混凝土外加剂.ppt

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1、2023/2/21,1,混凝土外加剂,2023/2/21,2,目录,混凝土外加剂的发展 外加剂的分类减水剂的作用机理及效果 引气剂的作用机理及作用 泵送剂的组成和复配方法 外加剂应用中的常见问题泵送剂的相关标准与试验方法,2023/2/21,3,最早的外加剂,古罗马人用动物油脂、乳液和动物血来改善混凝土的工作性和耐久性；我国清乾隆年间用糯米、石灰加牛血建造永定河河堤；明代南京城墙用糯米汁石灰，并用桐油石灰封顶；宋代用糯米汁石灰建筑了安徽和州城墙。,2023/2/21,4,普通减水剂,20世纪30年代末，美国发明纸浆废液减水剂；德国在纸浆废液中提取木质素磺酸盐减水剂。,2023/2/21,5,高

2、效减水剂,自七十年代初，德国就在路面工程中采用掺有密胺类高效减水剂的流态砼浇注路面板；日本则在结构砼里掺用萘系减水剂配制流态砼。在八十年代，美国在高层建筑施工中用高效减水剂配制高强砼浇注钢管砼柱，提高在水平荷载下的稳定性；一些北欧国家，如丹麦、挪威、冰岛等国则以90150MPa的高强砼铺筑路面和港口的道面，以大幅度改善其耐磨耗、耐盐冻的性能。因为北欧国家的冬季大雪纷飞，为行车安全起见，允许带钉轮胎的车辆上路，这种车辆的行驶使普通砼路面的磨耗非常快，而高强砼路面板的耐磨耗能力可以与花岗岩媲美。,2023/2/21,6,混凝土外加剂定义,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

3、量不大于水泥质量的5%（特殊情况除外）。它能赋予新拌混凝土和硬化混凝土优良的性能，如提高抗冻性、调节凝结时间和硬化时间、改善工作性、提高强度等等，是生产各种高性能混凝土和特种混凝土必不可少的组分。,2023/2/21,7,外加剂的分类,混凝土外加剂按其主要功能分为四类：(1)改善混凝土拌和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、防水剂等。,2023/2/21,8,减水剂,减水剂

4、定义 减水剂是一种在混凝土拌和料坍落度相同条件下能减少拌和水量的外加剂。减水剂按其减水的程度分为普通减水剂和高效减水剂。减水率在5-10%的减水剂为普通减水剂，减水率大于10%的减水剂为高效减水剂。,2023/2/21,9,布朗运动，边角碰撞粒子之间的范德华力水泥颗粒带电，异性相吸 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,水泥颗粒在水分散介质中凝聚(絮凝)的原因,2023/2/21,10,絮凝结构,2023/2/21,11,减水剂的作用机理目前，对减水剂作用机理的认识主要基于胶体体系分散稳定的两个著名理论DLVO理论和HVO理论

5、。建立了“吸附-静电斥力-分散”和“吸附-空间位阻-分散”为主体的减水作用理论。,减水剂,2023/2/21,12,（1）减水剂在水泥颗粒上的吸附早在1877年，吉布斯曾预言，表面活性剂能使溶质在溶液表面层和溶液内部之间的分布不均匀。减水剂一般为阴离子表面活性剂，分子结构中含有很多活性基团，可以吸附在水泥颗粒及其水化产物上，形成具有一定厚度的吸附层和一定的吸附形态，从而大大改变了固液界面的物化性质和颗粒之间的作用力。,2023/2/21,13,不少学者认为，水泥胶粒表面是带正电的，随着水泥的水化，水泥胶粒表面逐渐转化成带负电，当水泥和水接触时后，表面活性剂就会聚集到带异电荷的水泥颗粒表面，造成

6、整个溶液中表面活性剂浓度迅速下降。大多数减水剂是一种聚合物电解质，在水泥浆的碱性环境中解离成带电荷的阴离子和阳离子，同时大分子的阴离子以一定方式被水泥颗粒表面所吸附，并在水泥颗粒表面形成了一层溶剂化的单分子膜，造成水泥颗粒间的凝聚作用减弱，颗粒间的磨擦阻力减小，从而使水泥颗粒得以分散，水泥浆的流动性得以改善。,2023/2/21,14,有学者认为外加剂分子上的一些带负电的极性基团通过库仑引力、氢键、络合等作用首先吸附在水泥表面的活性点上，如磺酸根容易选择与铝酸盐相吸附，吸附的结果导致了静电斥力或空间位阻的增加，使颗粒分散性提高。,2023/2/21,15,（2）静电斥力效应DLVO理论认为带电

7、胶体颗粒之间是双电层重叠时的静电斥力和粒子间的范德华力之间相互作用的结果。当加入减水剂后，减水剂的吸附改变水泥颗粒表面的电荷分布，降低了双电层厚度，动电位提高，从而提高颗粒之间的分散性。,2023/2/21,16,2023/2/21,17,（3）空间位阻效应 DLVO理论用于解释萘系和磺化三聚氰氨系非常完满，但在解释新型减水剂（氨基磺酸系和聚羧酸系减水剂）时却遇到了困难，同时Uchikawa、Tanaka等人的研究结果也表明，静电斥力理论适用于解释分子中含有-SO32-的高效减水剂。这类新型减水剂的Zeta电位普遍比较小，仅为萘系的50%，但仍然具有优异的减水作用，并且同时具有很好的保坍效果，

8、其作用机理只有通过“吸附-空间位阻-分散”来解释才比较合理。,2023/2/21,18,HVO理论用热力学、统计力学方法研究高分子溶液的分子形态，用于阐明高分子对溶胶的稳定作用。主要观点为当两个有聚合物吸附层的颗粒彼此接近时，在颗粒表面间的距离小于吸附层厚度的两倍时，两个吸附层就产生相互作用，产生熵效应和渗透斥力效应，从而保持颗粒间的分散稳定性。,2023/2/21,19,该类减水剂分子骨架为主链和较多的支链组成，主链上含有较多的活性基团，依靠这些活性基团，主链可以“锚固”在水泥颗粒上，侧链具有亲水性，可以伸展在液相中，从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构，产生空间位阻效应。由于为空间立体吸附

9、，达到饱和所需的吸附量减少，动电位降低。氨基磺酸系和聚羧酸系减水剂的性能表明，空间位阻效应比静电斥力效应具有更强的分散能力和保持分散能力。当然也不可忽视静电斥力的协同作用。,2023/2/21,20,以聚羧酸盐系、氨基磺酸盐系为主要成分的高效引气减水剂具有很高的分散作用，能使水泥颗粒高度分散，从而得到很高的减水率，它之所以具有高分散作用，是由于它被水泥粒子吸附后，不仅能与萘系减水剂一样产生同性电荷的静电斥力作用，还产生了萘系减水剂所不具备的立体障碍作用和因羟基基团(-基因)所带来的浸透湿润作用。,2023/2/21,21,众所周知，萘系高效减水剂在水泥浆中被水泥粒子表面大量吸附后，在水泥表面形

10、成双电层，使水泥粒子表面带负电荷，电位明显增加，从而产生同性电荷的静电斥力作用，使水泥粒子得以分散；高效引气减水剂同样也有此类效应，但是萘系高效减水剂与高效引气减水剂被水泥粒子吸附时，其吸附形态完全不同，如下图所示。,2023/2/21,22,减水剂的吸附形态（a）高聚合物的齿轮状吸附（有齿轮部,环状部及尾端）；（b）尾端吸附；（c）一点吸附（有二个尾端）；（d）平卧吸附；（e）刚性链垂直吸附；（f）刚性链横卧吸附；（g）柔性链齿状吸附；（h）枝链共聚物的齿状吸附,2023/2/21,23,聚羧酸减水剂吸附形态,2023/2/21,24,萘系高效减水剂的吸附形态为()形态，被水泥粒子吸附时呈刚

11、性链而横卧在水泥粒子表面，而聚羧酸盐系的吸附形态为()形态，改性木质素磺酸盐的吸附形态为()形态，其他有主枝链的聚合物的吸附形态为()形态，此三种形态的共同特征是:齿轮状部分被吸附在水泥粒子表面，环部及尾端向外延伸而形成一种立体状的吸附，这种立体吸附在水泥粒子间形成了一种立体障碍斥力，此斥力的大小取决于吸附状态及吸附层的厚度，此立体障碍斥力有效地阻止了水泥粒子之间的接触，有效地防止水泥颗粒的凝聚。,2023/2/21,25,特别是在水泥粒子被分散后，随着水泥水化作用的进行，铝酸三钙(3)的水化速度最快，首先在水泥粒子表面形成一层水化产物，并很快地覆盖了呈刚性链被横卧吸附在水泥粒子表面的萘系高效

12、减水剂，致使水泥粒子表面的静电斥力迅速下降，即电位急速下降，分散能力也随之下降，水泥粒子再次凝聚，混凝土坍落度损失迅速增大，这也就是萘系减水剂的最大弱点。,2023/2/21,26,但是高效引气减水剂则不同，如图2所示，由于是齿轮部吸附，整个高分子有许多侧基基团，形成立体状吸附，即使水泥粒子表面很快形成3的水化产物层也无法将这些侧链、枝链全部覆盖，水泥粒子也就难以再次凝聚。这也正是电位低的高效引气减水剂的分散效果反而比电位高的萘系高效减水剂更好的原因。,2023/2/21,27,2023/2/21,28,2023/2/21,29,减水剂,减水剂的作用效果 在不减少单位用水量的情况下，改善新拌混

13、凝土的工作性，提高流动性。在保持一定工作度下，减少用水量，提高混凝的强度。在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥。改善混凝拌和物的可泵性以及混凝的其它物理力学性能。,2023/2/21,30,减水剂,高效减水剂的特点：高效减水剂的掺量超过一定量后，减水效果不再提高；对混凝土性能没有不利影响。高效减水剂减水率越高，坍落度损失越大。,2023/2/21,31,主要减水剂介绍,1、普通减水剂 木质素磺酸盐系减水剂 减水率10%，一般掺量0.25%腐植酸减水剂 减水率6-8%，一般掺量0.2-0.35%2、高效减水剂 多环芳香族磺酸盐系减水剂。这类减水剂通常是由工业萘或煤焦油的萘、蒽、甲基萘

14、等馏分，经磺化、水解、缩合、中合、过滤、干燥而制成。由于其主要成分为萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，故又称萘系减水剂，掺量0.5-1.0%,减水率10-20%。,2023/2/21,32,水溶性树脂系减水剂。水溶性树脂减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。此类减水剂的掺量为水泥质量的0.5%2.0%，其减水率为15%30%，混凝土的强度提高20%30%，混凝土的其他力学性能和抗渗性、抗冻性也得到提高，对混凝土的蒸养适应性也优于其它外加剂。,2023/2/21,33,3、高性能减水剂 高性能减水剂是指近年来开发并投入使用的聚羧酸系减水剂，聚羧酸系高性能减水剂

15、是由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保方面具有优良性能的减水剂。,2023/2/21,34,聚羧酸系高性能减水剂性能特点主要为：,（1）掺量低、减水率高。一般掺量为胶凝材料的0.15-0.25%，减水率一般在25-30%，在接近极限掺量0.25%时，减水率一般可以达到40%以上。（2）混凝土拌和物的流动性好，坍落度损失低，2小时坍落度基本不损失，其高工作性可保持6-8小时。,2023/2/21,35,（3）对混凝土增强效果潜力大。早期抗压强度比提高更为显著。以3天、7天抗压强度为例，奈系高效减水剂的3天、7天抗压强度比一般在130%左右，而聚羧酸系高

16、性能减水剂的同龄期抗压强度比一般在180%以上。,2023/2/21,36,（4）混凝土收缩低。基本克服了第二代减水剂增大混凝土收缩的缺点。（5）总碱含量极低，其带入混凝土中的总的碱含量仅为数十克，降低了发生碱骨料反应的可能性，提高混凝土的耐久性。（6）环境友好，聚羧酸系高性能减水剂合成生产过程中不使用甲醛和其他任何有害的原材料，在生产和使用过程中对人体健康无危害。,2023/2/21,37,（7）一定的引气量，与第二代（高效）减水剂相比，其引气量有较大提高，平均在3-4%。该类产品目前没有发现明显的缺陷和不足。尤其是其低坍落度损失和混凝土收缩小的优点为高性能混凝土的开发和推广提供了新的有力武

17、器。,2023/2/21,38,外加剂对混凝土氯离子渗透性能的影响,2023/2/21,39,外加剂对混凝土混凝土抗冻性能的影响,2023/2/21,40,外加剂对混凝土碳化性能及钢筋锈蚀能力的影响,掺聚羧酸减水剂混凝土具有更高的密实性更强的抗氯离子渗透能力更强的抗CO2渗透能力,用聚羧酸减水剂配制的混凝土具有更强的钢筋保护能力更好的减少或避免钢筋锈蚀提高混凝土结构的安全性,2023/2/21,41,引气剂,在混凝土搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂，称为引气剂。我国应用较多的的引气剂有松香类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂等。

18、松香类引气剂包括松香热聚物、松香酸钠及松香皂等。其适宜掺量为水泥质量的0.0050.02%，混凝土含气量约为35%，,2023/2/21,42,引气剂的作用机理,引气剂属于表面活性剂，其界面活性作用基本上与减水剂相似，区别在于减水剂的界面活性作用主要在液固界面上，而引气剂的界面活性主要发生在气液界面上，降低界面能，使新拌混凝土中微小气泡稳定存在并保留。,2023/2/21,43,引气剂的作用机理,界面活性作用吸附在颗粒表面，降低界面能。起泡作用在砼中引入大量微小、封闭的气孔。气泡的稳定性引入砼中的气泡能保持形态，含气量相对稳定。,2023/2/21,44,引气剂对混凝土的质量的影响,混凝土中掺

19、入引气剂可改善混凝土拌和物的和易性，可以显著减少混凝土浆体粘性，使它们的可塑性增强，减少单位用水量。通常每增加含气量1%，能减少单位用水量3%。减少离析和泌水量，提高抗渗性。提高抗腐蚀性和耐久性。含气量每提高1%，抗压强度下降45%，抗折强度下降23%。引入空气会使干缩增大，但若同时减少用水量，对干缩的影响不会太大。使混凝土对钢筋的粘结强度有所降低，一般含气量为4%时，对垂直方向的钢筋粘结强度降低1015%，对水平方向的钢筋粘结强度稍有下降。,2023/2/21,45,引气剂对混凝土的影响,改善混凝土的和易性。降低混凝土的泌水和沉降。提高混凝土的抗渗性。提高混凝土的抗化学物质侵蚀性。显著提高混

20、凝土的抗冻融性能。大大延长混凝土的使用寿命。对混凝土强度略有降低，但因其有一定的减水作用，基本可弥补强度降低。,2023/2/21,46,缓凝剂,缓凝剂定义 缓凝剂是一种能延迟水泥水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，减少混凝土坍落度损失。在大体积混凝土施工时，可防止出现裂缝和冷缝，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。,2023/2/21,47,缓凝剂,缓凝剂的特点：掺量合适，24小时后的强度不会受影响；掺量过多，混凝土的正常水化速度和强度受影响；超掺，会使水泥水化完全停止；不同的缓凝剂种类，对混凝土泌水、离析情况不同。,2023/2/21,48,外加

21、剂的复配,混凝土中使用单一品种外加剂的情况已很少见。逐渐向着高效能、多功能的方向发展。外加剂复配的目的是为了同时满足混凝土对各种性能的需要，以及各复配成分之间的共同作用而产生“叠加效应”。复合外加剂通常是由多种表面活性剂或与无机电解质等组成。如复合早强剂、复合防冻剂、泵送剂、复合缓凝引气减水剂等。,2023/2/21,49,外加剂的复配,一般复配外加剂由至少两种组分配制，形成二元或多元复合。复合外加剂中每一种外加剂在水泥水化的不同阶段起作用，或在同一时间内共同发挥作用。,2023/2/21,50,混凝土泵送剂,定义：能改善混凝土泵送性能的外加剂。所谓泵送性，就是混凝土拌和物具有顺利通过输送管道

22、、不堵塞、不离析、粘聚性良好的性能。,2023/2/21,51,混凝土泵送剂,泵送剂的主要组分高效减水剂：固体的掺量一般为水泥掺量的0.。缓凝成分：调节凝结时间，减少坍落度损失。常用三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠，根据气温和水泥成分的变化来调节。引气剂：少量优质的引气剂能在混凝土中形成小的圆形封闭气孔，提高流动性，减少离析和泌水，改善耐久性。,2023/2/21,52,混凝土泵送剂-配制原则,配制外加剂时，要充分考虑其与各种原材料之间的适应性，同时注意不同成分之间的交互作用。减水组分：不同的水泥和掺和料、外加剂中其它成分对减水剂的性能影响还是很大的，如萘系减水剂和葡萄糖酸钠共同使用时，减水率提高比较显

23、著。缓凝组分：不同的水泥和掺和料以及不同的配合比，都会使缓凝效果产生变化。,2023/2/21,53,混凝土泵送剂-配制原则,引气组分：引气剂的引气效果受很多因素影响，如水泥细度、石子粒径、砂含泥量、温度、配合比等。掺加粉煤灰时、细料多、石子粒径小、坍落度大、温度低等，混凝土含气量会高。总之，外加剂的调整应根据实际情况进行，以试验结果为依据，不能想当然。,2023/2/21,54,混凝土泵送剂-配制注意的问题,选购合适的高效减水剂母体；根据使用要求和所有原材料进行复配和试验；,2023/2/21,55,防冻剂,冬季施工的特点：、混凝土凝结时间长，04混凝土凝结时间比15 延长3倍；温度到-0.

24、3-0.5 时，混凝土开始冻结，冻结后水化基本停止，在-10 时，水泥水化完全停止，混凝土强度不再增长。、混凝土中的水分冻结时体积膨胀9%左右，使硬化混凝土结构遭破坏，即发生冻害。,2023/2/21,56,防冻剂,未掺防冻剂混凝土特点：1、未掺防冻剂混凝土受冻后，抗压强度损失40%60%。2、未掺防冻剂混凝土受冻后，抗渗等级降为0；粘结强度降为1MPa。,2023/2/21,57,防冻剂,防冻剂的特点：1、防冻剂中含有防冻组分，防冻组分能降低水的冰点，使混凝土在负温下仍在进行水化作用。2、可是一旦因为用量不足或者温度太低而混凝土受冻，则仍会造成冻害，令混凝土最终强度降低。,2023/2/21

25、,58,防冻剂,负温对硬化混凝土强度影响：1、刚硬化的混凝土（终凝，但未达到一定硬化程度）发生冻结称早期受冻，使混凝土各项性能永久性降低。当达到一定的临界强度，水饱和度降低到一定程度，再受冻就不会产生冻害。2、已充分硬化的混凝土，一次性受冻不会使强度及其他性能受损，但反复冻融的积累作用会使混凝土受损。,2023/2/21,59,防冻剂,掺防冻剂混凝土的养护：1、在负温下养护，不得浇水，外露表面必须覆盖。2、气温不低于-15时，混凝土受冻强度不得低于4MPa。3、拆模后混凝土表面温度与环境温度之差大于15 时，应采取保温材料覆盖养护。,2023/2/21,60,防冻剂,现代混凝土防冻剂的配制原理

26、：无氯、低碱、低掺量，以液体产品为主；高工作性、坍落度损失小，早强和高耐久性；大幅度减少用水量，减少游离水含量，提高液相中离子浓度；提高混凝土密实度，改善孔结构，减少孔含量，减小孔直径；降低液相冰点，促进低温水化，尽快达到临界强度；改善冰晶形貌，降低冻胀应力；防冻与抗冻结合，提高混凝土耐久性。,2023/2/21,61,防冻剂,防冻剂的组分：高效减水剂：固体的掺量一般为水泥掺量的0.5.。缓凝成分：调节凝结时间，减少坍落度损失。常用三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠，根据气温和水泥成分的变化来调节。防冻成分：降低冰点，如亚硝酸钠，根据气温调节掺量。,2023/2/21,62,防冻剂,早强成分：掺量合适时，

27、能提高早期强度，不影响后期强度。引气剂：少量优质的引气剂能在混凝土中形成小的圆形封闭气孔，提高流动性，减少离析和泌水，并可缓解冰冻所产生得膨胀应力。不但要防冻，同时还应抗冻。这一点往往被忽略。其实，强度指标是现代混凝土最容易达到的，而工作性和耐久性的要求更为重要。,2023/2/21,63,膨胀剂,膨胀剂定义 膨胀剂是能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。按化学成分可分为：硫铝酸盐系膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂、复合型膨胀剂。,2023/2/21,64,膨胀剂,膨胀剂的作用机理 上述各种膨胀剂的成分不同，其膨胀机理也各不相同。硫铝酸盐系膨胀剂加入水泥混凝土后，自身组成中的无水硫铝酸钙或参与

28、水泥矿物的水化或与水泥水化产物反应，形成三硫型硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石相的生成使固相体积增加，而引起表观体积的膨胀。,2023/2/21,65,膨胀剂,注意：掺硫铝酸钙膨胀剂的膨胀混凝土，不能蒸养，不能用于长期处于环境温度为80以上的工程中。,2023/2/21,66,混凝土的变形,2023/2/21,67,膨胀剂,膨胀混凝土抗裂的原理 实际工程中，混凝土处于约束状态，除了常用的钢筋外，还有基础与先浇筑的老混凝土部分对后浇筑的混凝土部分的限制等，由于混凝土收缩无法自由释放，当收缩应力超过混凝土的抗拉强度时，产生开裂。,2023/2/21,68,膨胀剂,膨胀混凝土以其化学能膨胀能作功，发挥补偿

29、收缩的作用，贯穿于混凝土水化硬化的全过程。膨胀源：主要生成钙钒石。,2023/2/21,69,外加剂使用中常见的问题,2023/2/21,70,减水剂（泵送剂）过量,混凝土离析、分层缓凝时间过长形成蜂窝麻面、粘模,浆体沉降，石子外露抓底、板结,2023/2/21,71,减水剂（泵送剂）过量,2023/2/21,72,减水剂（泵送剂）过少,为保证坍落度，增大用水量，造成砼粘聚性太低。泵送施工时容易堵泵。砼表面露砂。砼密实度低，耐久性差。容易造成砼强度不能满足设计要求。,2023/2/21,73,用水量过多,2023/2/21,74,坍落度损失快,不能保证正常的施工操作。在现场加外加剂，一方面增加

30、成本，更重要的是不能保证砼的匀质性。不能避免现场加水现象，造成混凝土的劣化。,某工程因混凝土停留时间长，坍落度损失大，加水后将混凝土浇筑到部位，造成混凝土强度只有设计强度的5070%。,2023/2/21,75,引气剂问题,引气过量，造成混凝土强度下降过多。引气不足，造成砼耐久性指标达不到要求。引气剂质量差，引入的气泡过大，分布不均匀，不但起不到应有作用，反而使砼性能受到影响。引气剂受水泥细度、含碱量、掺和料品种、集料粒径、含泥量、砂率、搅拌方式、温度等诸多因素影响，使用过程不按照条件变化进行调整。,在日本，几乎所有的砼都掺加一定的引气剂，不掺引气剂的砼被称为特种砼。,2023/2/21,76

31、,水泥适应性,水泥中石膏的影响铝酸盐和水直接反应会产生闪凝。水泥中掺加二水石膏调节水泥的凝结时间。水泥浆溶液中的硫酸钙必须充分溶解并有足够硫酸盐离子和钙离子供给生成硫铝酸钙。熟料太热时与石膏共同磨细会使石膏脱水产生半水石膏和无水石膏，半水和无水石膏水化会使水泥产生假凝。假凝可以通过进一步拌和，破坏生成物结构而恢复流动性。闪凝则不同，如果不加水，它不可能通过进一步拌和消除它的刚构。,2023/2/21,77,水泥适应性,3.部分水泥厂采用硬石膏作调凝剂，这种水泥会产生与外加剂不适应的问题。木钙对某些用硬石膏的水泥有速凝作用。不掺时，用石膏和用硬石膏的水泥的初、终凝时间相同，掺加0.2%的木钙后，

32、用石膏的水泥的初凝时间延长4h左右，用硬石膏的水泥则快速凝结。水泥中石膏与硬石膏的比例小于2时，掺加外加剂将产生速凝，硬石膏溶解速度比石膏小，当掺加木钙后，硬石膏在饱和石灰溶液中的溶解性进一步减小。,2023/2/21,78,水泥适应性,外加剂对使用不同石膏的水泥的凝结时间的影响,2023/2/21,79,水泥适应性,水泥碱含量的影响水泥中碱含量高，减水剂的作用降低。水泥中碱含量高，凝结时间缩短早期强度提高。,2023/2/21,80,水泥适应性,水泥可溶碱（事实上，可溶SO42-来自碱）、细度、C3A含量和石膏类型、掺和料种类，是控制掺萘系减水剂水泥浆与混凝土流变性的关键因素。最佳可溶碱含量

33、在0.40.6%当量Na2O。萘系减水剂在水泥颗粒上的吸附率和水泥水化速率受这些参数影响，它们控制混凝土流动度损失率。使用可溶碱含量低的水泥时，不仅当减水剂掺量不足时会较快损失坍落度，而当剂量稍高于饱和点时，又会出现严重的离析与泌水。使用含木质素类外加剂，为保险起见，使用任何外加剂前，都应该进行试验，验证外加剂的性能是否满足要求，是否与水泥等原材料之间存在适应性问题。并通过试验确定合适的外加剂品种以及相应的掺量。,2023/2/21,81,坍落度损失的机理,水泥中所含石膏的溶解度取决其存在形态、水灰比、温度等因素。水泥含碱量过高或过低，对高效减水剂水泥相容性都带来不利影响。这可能是因为它改变石

34、膏的溶解度，从而影响C3A的水化所造成。含磺酸基团高效减水剂可以迅速和水泥中C3A反应，因此被消耗，使液相里游离的减水剂浓度降低，混凝土由于减水剂存在使坍落度增大的效果减小，甚至消失，因此表现为坍落度损失。,2023/2/21,82,坍落度损失,使用Na2SO4控制坍损的原理：石膏含量充足时，能不断提供硫酸根离子，液相中钙离子浓度保持较高。此时，通过调整缓凝成分及含量就能控制坍损。当石膏加量不足时，C3A和石膏反应生成的钙矾石较少，不能有效控制C3A的水化，使凝结加快，流动性很快损失。此时，仅用缓凝组分很难控制坍损。必须另外掺加一部分能提供硫酸根离子的外加剂成分。,2023/2/21,83,坍

35、落度损失,造成“欠硫化”现象的原因:石膏加量不足，或熟料粉磨过程中温度变化改变了石膏的形态，二水石膏部分改变成半水石膏、无水石膏，比例发生了较大改变。混凝土配合比变化，如水灰比（水胶比）、用水量变小，使可溶性SO3总量减少。掺加外加剂后，使碱含量提高，因此石膏溶解度减小。环境温度变化，影响石膏的溶解度。以上因素的综合作用。,2023/2/21,84,坍落度损失,适当调整配合比，保持坍落度有时在配合比与外加剂匹配方面存在问题，因为外加剂不仅受配合比中各种原材料的影响还受材料用量的影响。用水量的影响最大，在保证混凝土性能的前提下，适当提高用水量可保证坍落度损失较小。细砂同样会增大坍落度损失，尤其是

36、砂子吸水率高时更为明显。适当降低砂率，有助于解决坍落度问题。,2023/2/21,85,坍落度损失,外加剂掺量过小，坍落度损失快。使用外加剂时，有一个合适的掺量，如低于某一掺量，外加剂的作用不能持续发挥，必然导致坍落度损失过快。掺和料用量调整。在强度等有保证的前提下，适当增加掺和料比例，不但可降低混凝土成本，对混凝土的工作性也有很大好处。,2023/2/21,86,坍落度静态和动态损失,在静态和动态的情况下，坍落度的损失是不一样的。正常情况下，静态损失比动态损失要大10-20mm。因初始坍落度不同，其差别也不同。有时，在试验室进行坍落度损失试验，发现坍落度损失很快，而工程应用中损失很小，这种现

37、象不是经常发生。,2023/2/21,87,坍落度静态和动态损失,发生这种现象的原因很可能与水泥有关。水泥中石膏的形态在磨细过程中发生了轻度改变，部分石膏由二水状态变为半水或无水状态。与水接触后半水或无水石膏又转变为二水石膏，即发生轻度假凝，在静态时，坍落度表现为损失快，而在动态时，石膏无法形成固态结构，因此混凝土的坍落度和流动性并无太大变化。,2023/2/21,88,混凝土的离析和泌水,配制流态混凝土时，流动性和粘聚性失去平衡，当粘聚性低时混凝土在自身重力或其它外力作用下产生相分离，破坏了材料组成的均匀性和稳定性，导致分离。通常，泌水是离析的前奏，离析必然导致分层，增加堵泵的可能。少量泌水

38、在工程中是允许的，而且对防止产生混凝土表面裂缝有利。,2023/2/21,89,混凝土的离析和泌水,产生混凝土离析和泌水的主要原因：砂率偏低或砂子中细颗粒含量少使混凝土保水性低，砂子含泥量大易产生浆体沉降，即“抓底”；胶凝材料总量少，浆体体积小于300L/m3；石子级配差，或单一粒径的石子；用水量大，使混凝土拌合物粘性低；,2023/2/21,90,混凝土的离析和泌水,产生混凝土离析和泌水的主要原因：外加剂掺量过大，且外加剂中含有易泌水的成分；水泥中熟料部分已水化，使得水泥保水变差；使用矿渣或矿渣水泥，本身保水性不好，易泌水、离析；,2023/2/21,91,混凝土的离析和泌水,浆体体积(Ve

39、)、砂浆体积(Ves)和抗离析性的关系：Ve330L,Ves430L时，混凝土具有良好的工作性；Ve430L时，混凝土泌水的可能性不大，但混凝土粘聚性、和易性差；Ve330L,Ves430L时，混凝土保水性差，易泌水、离析、分层等。除了原材料的因素，在做混凝土配合比设计时，应重点考虑石子体积、浆体体积的比例。用正确的思路指导混凝土配合比的设计是最重要的。,2023/2/21,92,混凝土的离析和泌水,泌水、离析的解决办法：,离析、泌水,提高砂率,Ve330L,Ves430L,减少外加剂,减少用水量,增加水泥用量,增加粉煤灰量,增加含气量,增加砂浆含量。提高保水性,提高粘聚性,增加水泥浆体含量，

40、改善和易性,2023/2/21,93,混凝土的离析和泌水,防止离析、泌水的具体措施：石子级配合理，单一粒径的石子应提高砂率；引气可减小泌水，特别是用卵石配制低强度等级的大流动性混凝土时；产生泌水的主要原因是砂率偏低，合理的砂率能保证混凝土的工作性和强度；,2023/2/21,94,混凝土的离析和泌水,4 掺加粉煤灰，特别是配制低强度等级的大流动性混凝土，粉煤灰掺量应适当提高，从而提高其保水性；5 掺加增稠剂提高混凝土的粘聚性和保水性，防止泌水和离析；6 减少用水量或外加剂的掺量，使得游离水的比例减少，提高混凝土的粘聚性等。以上措施应有针对性的应用，采取一种或综合方法。,2023/2/21,95

41、,混凝土的滞后泌水,滞后泌水：是指混凝土初始时工作性符合要求，但经过一段时间后（比如1h）才产生大量泌水的现象。可能的原因为：砂率偏低、掺和料等的吸水和放水平衡、外加剂缓凝组分较多有关。,2023/2/21,96,混凝土的滞后泌水,产生滞后泌水的原因及对策：,2023/2/21,97,混凝土的异常凝结,急凝：混凝土搅拌后迅速凝结。日常工作中很少遇到。其原因不外乎：水泥过热、水泥中石膏严重不足、外加剂与水泥严重不适应，冬季时使用热水温度过高同时投料顺序不正确，热水与水泥直接接触等。凝结时间过长：经常遇到。分为两种情况，一、整体混凝土严重缓凝；二、混凝土局部严重缓凝。,2023/2/21,98,混

42、凝土的异常凝结,第一种情况，多半是由外加剂造成，由于掺加了不合适的缓凝组分，或外加剂掺量超出了正常掺量，造成混凝土的过度缓凝。前面已经提到有很多缓凝组分受温度等影响，缓凝效果有很大差异。另外还有一种情况，在使用某种掺和料时，不加外加剂，混凝土的凝结时间正常，只要掺加外加剂，混凝土的凝结时间就变的异常。第二种情况：局部不凝也时有发生。如楼板或墙体混凝土的绝大部分凝结正常，在局部面积不大的区域，混凝土不凝。,2023/2/21,99,混凝土的异常凝结,造成局部不凝的原因确实不好解释，但其原因不外乎以下几点：后加外加剂，搅拌不均匀，造成外加剂局部富集；现场加水，混凝土粘聚性降低，混凝土离析，浇筑时振

43、捣使局部浆体集中，水灰比变大且外加剂相对过量；使用粉状外加剂时有结块，混凝土浇筑后外加剂逐渐溶解，使得混凝土局部外加剂严重过量；使用液体外加剂时，长时间不清理沉淀物，此沉淀物粘稠不易搅碎，其成分基本为不易溶解的缓凝组分，从而造成混凝土的局部过度缓凝。,2023/2/21,100,混凝土“硬壳”现象,浇筑混凝土后，混凝土表面已经“硬化”，但内部仍然是未凝结状态，形成“糖芯”，姑且称之为“硬壳”现象。这一现象经常出现在天气炎热，气候干燥的季节。其实表面并非真正硬化，很大程度上是由于水分蒸发使得混凝土失水干燥造成。表层混凝土的强度将降低30%左右。而且再浇水养护也无济于事。除了气候因素，外加剂的配料

44、也有一定关系。同时，混凝土掺和料的种类也有影响。外加剂中含有糖类及其类似缓凝组分时容易形成硬壳。使用矿粉时比使用粉煤灰更为明显。,2023/2/21,101,混凝土“硬壳”现象,解决硬壳现象的办法：外加剂配方进行适当调整，缓凝组分使用磷酸盐等，避免使用糖、木钙、葡萄糖、葡萄糖酸钠等；使用粉煤灰做掺和料，其保水性能比矿粉优异；最有效的办法应该是施工措施，即避免混凝土受太阳直晒，或采取覆盖等保湿措施。,2023/2/21,102,引用标准：GB8076-2008混凝土外加剂,掺外加剂混凝土性能指标试验方法,2023/2/21,103,1、材料要求水泥：采用基准水泥（有效储存期为半年），TB1042

45、4-2010铁路混凝土工程施工质量验收标准规定高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂抽检试验用水泥宜为工程用水泥。砂：所用砂子应满足GB/T14684建筑用砂中区要求的中砂，且它的细度模数为2.62.9的，含泥量小于1%。石：所用石子应满足GB/14685建筑用卵石、碎石的要求，且粒级为520mm的碎石或卵石。采用二级级配，其中510mm粒级占40%，1020mm占60%，满足连续级配要求。如有争议，以碎石试验结果为准。水：试验用水应满足JGJ63混凝土拌合物用水标准的要求。,2023/2/21,104,2、配合比 基准混凝土配合比按JGJ55普通混凝土配合比设计规程进行设计。掺非引气型外加剂混凝土

46、和基准混凝土的水泥、砂、石的比例不变，配合比设计还应满足以下要求：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360kg/m3；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330kg/m3；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43%47%；掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率为36%40%；但掺引气减水剂或引气剂的受检混凝土的砂率应比基准混凝土低1%3%；,2023/2/21,105,外加剂掺量：按生产厂家指定掺量；用水量：掺高性能减水剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的坍落度控制在(21010mm),用水量为坍落度在(2101

47、0mm)时的最小用水量；掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土的坍落度控制在(8010mm)。TB10424-2010规定对对高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂检验减水率、含气量、泌水率比、抗压强度比、凝结时间之差、收缩率比时，混凝土坍落度宜为(8010mm)。用水量包括液体外加剂、砂、石材料中所含的水量。,2023/2/21,106,混凝土搅拌：采用60L单卧轴式强制搅拌机，搅拌机的拌合量应不少于20L，不宜大于45L，先干料搅拌均匀，后加水（水和外加剂）一起搅拌2分钟，出料后在铁板上用人工翻拌23次再进行试验。各种混凝土试验材料及试验环境温度均应保持在（203）。试件制作：混凝土试件制作及养护

48、按GB/T50080进行，但混凝土预养温度为（203）。试验项目及试验量,2023/2/21,107,GB8076-2008试验项目及试验量,2023/2/21,108,3、坍落度和坍落度1h经时变化量测定坍落度和坍落度1h经时变化量均以三次试验结果的平均值表示。三次试验的最大值和最小值与中间值之差有一个超过10mm时，将最大值和最小值一并舍去，取中间值作为该组试验的减水率。若有最大值和最小值与中间值之差均超过10mm时，则该项试验结果无效，应该重做试验。坍落度和坍落度1h经时变化量测定值以mm表示，结果表达修约到5mm。,2023/2/21,109,3.1 坍落度测定混凝土坍落度测定按照GB

49、/T50080进行，分三层均匀地装料，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右，每层用捣棒插捣25 次。但坍落度为（21010）mm的混凝土，分两层装料，每层装入高度为筒高的一半，每层用插捣棒插捣15次。3.2 坍落度1h测经时变化量测定先测出机时坍落度，后装入加盖容器，1h后倒出拌匀后再测坍落度。其结果：SL=SL0-SL1h,2023/2/21,110,4、减水率试验减水率为坍落度基本相同时，基准混凝土与掺外加剂的混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。减水率试验要进行三次。以三次的算术平均值为减水率的测定值。计算时，精确到1%。若三次试验的最大值或最小值中有一个与中间值之超过中间值的

50、15%时，则将最大值与最小值一并舍去，取中间值作为该组试验的减水率。若有最大值和最小值与中间值之差均超过15%，则该项试验结果无效，应该重做试验。,2023/2/21,111,5、泌水率比试验先用湿布润湿容积为5升的带盖筒（内径为185mm，高200mm），将混凝土拌合物一次装入，在振动台上20s，然后用抹刀轻轻抹平，加盖以防水份蒸发。表面应比筒口边低约20mm，自抹面开始计算时间，在前60分钟，每隔10分钟，用吸液管吸水一次，以后每隔20分钟吸水一次，直至连续三次无泌水为止。每次吸水前5分钟，应将筒底一侧垫高约20mm，使筒体倾斜，以便于吸水。吸水后，将筒轻轻放平盖好。将每次吸出的水都注放带