制值的95%。10. 砂浆减水率(胶砂流动度):应不小于生产控制值的
15、95%。2.掺外加剂混凝土的性能指标。2.1 掺防冻剂混凝土的性能指标(二)混凝土施工验收规范要求外加剂使用前应检验外加剂及混凝土施工所用的水泥的适应性。(三)环保要求用于室内工程的混凝土中且能释放氨的外加剂,应控制氨的释放量。室外工程的混凝土外加剂氨的释放量不受限制。释放氨的限量,以氨(NH3)质量分数表示,混凝土外加剂中释放氨的量0.10%。六、外加剂应用技术n (一)外加剂的选择n (二)外加剂的掺量n (三)外加剂使用中的质量控制外加剂在混凝土中的使用应严格遵守国家强制性建设标准混凝土工程施工质量验收规范和混凝土外加剂应用技术规范的要求,经试配进场复验合格后方可使用。(一)外加剂的选择
16、1、外加剂的品种应根据设计和施工要求选择,通过试验及技术经济指标比较确定。2、严禁使用对人体产生危害、对环境产生污染的外加剂。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、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥,并应检验外加剂及水泥的适应性,符合要求方可使用。4、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。如聚羧酸系减水剂及萘系减水剂不能复合使用。(二) 外加剂掺量1、外加剂掺量应以胶凝材料总量的百分比表示。使用时分为内掺和外掺。2、外加剂的掺量应按生产厂家提供的推荐掺量以及使用要求、施工条件、混
17、凝土原材料等因素通过试验确定。4、处于及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,混凝土总碱量尚应符合国家标准混凝土结构设计规范的规定。(三) 外加剂使用中的质量控制1、按GB 501192003混凝土外加剂应用技术规范的规定,选用的外加剂应有生产厂家提供的下列文件:(1)产品使用说明书,并应标明产品主要成分;(2)出场检验报告及合格证;(3)掺外加剂混凝土性能检验报告。2、按GB 501192003混凝土外加剂应用技术规范的规定,外加剂运到工地(或搅拌站)应立即取样进行复检,检验的项目应包括下表所列项目,进货及工程试配
18、时一致,方可入库、使用。3、外加剂应按不同生产单位、不同品种、不同牌号分别存放,标识应清楚。4、粉状外加剂应防止受潮结块,如有结块,经性能检验合格后应粉碎至全部通过0.63mm筛后方可使用。液体外加剂应放置阴凉干燥处,防止日晒、受冻、污染、进水或蒸发,如有沉淀等现象,经性能检验合格后方可使用。5、外加剂配料计量应准确,计量误差(每盘或累计)不大于外加剂用量的1%。6、外加剂以溶液掺加时,溶液中的水量应从拌合水中扣除。7、液体外加剂宜及拌合水同时加入搅拌机内,粉状外加剂宜及胶凝材料同时加入搅拌机内。8、含亚硝酸盐、碳酸盐的外加剂会引起应力腐蚀和晶格腐蚀,严禁用于预应力混凝土。9、含氯盐的外加剂对
19、钢筋有促锈作用,严禁用于预应力混凝土和潮湿环境中的钢筋混凝土。10、尿素等铵盐配置的外加剂,在混凝土中碱性环境下产生化学反应释放出氨,对人体有刺激性危害,严禁用于办公、居住等建筑工程。11、含有重鉻酸盐、亚硝酸盐、硫氰酸盐的外加剂,对人体有一定毒害作用,严禁用于饮水工程及于食品相接触的工程。七、试验方法(一)检验类别分为出厂检验、型式检验和进场复验三种。(二)取样方法1、取样批量:按进场批号逐批检验,不超过50t为一检验批,膨胀剂不超过200t为一检验批。2、取样数量:每一检验批取样量不少于0.2t水泥所用的外加剂量。(三)匀质性检验1、氯离子含量测定1)离子色谱法2)电位滴定法2、碱含量测定
20、:按GB/T 80772000进行测定(1)方法原理 试样用约80的热水溶解,以氨水分离铁、铝;以碳酸铵分离钙、镁。滤液中碱(钾和钠),采用相应的滤光片,用火焰光度计进行测定。 (2)标准曲线的绘制 以6个不同浓度的氧化钾、氧化钠标准溶液分别在火焰光度计上按仪器操作规程进行测定,根据测得的检流计读数,对应标准溶液的浓度,分别绘制氧化钾及氧化钠的标准曲线。3、密度测定:按GB/T 80772000进行测定对液体外加剂的密度有3种试验方法:比重瓶法、液体比重天平法、精密密度计法。可任选一种方法检测。试验时要满足两个条件:被测试样的温度保持201;试样必须清澈,如有沉淀应滤去。检测结果允许差:试验室
21、内允许差为0.001g/mL;试验室间允许差为0.002g/mL.4、细度测定:按GB/T 80772000进行测定5、PH值测定6、含固量测定7、硫酸钠含量测定采用重量法测定,试样加入氯化铵溶液发现絮凝物而不易过滤时改用离子交换重量 法。重量法离子交换重量法8、水泥净浆流动度测定:按GB/T 80772000进行测定9、砂浆减水率(胶砂流动度方法)测定10、含水率测定(四)掺外加剂混凝土性能检验1、材料(1)水泥:使用混凝土外加剂性能检验用基准水泥,品质指标满足国家相关标准的规定,有效期为自生产之日起半年。(2)砂:使用中砂,细度模数为2.62.9,含泥量小于1%。(3)石子:使用公称粒径为
22、520mm的碎石或卵石,采用二级配,其中510mm占40%,1020mm占60%,满足连续级配要求,针片状颗粒含量小于10%,孔隙率小于47%,含泥量小于0.5%,如有争议以碎石结果为准。(4)水:使用饮用水或符合JGJ63-2006混凝土用水标准的技术要求。2、配合比 掺外加剂的基准配合比,即为受检混凝土配合比)水泥用量:掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的单位水泥用量为360kgm3;掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土单位水泥用量为330kgm3 。)砂率:掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率均为4347;掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率为3640;
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