《混凝土外加剂(一)减水剂》PPT课件解析.ppt

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.试块尺寸：立方体抗压150*150*150mmb.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。,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%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120180mm，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，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,糖蜜缓凝剂生产途径：糖蜜缓凝剂是制糖下脚料经石灰处理而成作用：缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增强作用，对钢筋也无锈蚀作用。适用范围：主要适用于大体积混凝土和炎热气候下施工的混凝土，泵送混凝土及滑模施工的混凝土，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。缓凝剂不宜用于日最低气温5C以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。,（五）防冻剂 定义：防冻剂，是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期足够防冻强度的外加剂。作用：可以降低冰点，还可以促凝、早强、减水，多为复合防冻剂常用的复合型防冻剂：NON-F型、NC-3型、MN-F型、FW2、FW3、AN-4等适用范围：广泛应用于工业与民用建筑、道路、桥梁及水式建筑的冬季施工。,工程实例分析 概况：1、某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装过食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后来发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。原因分析：,（工程实例分析 概况：1、某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇注后用曾装过食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后来发现该水泥混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题，请分析此异常现象的原因。原因分析：由于养护水淋于曾装过食糖的麻袋，养护水已成糖水，而含糖份的水对水泥的凝结有抑制作用，故使混凝土凝结异常。,工程实例分析 概况：2、北京某旅馆的一层钢筋混凝土工程在冬季施工，为使混凝土防冻，在浇筑混凝土时掺入水泥用量3的氯盐。建成使用两年后，在A柱柱顶附近掉下一块约40mm直径的混凝土碎块。停业检查事故原因，发现除设计有失误外，其中一重要原因是在浇筑混凝土时掺加的氯盐防冻剂，它不仅对混凝土有影响，而且腐蚀钢筋，观察底层柱破坏处钢筋，纵向钢筋及箍筋均已生锈，原直径6的钢筋锈蚀后仅为5.2左右。锈蚀后较细及稀的箍筋难以承受柱端截面上纵向筋侧向压屈所产生的横拉力，使得箍筋在最薄弱处断裂，钢筋断裂后的混凝土保护层易剥落，混凝土碎块下掉。防治措施：,工程实例分析 概况：2、北京某旅馆的一层钢筋混凝土工程在冬季施工，为使混凝土防冻，在浇筑混凝土时掺入水泥用量3的氯盐。建成使用两年后，在A柱柱顶附近掉下一块约40mm直径的混凝土碎块。停业检查事故原因，发现除设计有失误外，其中一重要原因是在浇筑混凝土时掺加的氯盐防冻剂，它不仅对混凝土有影响，而且腐蚀钢筋，观察底层柱破坏处钢筋，纵向钢筋及箍筋均已生锈，原直径6的钢筋锈蚀后仅为5.2左右。锈蚀后较细及稀的箍筋难以承受柱端截面上纵向筋侧向压屈所产生的横拉力，使得箍筋在最薄弱处断裂，钢筋断裂后的混凝土保护层易剥落，混凝土碎块下掉。防治措施：施工时加氯盐防冻，应同时对钢筋采取相应的阻锈措施。该工程因混凝土碎块下掉，引起了使用者的高度重视，停业卸去活荷载，并对症下药地对现有柱进行外包钢筋,课外知识三、外加剂的选择和使用 在混凝土中掺用外加剂，若选择和使用不当，会造成质量事故。因此，应注意以下几点： 1外加剂品种的选择 外加剂品种、品牌很多，效果各异，特别是对不同品种水泥效果不同。在选择外加剂时，应根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。 2外加剂掺量的确定 混凝土外加剂均有适宜掺量。掺量过小，往往达不到预期效果；掺量过大，则会影响混凝土质量，甚至造成质量事故。因此，应通过试验试配，确定最佳掺量。,3外加剂的掺加方法 外加剂的掺量很少，必须保证其均匀分散，一般不能直接加入混凝土搅拌机内。掺入方法会因外加剂不同而异，其效果也会因掺人方法不同而存在差异。故应严格按产品技术说明操作。如：减水剂有同掺法、后渗法、分掺法等三种方法。a. 同掺法，为减水剂在混凝土搅拌时一起掺人；b. 后掺法，是搅拌好混凝土后间隔一定时间，然后再掺入：c. 分掺法，是一部分减水剂在混凝土搅拌时掺人，另一部分在间隔一段时间后再掺人。而实践证明，后掺法最好，能充分发挥减水剂的功能。,4外加剂的储运保管 混凝土外加剂大多为表面活性物质或电解质盐类，具有较强的反应能力，敏感性较高，对混凝土性能影响很大，所以在储存和运输中应加强管理。失效的、不合格的、长期存放、质量未经明确的禁止使用；不同品种类别的外加剂应分别储存运输；应注意防潮、防水、避免受潮后影响功效；有毒的外加剂必须单独存放，专人管理；有强氧化性外加剂必须进行密封储存；同时还必须注意储存期不得超过外加剂的有效期。,二. 混凝土外加剂的技术发展现状,1合成技术稳定发展，萘系为主，新品种合成高效减水剂快速发展；,合成高效减水剂：混凝土外加剂中最为重要的一类产品。2005年全国年产111万吨，销售收入约51亿。2005年全国共有合成企业200家，其中规模化企业近80家，半数以上的企业规模太小。萘系生产工艺成熟稳定，产量占到80%左右。性能更好的高浓高效减水剂用量还不到5%。,合成技术稳定发展，萘系高效减水剂为主，新品种合成高效减水剂快速发展；混凝土外加剂品种齐全，产品性能不断提高；自动化生产刚刚起步，大型企业开始全面自动化生产，中小企业寻求关键工艺的自动化控制；混凝土外加剂的绿色化生产技术还需加强。,总体情况：,合成高效减水剂产品多样化，是目前高效减水剂技术发展的特色之一。非萘系产品与萘系共存发展。新型高效减水剂生产工艺简单，投资少，性能上具有明显特点，具有较好的技术经济效益。聚羧酸盐高效减水剂是我国高效减水剂发展的一个亮点，但仍处在初级阶段，有10多家有生产能力，但有自主知识产权的还很少。聚羧酸盐高效减水剂差距：分子量分布精确，要解决好吸附、消泡等问题。,合成高效减水剂快速发展,2外加剂品种齐全，产品性能不断提高；,品种多，有国家标准和行业标准的14种。2005年混凝土膨胀剂年产量100万吨，向低碱低掺68%发展。速凝剂2005年的产量约在10万吨左右，无碱液体速凝剂产量有了明显增加。引气剂2005年产量在8000吨左右。改性松香皂类引气剂、新型三萜皂甙类引气剂有多个厂家生产。我国水泥与外加剂之间存在着严重的适应性问题，复配外加剂难度在于解决适应性问题。,外加剂的发展历程：,国际：上个世纪30年代开始我国：上个世纪50年代开始 70年代外加剂行业开始兴起 1982年成立了中国混凝土外加剂学会 1986年成立了中国混凝土外加剂协会经过近30年的努力，我国的外加剂行业已经得到长足的发展。,外 加 剂 标 准,