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1、混凝土外加剂(一)减水剂,复习:混凝土的三个主要性质,1、混凝土拌合物的和易性 内容: 检测方法: 影响和易性因素: 2、混凝土的强度 内容: 检测方法: a.试块尺寸: b.标准养护条件: 影响强度因素:3、混凝土的耐久性 内容: 提高耐久性主要措施:,复习:混凝土的三个主要性质,1、混凝土拌合物的和易性 内容:a.流动性 b.粘聚性 c.保水性 检测方法:坍落度试验和维勃稠度试验 影响和易性因素:a.水泥品种 b.集料种类及规格 c.水胶比 d.砂率 e.浆集料比 f.外加剂 2、混凝土的强度 内容:a.抗压强度 b.抗拉强度 c.抗弯强度d.抗剪强度 检测方法:混凝土试块抗压试验 a.试
2、块尺寸:立方体抗压150*150*150mm b.标准养护条件:温度202,湿度90%以上,养护28d 影响强度因素:a.水泥强度等级 b.水胶比 c.粗集料 d.养护条件 e.龄期 f.施工条件 g.外加剂 3、混凝土的耐久性 内容:a.抗渗性 b.抗冻性 c.抗侵蚀性 提高耐久性主要措施:a.合理选择原材料 b.提高混凝土密实度 c.掺入外加剂,混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中使用得十分广泛的材料,随着科学技术的不断发展,对混凝土的各方面性能就会不断地提出各种新的要求。如何满足这些要求,可以采用多种途径,而使用混凝土外加剂则是其中一种效果显著、使用方便、经济合理的手段。特别是在重点工
3、程中,要求混凝土具有良好的耐久性,使用寿命为100年,必须按高性能混凝土的要求施工,因此,配制高性能混凝土所需的高效减水剂更是必不可少的。目前,混凝土外加剂已逐渐成为混凝土中除砂、石、水泥和水之外必不可少的第五组分材料。,一、混凝土外加剂的定义与作用 问题 1、什么是混凝土外加剂?(定义)2、混凝土外加剂的作用是什么?,1、什么是混凝土外加剂?(定义) 答:混凝土外加剂,是指在混凝土拌合过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质。除特殊情况外,掺量一般不超过水泥用量的5。,2、混凝土外加剂的作用?,答: 改善混凝土性能,促进了施工技术革命 提高技术经济效果,节约资源,保护环境,改善混凝土性能,促进了
4、施工技术革命,品种较多,功能各异,提高和改善混凝土各项性能。 外加剂新品种和应用技术迅速发展,促进了混凝土施工新技术的发展,在保证顺利施工和控制质量方面功效巨大 。 满足工程耐久性要求的最佳、最有效、最易行的途径之一。,通过应用泵送剂和泵送技术将混凝土一泵到顶,投资5.6亿美元 88层 420.5米 中国第七高楼,金茂大厦,三峡大坝,以百年耐久性设计为目标的举世瞩目的工程,青藏铁路,自然条件严酷的青藏铁路顺利施工,世界最长的跨海大桥 造桥史上的丰碑 筑向大海的世纪长虹 全长36公里,投资118亿,海工耐久混凝土240万方,桥墩660个,杭州湾跨海大桥,外加剂优质工程必不可少的新材料,高难混凝土
5、技术的实现都离不开混凝土外加剂; 几乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土搅拌站均使用各类外加剂。,提高技术经济效果,节约资源,保护环境,外加剂促进了工业副产品(如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣等)的应用; 节约水泥1015%,即少用2045kg /m3,一个工程可以节约成千上万吨的水泥。 提问:某工程使用了外加剂后共节约了1万吨水泥,每包水泥50kg,20元/包,总共节约了多少钱?,卢沟桥畔300万t钢渣堆场,木质素磺酸盐减水剂环保作用,每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消耗2.5吨造纸废液(浓度40%) 避免了废液直接排入江河中造成环境污染 在取得良好经济效益的同时,为保护环境做出了突出的贡献。
6、,外加剂在商品混凝土中使用,在改善和提高混凝土各种物理性能,延长建筑工程的使用寿命的同时,减少了混凝土现场搅拌时产生的粉尘污染和施工噪音,改善了现场施工环境。,二、外加剂的分类及作用,混凝土外加剂种类繁多,根据混凝土外加剂的分类、命名与定义(GB8075)的规定,混凝土外加剂按其主要功能分为四类:,混凝土外加剂种类繁多,根据混凝土外加剂的分类、命名与定义(GB8075)的规定,混凝土外加剂按其主要功能分为四类:(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (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
7、括引气剂、防水剂和阻锈剂、减缩剂等。 (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、着色剂、防水剂和泵送剂等。,常用的外加剂,问题: 建筑工程上常用的外加剂有哪几种?,常用的外加剂,建筑工程上常用的外加剂有: (一)减水剂 (二)早强剂 (三)引气剂 (四)缓凝剂 (五)防冻剂,(一)减水剂 定义:减水剂是指在保持混凝土和易性不变的条件下,具有显著减少拌合用水量的外加剂,也叫塑化剂。1减水剂的减水作用 常用减水剂均属表面活性物质,其分子是由亲水基团和憎水基团两个部分组成,见图420。,当水泥加水拌合后,由于水泥颗粒间分子凝聚力的作用,使水泥浆形成絮凝结构,如图421。 在这絮凝
8、结构中,包裹了一定的拌合水(游离水),从而降低了混凝土拌合物的和易性。如在水泥中加入适量的减水剂,由于减水剂的表面活性作用,致使憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面,亲水基团指向水溶液,使水泥颗粒表面带有相同的电荷,在电斥力作用下,水泥颗粒互相分开如图421所示,絮凝结构解体,包裹的游离水被释放出来,从而有效地增加了混凝土拌合物的流动性。 当水泥颗粒表面吸附足够的减水剂后,在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜层,它阻止了水泥颗粒间的直接接触,并在颗粒间起润滑作用,也改善了混凝土拌合物的和易性。此外,由于水泥颗粒被有效分散,颗粒表面被水分充分润湿,增大了水泥颗粒的水化面积,使水化比较充分,从而提高了
9、混凝土的强度。 可见,减水剂作用原理可由吸咐分散作用、润滑作用、湿润作用三部分组成。只要掺入少量的减水剂,就可使硬化前混凝土和易性改善,硬化后混凝土性能改善,减水剂已成为高性能混凝土主要成分。,2减水剂的技术经济效果 (1)保持和易性不变,也不减少水泥用量时,可减少拌合用水10%15%或更多。由于减少拌合用水量使水胶比减少,则可以使强度提高15%20%,特别是早期强度提高更为明显。 (2)保持原配合比不变情况下,使拌合物的坍落度大幅提高(可增大100200mm),使之便于施工,满足泵送混凝土施工要求。,2减水剂的技术经济效果 (3)保持强度及和易性不变时,可节约水泥用量1015,有利于降低工程
10、成本。 (4) 由于拌合的水量减少,拌合物的泌水、离析现象得到改善,可提高抗冻性、抗渗性,使混凝土的耐久性 得到提高,3目前常用的减水剂 按主要功能分普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等。 目前施工中常用的减水剂主要有:木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸等。,(1)木质素系减水剂主要品种木质素磺酸钙(木钙粉或M粉) ,棕黄色粉状物,适宜掺量为水泥质量的0.2%0.3%;其他还有MY减水剂,CH减水剂,CF-G、WN-1型木钠减水剂等。 特点:a.减水率10%左右; b.不减水情况,坍落度增加100mm左右,28d强度提高10%20% c.保持强度不变,节约水泥10%
11、 d.对钢筋无锈蚀危害,对混凝土抗冻、抗渗、耐久性有明显改善 适用范围:所有混凝土工程,因有缓凝作用,可降低水泥早期水化热,更适用于水工的大体积混凝土 生产途径:木钙减水剂是以生产纸浆或纤维浆剩余下来的亚硫酸浆废液为原料,采用石灰乳中和,经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制得的棕黄色粉末,可实现废物利用,是治理环境污染的有效途径之一。,(2)萘系减水剂 定义:萘系减水剂,是用萘或萘的同系物经磺化与甲醛缩合而成。适宜掺量为水泥质量的0.21,一般为棕色粉末。目前,品种主要有NNO、FDN、UNF、NF、MF、JN、建-I、AF等。 特点:a.减水率15%25%; b.不减水情况,坍落度增加12
12、0180mm,早期强度提高30%100%,28d强度提高15%40% c.保持强度不变,节约水泥10%20% 适用范围:所有混凝土工程,更适于配置高强、早强混凝土及流态混凝土。 萘系减水剂对水泥的强烈分散作用,其减水、增强、提高耐久性等效果均优于木质素,属于高效减水剂。 生产途径:萘系减水剂通常是工业萘或煤焦油中萘(C10H8,无色晶体,有特殊气味,卫生球)、蒽(无色晶体,发青色荧光C14H10 ) 、甲基萘等馏分,经磺化、水碱、综合、中和、过滤、干燥而成。,作业,课本P67 页 4-25课本P68 页 4-26 4-27,(二)早强剂 定义:早强剂,是加速混凝土早期强度发展,并对后期强度无显
13、著影响的外加剂。 作用:早强剂能加速水泥的水化和硬化,缩短养护期,从而达到尽早拆模、提高模板周转率,加快施工速度的目的。 分类:常用早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类及以它们为基础的复合早强剂。 适用范围:早强剂可以在常温、低温和负温(不低于一5C)条件下加速混凝土的硬化过程,多用于冬季施工和抢修工程。,1氯盐早强剂 氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等,其中以氯化钙与氯化钠应用最广。 作用:明显提高混凝土早期强度,同时降低水的冰点,防止早期受冻 缺点:含有Cl一离子,会加速钢筋锈蚀,并导致混凝土开裂。因此,混凝土外加剂应用技术规范(GBJ119)规定,在钢筋混凝土中
14、,氯盐的掺量不得超过水泥质量的1,在无筋混凝土中掺量1%3, 使用时,为了抑制氯化钙对钢筋的锈蚀作用,常将氯化钙与阻锈剂亚硝酸钠 (NaNO2)复合使用。,2硫酸盐类早强剂 硫酸盐类早强剂,主要有元明粉(Na2SO4)、芒硝(Na2SO410H2O)、二水石膏(CaSO42H2O)、海波(硫代硫酸钠Na2S2O35H2O)。均为白色粉状物, 适宜掺量为052。当掺量为115时,达到混凝土设计强度70的时间可缩短一半左右。 作用:提高混凝土早期强度,硫酸钠对钢筋无锈蚀作用,适用于不允许掺用氯盐的混凝土。 但由于它与 Ca(OH)2作用生成强碱NaOH,为防止碱一骨料反应,硫酸钠严禁用于含有活性骨
15、料的混凝土。,3三乙醇胺 三乙醇胺为无色或淡黄色油状液体,呈碱性,能溶于水,无毒、不燃、三乙;掺量为水泥质量的003005。 作用:三乙醇胺不改变水泥水化生成物,但能加速水化速度,在水泥水化过程;中起催化作用。能使混凝土早期强度提高 三乙醇胺对混凝土稍有缓凝作用,掺量过多会造成混凝土严重缓凝和混凝土后期强度下降,掺量越大,强度下降越多,故应严格控制掺量。三乙醇胺单独使用时,早强效果不明显,与其他外加剂(如氯化钠、氯化钙、硫酸钠等)复合使用,效果更加显著。故一般复合使用。,4复合早强剂 氯盐早强剂、硫酸盐早强剂、三乙醇胺三类复合使用,效果更佳。常用复合配方: a.三乙醇胺为0.05%,NaCl为
16、0.5%,NaNO2为0.5% b.三乙醇胺为0.05%,NaNO2为1%,CaSO42H2O为2%,(三)引气剂 定义:引气剂,是指在混凝土搅拌过程中,能引入大量分布均匀的微小气泡(0.051.25mm),以减少混凝土拌合物的泌水、离析,改善和易性,并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。 常用引气剂:松香热聚物、松香皂,适宜掺量为水泥质量的0.005002 ,还有烷基磷酸钠,烷基苯磺酸钠等。 适用范围:港工、水工、地下防水混凝土工程,(四)、缓凝剂 定义:缓凝剂,是指能延缓混凝土凝结时间,并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。 常用缓凝剂: a.无机盐类,如硼砂(NaB4O710H2O),适宜掺量为水泥质量的0.10.2 ;磷酸三钠(Na3PO4.12H2O),适宜掺量为水泥质量的0.11 b.羟基羧酸盐类,酒石酸,适宜掺量为水泥质量的0.10.3 ;柠檬酸,适宜掺量为水泥质量的0.050.1 c.使用较多的糖蜜类缓凝剂,宜掺量为水泥质量的0.10.5,