外加剂应用讲义讲解课件

,混凝土外加剂,鲁统卫 工程技术应用研究员,讲解的内容： 混凝土外加剂在混凝土中的常见问题及解决办法 外加剂的复配技术 实际问题举例,第一部分：混凝土外加剂在混凝土中的常见问题及解决办法,一、混凝土外加剂的基本知识 二、混凝土外加剂的应用技术 三、外加剂与水泥的相容性问题 四、聚羧酸系高性能减水剂的应用技术,一、外加剂的基本知识,1.1 混凝土技术进展 1.2 混凝土外加剂发展历程 1.3 混凝土外加剂应用现状 1.4 外加剂的定义与命名 1.5 外加剂的主要功能 1.6 外加剂相关的标准、规范,一、混凝土外加剂基本知识,1.1 混凝土技术的进展,自从1824年发明水泥专利以来，水泥应用科学已发生了几次大的飞跃。 在19世纪中叶出现了钢筋混凝土； 在1928年出现了预应力混凝土技术； 在20世纪40年代外加剂的出现，改变了混凝土技术的面貌；70年代，化学外加剂的普及使用，尤其是高效减水剂的大量使用，使得混凝土技术的发展有了显著提高。在21世纪，聚羧酸系高性能减水剂的大量使用，促进了高性能混凝土的技术发展。,1.2 混凝土外加剂的发展历程,在建筑材料中掺用化学物质的历史可以追溯到很久以前。糯米汁、植物油、牛血就是古代的化学外加剂。 美国1938年发明引气剂（专利），我国20世纪40年代末开始在混凝土工程中应用 20世纪60年代日本成功研制萘系高效减水剂 、联邦德国研制成功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂， 20世纪80年代 氨基磺酸盐减水剂， 20世纪90年代初，聚羧酸系高性能减水剂 我国从20世纪80年代开始，陆续制定了一系列外加剂技术标准、规范。有些已进行了多次修订。,1.3 混凝土外加剂应用现状,几乎所有的混凝土、砂浆和水泥净浆都可以通过外加剂来改善性能。混凝土外加剂的应用已有70多年的历史，其研究、生产和应用得到了迅速发展。发达国家90以上混凝土掺加外加剂。 外加剂技术和产品质量与国际水平有一定的差距。 从事外加剂研究与开发的人员较少。外加剂生产厂家，尤其是复配厂的从业人员素质和工艺控制水平低下。 对于使用人员，外加剂知识的不足造成不能正确掌握和使用外加剂，出现各种问题。 了解我国混凝土外加剂领域的最新动态，以及混凝土化学外加剂在生产、复配和应用过程中出现的问题、解决方法是非常重要。,1.4 混凝土外加剂的定义、命名,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（或）硬化混凝土性能的材料。 这一定义实际上包括化学外加剂和矿物外加剂，也适应水泥砂浆和水泥净浆，不包括水泥工艺外加剂助磨剂 规定了外加剂加入的时间、目的,GB/T 8075-2005中定义了27种外加剂： 普通减水剂、早强剂、缓凝剂、促凝剂、引气剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、防水剂、阻锈剂、加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、速凝剂、泵送剂、保水剂、絮凝剂、增稠剂、减缩剂、保塑剂、磨细矿渣、硅灰、磨细粉煤灰、磨细天然沸石。,普通减水剂 在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌 合用水量的外加剂。 早强剂 加速混凝土早期强度发展的外加剂。 缓凝剂 延长混凝土凝结时间的外加剂。 促凝剂 能缩短拌合物凝结时间的外加剂。 引气剂 在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而 封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂 高效减水剂 在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度 减少拌合用水量的外加剂。 缓凝高效减水剂 兼有缓凝功能和高效减水功能的外加剂。 早强减水剂 兼有早强和减水功能的外加剂。 缓凝减水剂 兼有缓凝和减水功能的外加剂。 引气减水剂 兼有引气和减水功能的外加剂。,防水剂 能提高水泥砂浆、混凝土抗渗性能的外加剂。 阻锈剂 能抑制或减轻混凝土中钢筋和其他金属预埋件锈 蚀的外加剂。 加气剂 混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气体， 使硬化混凝土中有大量均匀分布气孔的外加剂. 膨胀剂 在混凝土硬化过程中因化学作用能使混凝土产生 一定体积膨胀的外加剂。 防冻剂 能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下 达到预期性能的外加剂。,速凝剂 能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。 泵送剂 能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。 保水剂 能减少混凝土或砂浆失水的外加剂。 絮凝剂 在水中施工时，能增加混凝土粘稠性，抗 水泥和集料分离的外加剂。 增稠剂 能提高混凝土拌合物粘度的外加剂。 减缩剂 减少混凝土收缩的外加剂。 保塑剂 在一定时间内，减少混凝土坍落度损失的 外加剂。 着色剂 能制备具有彩色混凝土的外加剂。,磨细矿渣 粒状高炉矿渣经干燥、粉磨等工艺达到规定 细度的产品。 硅灰 在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅 蒸气氧化后，经收尘器收集得到的以无定形二氧 化 硅为主要成分的产品。 磨细粉煤灰 干燥的粉煤灰经粉磨达到规定细度的产品 磨细天然沸石 以一定品位纯度的天然沸石为原料，经 粉磨至规定细度的产品。 高性能减水剂 抗硫酸盐侵蚀剂 防腐剂 耐碱剂,1.5 混凝土外加剂的主要功能,混凝土外加剂宛如人类食品中的调料，入药则灵、入汤则鲜！ 改善新拌混凝土的性能 改善硬化混凝土的性能,主要功能（GB 8076-2008） 节约水泥或代替特种水泥 改善混凝土或砂浆拌合物的施工时和易性 调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度 调节混凝土或砂浆的含气量 降低水泥初始水化热或延缓水化放热 改善拌合物的泌水性能 改善混凝土的泵送性,加速混凝土或砂浆的早期强度发展 提高混凝土或砂浆的强度及其它物理力学性能 提高混凝土或砂浆耐各种侵蚀性盐类的腐蚀性 减弱碱集料反应 改善混凝土或砂浆的毛细孔结构 提高钢筋的抗锈蚀能力 提高集料与砂浆界面的粘结力，提高钢筋与混凝土的握裹力 提高新老混凝土界面的粘结力等。,1.6 外加剂相关的标准、规范,1混凝土外加剂的分类、命名与定义GB 8075-2005 2混凝土外加剂GB 8076-2008（2009.12.30实施） 3混凝土外加剂匀质性试验方法GB8077-2000 4混凝土泵送剂JC 473-2001 5砂浆、混凝土防水剂JC 474-2008 6混凝土防冻剂JC 475-2004 7混凝土膨胀剂JC 476-2001 GB 23439-2009（2010.3.1实施） 8喷射混凝土用速凝剂JC 477-2005 9聚羧酸系高性能减水剂JG/T 223-2007 10混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂JC/T1011-2006,11钢筋混凝土阻锈剂JT/T 537- 2004 12水泥砂浆防冻剂报批稿 13混凝土外加剂应用技术规范GB 50119-2003（修订中） 14补偿收缩混凝土应用技术规范JGJ/T178-2009(12.1实施） 15高强高性能混凝土用矿物外加剂GB/T 18736-2002 16混凝土外加剂中释放氨的限量GB 18588 17民用建筑工程室内环境污染控制规范GB 50325 18公路工程混凝土外加剂JT/T 523-2004 19水工混凝土外加剂技术工程DL/T 5100-1999 20 高速铁路客运专线对外加剂的要求,二、混凝土外加剂应用技术,2.1 规范中对外加剂的要求 2.2 外加剂使用注意事项,2.1 规范中对外加剂的要求,外加剂的选择必须通过试验，并检验与水泥的适应性 不同外加剂复合使用时，应进行相容性试验和对混凝土性能的影响试验 外加剂掺量以胶凝材料总量的百分比 环境污染控制和释放氨的限量 ： 民用建筑工程所使用的混凝土外加剂氨的释放量不应大于0.10%（质量分数） 外加剂带入混凝土中的总碱限量 ： 外加剂带入混凝土中的碱总量不宜超过1.0kg/m3 掺入混凝土中外加剂氯离子含量的限值（见下页表）,砼中外加剂氯离子含量的限值 （与水泥质量之比%）,混凝土外加剂应用技术规范 GB50119,外加剂的复检与验收,依据工程需要选择订购合适的外加剂 审核外加剂供应方提供的产品检验报告、资格证明（包括营业执照、各种强制认证资料等），并对供应方的质量保证体系、生产供应保障能力等进行评价。 所使用的混凝土外加剂要进行现场复试，合格后方可使用。,外加剂厂应提供得资料： 产品说明书，出厂合格证； 型式检验报告； 碱含量、氯离子含量检验报告； 氨含量、放射性（必要时）检验报告； 产品质量、供货保证性文件（如有需要时； 工程应用实例（如有需要时）。 以上文件中型式检验报告、碱含量、氯离子 含量、氨含量、放射性检验报告，应为由法定质量 监督检验构出具的年度检验报告。,外加剂现场复试项目,外加剂试验用基准水泥,基准水泥： 是检验混凝土外加剂性能的专用水泥，是由符合下列品质指标的硅酸盐水泥熟料与二水石膏共同粉磨而成的42.5强度等级的P.I型硅酸盐水泥。 品质指标： （a） 铝酸三钙（C3A）含量6%8%； （b） 硅酸三钙（C3S）含量55%60%； （c） 游离氧化钙（f-CaO）含量不得超过1.2%； （d） 碱（Na2O+0.658K2O）含量不得超过1.0%； （e） 水泥比表面积（35010）m2/kg。,普通减水剂与高效减水剂,普通减水剂： 高效减水剂： 当掺加木质素类减水剂时，应先做适应性试验。 强调木质素类减水剂适应性差的特点，易引起异常凝结。 普通减水剂一般在低温时早期强度低，并具有一定的缓凝性，所以规定其用于温度5以上环境。高效减水剂宜用于温度0以上环境。,引气剂和引气减水剂,引气剂可改善混凝土和易性、抗冻融性能、抗渗性能、泵送性能及抗侵蚀性能。 加入引气剂的混凝土，由于引入数量众多的微小、封闭气泡，阻断了混凝土内部的孔隙通道，提高了抗渗性能和抗侵蚀性能；气泡的滚珠效应改善了混凝土的流动性和可泵性；提高了混凝土的冻融性能。 引气剂多为表面活性物质，分布于气液界面，使水的表面张力降低、气泡易于形成并稳定。松香热聚物是常用的引气剂品种，其缺陷是气泡直径较大、性能不稳定，与某些减水剂、缓凝剂相容性较差。 引气剂的效果与水泥品种和细度、掺和料种类、骨料粒径和级配、砂率、用水量和坍落度大小、搅拌时间等有关。,粉煤灰会降低引气量,混凝土经运输、浇筑、振捣等，含气量会降低2030%。实际上，新拌混凝土中的含气量也有经时损失问题。 掺加引气剂的混凝土强度会降低，但因为有减水作用，含气量不是很高时，基本可以弥补其所带来的强度降低。但生产高强混凝土时需特别注意。 适用于抗冻、抗渗、抗硫酸盐混凝土，泌水严重的混凝土、贫混凝土，轻骨料混凝土等。不适用于蒸养和预应力混凝土。必要时，应经试验确定。,界面活性作用 吸附在颗粒表面，降低界面能。 起泡作用 在混凝土中引入大量微小、封闭的气孔。 气泡的稳定性 引入混凝土中的气泡能保持形态，含气量相对稳定。,引气剂的作用机理,缓凝剂及缓凝减水剂,缓凝剂适用于温度5以上的环境，可用于大体积混凝土、碾压混凝土、高温季节浇筑的混凝土、大面积混凝土、自流平免振混凝土、滑模施工混凝土、较长时间停留或运输的混凝土等。 部分品种会影响混凝土的和易性，易产生泌水等。如柠檬酸、酒石酸盐等。尤其是对水灰比大、用水量大的贫混凝土。,缓凝剂过量有可能急凝。,缓凝时间因缓凝剂品种、掺量、温度、水泥品种、配合比等不同而变化。部分缓凝剂对温度特别敏感，低温时缓凝时间长，温度较高时缓凝作用减弱甚至丧失。因此，使用缓凝剂时，必须根据条件变化进行调整。 使用缓凝剂的混凝土早期强度较低，但只要掺量不过分多，混凝土的后期强度不受影响，可能会有所提高。由于缓凝剂的存在，水泥水化产物以较低的扩散和沉积速率形成，混凝土结构更加致密，水化产物在混凝土孔隙中分布更加均匀，混凝土强度更高。工程中有混凝土一天甚至更长时间不凝的现象，此时应理智判断。如果拆除将造成很大浪费。,早强剂和早强减水剂,早强剂分为无机物和有机物两大类，或为两者的复合物。 无机物主要为盐类，如：氯盐、亚硝酸盐、硫酸盐等。有机物主要为三乙醇胺、甲酸盐、乙酸盐、尿素等。 早强剂适用于蒸养混凝土及常温和最低温度不低于-5环境和有早强要求的混凝土，炎热环境和大体积混凝土不宜使用早强剂。严禁使用对人体有危害和造成环境污染的化学品作为早强剂。 多数早强剂对混凝土的后期强度、收缩等会带来不利影响。一般情况，早期强度提高越多，后期强度降低越大。,三乙醇胺在掺量0.05%以下时，初凝时间略有延迟，但在掺量0.10.3%时，可使水泥快凝。,混凝土防冻剂,防冻剂的种类：有机化合物类、有机化合物与无机物复合类、复合型。 限制使用有对人体有危害和造成环境污染成分的防冻剂，如释放氨气！ 含亚硝酸盐、碳酸盐的防冻剂严禁用于预应力混凝土结构，主要是此类成分会引起应力腐蚀和晶格腐蚀,掺防冻剂混凝土对施工的要求,防冻剂的规定温度为按混凝土防冻剂JC475规定的试验条件成型的试件，在恒负温条件下养护。施工使用的最低气温可比规定温度低5。 浇筑完毕后及时用塑料薄膜和保温材料覆盖养护，认为使用防冻剂后混凝土不需要保温养护是错误的。 在负温条件下（GB50204日平均气温低于5）不得浇水。 初期养护温度不得低于规定温度，防止混凝土受冻。 当混凝土温度降到规定温度时，混凝土强度必须达到受冻临界强度。最低气温分别不低于-10 、-15 、-20时，混凝土的受冻临界强度分别为3.5、4.0、5.0MPa。 拆模后混凝土的表面温度与环境温度之差大于20时，应采用保温养护。,混凝土膨胀剂,常用品种主要有硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化钙类。前两类膨胀剂不得用于长期处于80的工程；氧化钙类不得用于海水或侵蚀性水的工程。 主要应用于补偿收缩混凝土、灌浆用膨胀砂浆、自应力混凝土等。 选用膨胀剂品种及掺量时，务必按照混凝土所处的条件和要求而定。 不得用于硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥。,掺膨胀剂混凝土的设计要求,补偿收缩混凝土应在限制条件下使用，构造筋对有效膨胀能的利用和分散收缩应力集中有重要作用，不同的结构应采取相应的配筋和分缝。 在图纸中明确注明所要求的养护条件和限制膨胀率。 墙体水平构造配筋率宜大于0.4%，水平筋的间距宜小于150mm，采取细而密的配筋原则。宜在墙体中部设一道水平暗梁，可大大减少裂缝的出现。 在结构口洞、变截面部位应适量增加附加筋。 墙体与柱子的刚度和配筋率差别较大，容易在墙体出现竖向裂缝，应在柱子与墙体相连部位插入15002000mm的加强钢筋，插入柱子200300mm，同时将配筋率提高10%15，利于避免裂缝的出现。,掺膨胀剂混凝土的施工要求,浇筑过程中不得中断（超过混凝土初凝）。 混凝土终凝前，应采用机械或人工多次抹压，防止表面沉缩裂缝的产生。（膨胀剂解决不了塑性收缩裂缝的！） 掺膨胀剂的混凝土要特别注意养护，膨胀剂反应需要大量水，湿养护14d以上，才能发挥混凝土的膨胀效应。 水平结构宜采用蓄水养护或用湿麻袋覆盖，并浇水养护，保持混凝土湿润14d以上。 墙体等不易保水的结构，宜从顶部喷淋，拆模时间不宜少于3d ,拆模后用湿麻袋或塑料膜覆盖，保持混凝土湿润14d以上。 冬季施工时，混凝土浇筑完毕应立即用塑料薄膜和保温材料覆盖，养护不应少于14d，墙体带模养护不宜少于7d。,使用膨胀剂的几个误区,使用膨胀剂时不考虑原材料、配合比、结构形式及配筋状况等，这样无法达到预期目的。 绝大多数设计人员在图纸上只注明“采用掺膨胀剂的补偿收缩混凝土、强度等级、抗渗等级”，而不要求养护条件和混凝土的限制膨胀率。 多数设计人员在使用膨胀剂时，并没有与膨胀剂相结合进行构造配筋。 施工中对掺膨胀剂混凝土的养护措施不够，造成混凝土开裂更为严重。,掺膨胀剂的钢筋混凝土水养14d，限制膨胀率 0.015%，在结构中建立的预压应力大于0.2MPa,混凝土泵送剂,掺加泵送剂的砼粘聚性好、和易性、可泵性好，不离析、泌水。 在泵送剂组成中，减水剂作用为增大混凝土坍落度，缓凝剂作用为保持混凝土坍落度和流动性，引气剂作用为增加混凝土的柔软性、和易性，减少泌水，改善可泵性。 泵送混凝土的砂率宜为35%45%，胶凝材料用量不宜小于300kg/m3。砂子宜选用中砂，且其中0.315mm以下的细颗粒含量为1530%，0.160mm以下的细颗粒含量不宜小于5%。 石子粒径要小，不宜超过40mm，泵送高度超过50m时，碎石和卵石的最大粒径分别不宜超过25mm、30mm；骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1/3，卵石不宜大于2/5。,配制强度较高的混凝土时宜选用粗砂,防水剂,防水剂主要有四类，无机化合物类、有机化合物类、混合物类和复合类。 防水剂主要用于有防水、抗渗要求的混凝土工程。 无机化合物类和混合物类防水剂含有氯盐成分时，早期效果较好，但后期混凝土收缩大、易引起钢筋锈蚀，防水效果不大。含氯盐的防水剂可用于素混凝土、钢筋混凝土，严禁用于预应力混凝土。 有机类防水剂主要是一些憎水性表面活性剂，防水效果好，但应注意其对混凝土强度的影响。,防水混凝土,防水混凝土优先选用普通硅酸盐水泥。 有些有机防水剂掺加量大时，会带入大量气泡，反而影响强度和防水效果。 防水剂的使用效果与早期养护条件关系密切，混凝土的不透水性随着养护龄期而增加。尤其是最初7d必须进行严格的养护，不能采用间歇养护，一旦混凝土干燥，将不能轻易将其再次湿润。,速凝剂,主要用于喷射混凝土和快速抢修工程。 使用前应进行试验，保证所用的材料满足要求 速凝剂对混凝土的后期强度影响较大，应选用与水泥适应性好、28d强度损失小、低掺量的品种。 喷射混凝土施工时应注意防护和人身安全。,矿物掺合料的选用,矿物掺合料具有如下作用： 填充骨料的间隙及形成润滑膜； 消纳氢氧化钙，改善过渡区（火山灰反应），同时生成具有胶凝性产物； 对水泥的分散作用，降低水胶比，改善水泥在低水胶比下的水化环境； 延缓初期水化速率，形成低水胶比、大水灰比的有利环境 降低温升，改善徐变能力，减小早期形成热裂缝的危险。,2.2 外加剂使用中注意的问题,GB8076-2008应用外加剂主要注意事项,外加剂的使用效果受多种因素的影响，因此，选用外加剂应特别予以注意： 1.外加剂的品种应根据工程设计与施工要求选择。应使用工程原材料，通过试验及技术经济比较后确定。 2.几种外加剂复合使用时，应注意不同品种外加剂之间的相容性及对混凝土性能的影响。使用前应进行试验，满足要求后，方可使用。如，聚羧酸系与萘系不宜复合使用。,3.严禁使用对人体产生危害，对环境产生污染的外加剂。用户应注意工厂提供的混凝土外加剂安全防护措施的有关资料，并遵照执行。 4.对钢筋混凝土和有耐久性要求的混凝土，应按照有关标准规定严格控制混凝土中氯离子含量和碱的数量。混凝土中氯离子含量和总碱量是指其各种原材料所含氯离子和碱含量之和。 5.由于聚羧酸系高性能减水剂的掺加量对其性能影响较大，用户应注意按照准确计量。,总之：,认真做好外加剂的对比选定工作。尽可能选正宗大厂的产品 使用任何外加剂前都应进行相应的试验，确保能达到或满足预期的要求。 验证外加剂与水泥（包括掺和料）之间的适应性。 任何两种及以上的外加剂共同使用时，必须进行相容性试验，避免想当然的做法。 理解各种外加剂的作用，根据砼性能要求正确使用外加剂 每种外加剂都有其适用范围和合理掺量，使用范围不当、掺量过大或过小都有可能产生不可预计的结果。,3.1 水泥与外加剂相容性的定义 3.2 水泥与外加剂相容性不好的表现 3.3 水泥与外加剂相容性的影响因素 3.4 改善水泥与外加剂相容性的措施,三、水泥与外加剂的相容性,3.1 水泥与外加剂相容性的定义,关于标准中相容性术语问题-适应性和相容性？ 适应性指的是两个独立的个体之间的关系, 最终的结果是一方被征服或逃避, 而另一方丝毫没有变化; 而相容性指的是两个独立的个体形成一个整体之后的关系, 最终的结果是一损俱损、一荣俱荣。 当水泥和减水剂加水搅拌后, 两者就形成了一个不可分割的整体, 两者相互努力的结果就是拌和物的性能好还是坏, 没有哪一方被征服, 也没有哪一方逃避。因此, 两者的关系应该叫相容性, 而非适应性。,从实际应用来考虑，以在外加剂和水泥系统中，某一水泥掺入某种功能性外加剂能否达到预期的效果（包括所有要求的性能）来表征是否适应 最直观：应进行混凝土试验，通过新拌混凝土的坍落度及坍落度损失、保水性、粘聚性等及硬化混凝土的强度和耐久性来综合评定 最快捷：水泥净浆流动度及损失来判定；胶砂的减水率或流动度来判定。GB50119-2003方法时会出现误判！,基准减水剂 水泥与减水剂相容性试验方法 JC/T1083-2008,在GB8076 中规定了基准水泥, 用以评价减水剂的质量。要评价水泥, 必须固定减水剂, 确定评价基准和尺度, 才能进行横向比较。 基于减水剂的技术、生产和使用现状, 选择了占市场80%以上的萘系减水剂作为基准减水剂 在规定基准减水剂的同时, 为了提高标准的可操作性和降低试验成本, 本标准不排除标准使用方自己选择评价基准( 但必须均匀、稳定) , 用以控制和考核水泥质量的稳定性。但进行横向对比和处理质量纠纷时, 必须采用标准规定的基准减水剂,JC/T1083-2008 水泥与减水剂相容性的评价参数及基准点：,作为评价水泥与减水剂相容性的参数：流动性、饱和掺量和经时损失3个参数。 不同的水泥具有不同的饱和掺量点; 不同的水泥在饱和掺量点时的Marsh 时间和经时损失不同; 不同的水泥在减水剂掺量相同时Marsh 时间和经时损失不同。 水泥浆体的流动性和经时损失率在减水剂饱和掺量点之后趋于稳定。经试验, 大多数水泥的饱和掺量点小于0.8%, 个别的大于0.8%, 因此选择了0.8%的减水剂掺量作为水泥浆体的流动性和经时损失率的评价基准点。,当高效减水剂和水泥的相容性好时，在饱和点以上再增加高效减水剂的掺量，可使混凝土坍落度在长时间保持不损失； 当高效减水剂和水泥的适应性不好时，在饱和点以上再增加高效减水剂的掺量，会导致混凝土泌水和离析。外加剂在推荐掺量条件下，砂、石、水等原材料均合格时，外加剂(减水剂、泵送剂等)的实际减水率明显低于用基准水泥的检测值，混凝土拌合物初始流动性很差，初始坍落度明显达不到设计要求。,3.2 水泥与外加剂相容性不好的表现,异常凝结,适应性差 （工作性能）,初始坍落度小,坍落度损失快,异常板结扒底,3.3 水泥与外加剂相容性的影响因素,水泥掺合料 外加剂 环境 人为因素,水泥,影响适应性因素,外加剂,环境,人为（试验）,水泥生产常用的混合材,矿渣、粉煤灰、石灰石粉、沸石、煤矸石、煤渣、炉渣、火山灰、硅锰渣、磷矿渣、增钙液态渣、硫酸铝渣、赤泥、部分金属尾矿等 沸石、硫酸铝渣等具有极大的内比表面积 如炉渣、煤矸石不仅含有碳，而且呈多孔结构，吸附性强，与外加剂的适应性差。,水泥生产用的调凝剂,二水石膏、半水石膏、硬石膏、工业废石膏（氟石膏、磷石膏等） 乳酸渣、柠檬酸渣、电石渣、硫渣、电解锰渣替代石膏 石膏用于调节水泥的凝结时间及硬化速度，石膏的不同形态溶解度也不一样。半水石膏会迅速反应，而且消耗大量水。 外加剂对不同形态石膏的溶解度也有不同的影响。一些外加剂如糖钙、木钙等与硬石膏同用，会降低硬石膏的溶解度，使水泥因缺少调凝成份而产生速凝等异常凝结。,水泥助磨剂,具有对水泥助磨、增强、活性激发、调凝、安定、改善水泥性能等多种功能 常用的有：油酸、硬脂酸、三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、乙二醇胺、木钙、多聚磷酸盐等，一般是一些含有极性基团如：羟基、胺基、羧基、羰基、及混合基等具有强的吸附和分散能力的表面活性剂。,化学成分矿物组成,Al2O3的量差别大；4.5712.45 Al2O3/ SO3：1.74.7，对水泥的性能影响大 如果 SO3过少，造成“缺硫” ，将严重影响外加剂与水泥的适应性，这时加入可溶性Na2SO4，能够提高其与外加剂的适应性 。 水泥主要矿物对高效减水剂的吸附能力不同C3AC4AFC3SC2S ；C3A与水接触后立即溶解，并且很快在过饱和溶液中形成六方板状水化物，接着转变为更为稳定的C3AH6 水泥厂为提高水泥的早期强度而增加C3A与C4AF 的含量,碱含量在0.50.8内，可认为不会影响外加剂与水泥的适应性。 从流变性的角度考虑，水泥存在一个最佳的可溶碱含量。现今一些水泥中的可溶碱含量达不到该最佳值，销售出去的水泥中可溶碱含量不必要地过分低。 高含碱量则会加速水泥的早期水比速率，导致需水量增大，塑性效果变差。粉煤灰、矿粉的掺入能够与水泥的水化产物Ca(OH)2发生二次反应,降低混凝土的碱度,使外加剂与水泥的适应性有所改善。,水泥S03与碱含量的影响 据资料介绍，水泥中S03和碱含量对水泥与减水剂的适应性有较大的影响，水泥的塑化度 (S03 (1.29Na20+O.85K20)越大，混凝土坍落度损失越小，与减水剂的适应性越好，反之则较差。 矿化剂含量的影响 采用石膏一萤石复合矿化剂煅烧熟料，当CaF2含量偏高而S03含量不足时，易生成快凝矿物氟铝酸钙，使水泥凝结异常，与减水剂的适应性较差。,水泥细度,水泥温度,水泥（新鲜P.O42.5R）温度对净浆流动度的影响,水泥温度,制成时间短的水泥有时温度较高，水泥-外加剂-水体系的熵值大，水泥水化速度较快，其与减水剂的适应性会降低，表现出减水剂的减水率低，混凝土的坍落度损失会增大。一般来说，当水泥温度小于50时对减水剂的塑化效果影响不大，而当水泥温度超过75时对减水剂的塑化效果降低明显。当水泥温度更高时，可能会造成二水石膏脱水变成半水石膏或无水石膏，使减水剂与水泥的适应性明显变差。,水泥的新鲜度陈放时间,出磨时间短的水泥： 1.由于粉磨时产生的电荷，颗粒间相互吸附、凝聚的能力较强; 2.新鲜水泥的正电性强，吸附阴离子型表面活性剂多; 3.新鲜水泥干燥度高，早期水化快、水化时发热量大，所以需水量大。 因此表现出减水剂减水率低，混凝土的坍落度损失快的现象，与减水剂的适应性较差。,水泥厂家的稳定性,同一水泥生产厂家，不同时期的水泥的性能差别较大。有的水泥生产厂生产熟料的原材料不够稳定，有的混合材不稳定，而有的水泥生产厂只是一粉磨站，由于各方面的原因使熟料的来源不固定，自已根本左右不了水泥的性能。,同一品牌而不同生产厂家,水泥集团往往有多家水泥生产厂，生产的水泥为一个品牌，水泥的性能有时相差很大 同一品牌不同产地的P.O42.5的净浆试验,不同厂家、不同水泥强度等级,不同水泥强度等级对净浆流动度的影响,不同厂家、不同水泥强度等级,不同的水泥强度等级是如何影响净浆流动度？是否有一定的规律？ 不同厂家的水泥，各种因素对水泥与外加剂适应性的影响的程度不同。如表A厂随水泥强度等级的提高，净浆流动度初始值逐渐减小，并且损失也快；而B厂则有相反的试验结果。 可能由于A厂掺加的混合材和外加剂的适应性较好，影响水泥净浆流动度的主要因素是水泥熟料；而B厂掺加的混合材和外加剂的适应性不好，并且混合材较水泥熟料对净浆流动度的影响大。,30min吸附量与萘系高效减水剂浓度的关系（纵坐标ns表示吸附量，横坐标C表示高效减水剂浓度）,0,2,4,6,8,10,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,n,s,(mg/g),C(mg/g),基准水泥,P.052.5,P.O32.5,P.O42.5,上图可见，同一品牌的不同强度等级水泥（同上表A厂），水泥强度等级愈高，吸附的高效减水剂数量愈多，起分散作用的有效高效减水剂数量愈少，其净浆流动度愈小； 而且P.O32.5R水泥吸附的高效减水剂少，起分散作用的有效高效减水剂多，所以P.O32.5R水泥更容易泌水。这一点从水泥化学成分分析中是看不出来的，这主要是由于水泥强度等级越高，其活性也越高；活性越高吸附的高效减水剂数量也就越多，净浆流动性也越差。,不同产地的同一水泥强度等级 (萘系减水剂0.75),不同厂家的水泥“吃”外加剂的量比较 可见：水泥净浆不能很好反映水泥与外加剂的适应性；水泥净浆和混凝土不完全一致,化学外加剂,外加剂方面，如减水剂分子结构、极性基团种类、非极性基团种类、平均分子量及分子量分布、聚合度、杂质含量等 外加剂种类、复合技术、组分 不同厂家生产工艺、技术水平、质量管理水平不一样,产品必然有差异,不同品种高效减水剂对净浆流动度的影响（新出厂P.O42.5）,不同系列高效减水剂掺量对同种水泥的净浆流动度影响 可见，氨基磺酸盐和新型三聚氰胺高效减水剂对水泥的饱和掺量均比萘系高效减水剂的掺量小。,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,90,120,150,180,210,240,270,fluidity(mm),dosage of admixture(%),MS,AS,GNS,复合型外加剂,不同外加剂组成对混凝土坍落度的影响,不同减水剂复配的泵送剂对砼（P.O42.5配）坍落度的影响,复合型混凝土外加剂的各组分对混凝土坍落度及其损失影响差别较大，本试验所用水泥配制的混凝土来选择泵送剂的配方，表中的试验结果知，对坍落度及其损失影响最大的是减水剂组分A，配方组成可考虑A2B3C2。同时可看出，复合型外加剂较单掺萘系减水剂具有更好的性能。 由表可看出，不同组成的泵送剂对混凝土的坍落度及其损失具有不同的影响，同一泵送剂对不同水泥的影响也较大。,缓凝组分、保坍组分,不同缓凝剂对混凝土坍落度的影响 （山水P.O42.5，混凝土配合比：C=450/m3；W/C=0.4 ）,混凝土泵送剂组成中的缓凝、保塑组分对混凝土坍落度及其损失的影响很大。由表可见，不同缓凝保塑组分、同一缓凝保塑组分的不同掺量对混凝土坍落度及其损失都会有不同的影响。,膨胀剂、掺和料、纤维,不同掺和料对混凝土坍落度的影响 优质的粉煤灰和矿渣微粉可减小坍落度损失；NC-P膨胀剂能减小混凝土的坍落度损失，而市场的混凝土膨胀剂往往会使混凝土坍落度损失增大！掺加聚丙烯纤维，减水剂的用量要增加20以上。,骨料的影响,骨料的含泥量、泥块含量大，大量的粘土细粒会吸收更多的水份,消耗更多外加剂，使新拌混凝土和易性变差，容易离析,坍落度损失大，还影响混凝土强度; 骨料的级配不良，特别的缺少中间粒级的骨料，也容易造成混凝土离析，和易性不好。,混凝土的制备-试验方法、生产,外加剂掺加量计算方法 一味追求“好的外加剂”不考虑混凝土等级等各方面要求，不去按混凝土性能进行混凝土配合比设计，不去考虑正确、合理分配各方利益； 混凝土外加剂不是万能的！不能正确分析和处理影响混凝土性能的各方面因素，一切问题由混凝土外加剂厂解决； 混凝土外加剂生产厂不合理的竞争。,选择外加剂,根据施工现场条件和现场使用的材料来评定外加剂对混凝土性能的影响； 检查每批产品的匀质性和稳定性； 生产厂家提供的资料是否符合试配检验结果。,外加剂的添加顺序,如何很好地解决商品混凝土坍落度经时损失非常重要 泵送剂的分次掺加或后掺法，是非常有效的方法，在浇灌混凝土前掺入部分泵送剂能很好地体现出后掺法的效果，实际上，这种方法是避开了经时损失；同时还能节约外加剂用量。这种掺加方法有很多优点，但实施有点难度，不被重视。 聚羧酸系高性能减水剂由于添加量少，对掺量特别敏感，二次添加，混凝土的工作性能不宜控制。,砼制备、试验影响外外加剂的选择,试验材料,试验方法,试验设备,配合比设计,试验材料量,坍损试验动/静,混凝土配合比设计 影响外加剂的掺加量,砂率-砂中泥块、细石 水灰比-水胶比 浆固比-浆体体积率 单位用水量 假定容重,试验验收泵送剂,试验方法-混凝土、净浆、砂浆 试验材料-基准水泥、工程用水泥、试验室常用水泥 混凝土配合比-试验室常用(固定）、工程用 人工还是机械拌制 试验设备 是否涮盘 一次试验用混凝土量 测坍落度损失的方法（动态静态）与条件 试验室试验结果与搅拌楼生产的区别,3.4 适应性不好的控制措施,混凝土外加剂与水泥的适应性问题，是个错综复杂的问题，但也是一个必须了解和基本掌握的问题。预防和处理混凝土出现外加剂与水泥的适应性问题，首先要从混凝土原材料入手。原材料的选择不当，均会给施工带来问题，增加费用，甚至造成工程事故，所以混凝土公司应该以实验为基础慎重科学地选择使用材料。,适应性差,适应性好,砼公司,外加剂厂,合理配合比,稳定的水泥,稳定的外加剂,水泥厂,适应性不好的控制措施,混凝土制备者不能只注重节省费用，而无视水泥、掺合料对外加剂掺量的实际需求，只管强调传统观念上或自己习惯的水泥或掺合料固定值，对外加剂提出过分的要求； 水泥厂、外加剂厂与混凝土制备单位应携手解决； 实际工程中，水泥与外加剂的适应性要试验，正确地选择水泥、掺合料和外加剂，并确定最优配合比。施工中，水泥厂和外加剂厂应提供质量稳定的产品。如果某批水泥或外加剂出现了不相适应性问题，应立即配合分析和查找原因，以寻求有效的对策； 夏季施工也应避开高温风大的中午时段,对原材料进行降温处理 。,相容性不好的控制措施水泥公司,不同水泥企业，由于各自装备、工艺条件、技术水平的不同，即使是同品种、同等级的水泥，其特性也不一样，甚至差异悬殊，因此水泥与外加剂相容性区别很大。混凝土公司应根据水泥的变化进行必要的试验研究工作，并在试验基础上，合理选择水泥和外加剂。水泥生产企业也应站在更高的角度上，在保证出厂水泥各项指标满足国标的前提下，确保各项指标的稳定，使外加剂更好地适应水泥变化的脚步。,适应性不好的控制措施混凝土公司,混凝土公司尽量避免如下现象： 水泥供应不及时，临时改换了水泥 临时更换掺和料、膨胀剂 泵送剂供应不及时，临时改换了泵送剂 不同外加剂厂家的产品被放入同一储存灌中 使用不过筛而含有大量泥块的骨料 错把粉煤灰、矿粉等当成水泥使用,改善适应性的措施,适当增加外加剂掺量 掺量一定时，调整外加剂配方，科学设计泵送剂 复配外加剂时，正确选用高效减水剂的品种、掺量；正确选用有机、无机缓凝剂、保塑剂等组分 调整混凝土配比，合理科学设计混凝土配合比 提高混凝土拌和物的初始坍落度 条件许可时可以采用外加剂分次或后加法 如果确信坍落度损失快是由于水泥浆中“缺硫”引起的，可通过适当“增硫法”，即适当增加外加剂中硫酸盐含量的方法， 这是使用低浓萘系高效减水剂较高浓更有效。,4.1聚羧酸系高性能减水剂的定义 4.2聚羧酸系高性能减水剂的技术性能 4.3聚羧酸系高性能减水剂在应用中的技术特点 4.4使用时应注意的问题,四、聚羧酸系高性能减水剂的应用技术,国外自20世纪90年代就开始使用聚羧酸系高性能减水剂，日本现在的用量占减水剂用量的70%左右。 近年来，我国经济高速发展，尤其是建筑业规模和增长速度遥遥领先于世界其他各国。国家诸多重大或重点工程相继开工、竣工并投入使用。如高速铁路客运专线、跨海大桥、三峡水利工程、核电站、南水北调工程等。采用聚羧酸系高性能减水剂配制的高性能混凝土，聚羧酸系高性能减水剂的应用技术越来越受到重视。 聚羧酸类高性能减水剂从分子结构、作 用原理和在混凝土中的表现行为与传统减水剂有很大区别，正确认识和合理使用是推广聚羧酸系高性能减水剂应用的重要环节。,4.1 聚羧酸系高性能减水剂的定义,JG/T 223-2007：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、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂。 聚羧酸系高性能减水剂，含碱量低，无氯，清洁环保，掺加量小，高减水率，新拌混凝土保坍能力好，硬化混凝土收缩小，适合配制高性能混凝土； 聚羧酸系高性能减水剂具有系列化的含义。根据所采用的含有羧基的不饱和单体不同，不同单体的组合方式不同，或者合成的技术路线不同，可以得到多种具有不同结构和性能特点的聚羧酸类减水剂。,GB8076-2008,早强型、标准型、缓凝型高性能减水剂可由分子设计引入不同功能团而生产，也可掺入不同组分复配而成。 主要特点：掺量低，减水率高；混凝土拌合物工作性及工作性保持性好；外加剂中氯离子和碱含量较低；用其配制的混凝土收缩率较小，可改善混凝土的体积稳定性和耐久性；对水泥的适应性较好；生产和使用过程中不污染环境，是环保型的外加剂。 和其它减水剂相比，在配制高强混凝土和高耐久性能混凝土时，具有明显的技术优势和较高的性价比。,聚羧酸类减水剂是一种分子结构为含羧基接枝共聚物的表面活性剂，在混凝土中有很高而又相对持久的减水作用。分子 结构特征都形成“梳 状”或“树枝状”支链结构，所不同的是主链和支链的长短，刚度、形态、极性等不同。 萘系减水剂是形成吸附层（双电层），从而使颗粒表面静电斥力增加而达到分散效果。聚羧酸类减水剂进入 水泥水体系中行为要复杂得多：它的主链和支链都有选择性的吸附；不同基团可能形成强弱不同的双电层使颗粒相斥；吸附后在颗粒表面形 成 立体的大分子层，以位阻效应使颗粒难以团聚。多数专家认为位阻效应是聚羧酸减水剂持久分散水泥颗粒的主要作用。,聚羧酸系高效减水剂,4.2 聚羧酸系高性能减水剂的技术性能,聚羧酸系高性能减水剂JG/T 223-2007,聚羧酸系高性能减水剂化学性能指标JG/T 223-2007,GB 8076-2008,铁道部高速铁路,4.3 应用中的技术特点,1.混凝土减水率与净浆减水率和砂浆减水率关系不密切 2.混凝土坍落度保持性与净浆流动度保持性关系不密切。试验发现：净浆流动度1-2h不损失，而混凝土坍落度损失却很快；混凝土坍落度保持好，而净浆流动度损失快。 3.混凝土抗压强度比与减水剂的减水率之间的关系不密切 4.减水增强效果对混凝土原材料和配合比的依赖性大。影响减水率：集料的颗粒级配、含泥量、砂率、搅拌工艺 5.减水效果对减水剂掺量的依赖性很大 6.所配制的混凝土拌合物的性能对用水量十分敏感,7.所配制的混凝土和易性同时依赖于减水剂掺量和用水量。减水剂掺量多，混凝土和易性差，离析、扒底，稍减少点减水剂，同时增加些用水量基本可以解决；但减少减水剂的用量过多，坍落度损失过快！ 8.所配制的大流动性混凝土容易分层离析。 有时只有加增稠组分才能解决。 9.与其它减水剂的相容性很差，甚至无叠加的作用效果。 10.与常用改性组分的相容性较差。如，柠檬酸钠不仅可能起不到缓凝作用，反而有可能促凝。 11.通过其它组分进行改性的手段不多,4.4 使用时应注意的问题,1.应避免聚羧酸减水剂长期储存铁制容器。 2.混凝土试拌。混凝土配合比如果不是混凝土公司试验设计的，而是由施工单位提供，那么混凝土公司必须要用自己的材料进行试拌，满足要求方可生产。 3.检验外加剂的样品和送的货是否一样。 4.减水剂与水泥、FA、BSF等原材料的相容性问题：工作性差、引不进气等。,5.聚羧酸高性能减水剂与其它减水剂的相容性问题。聚羧酸减水剂要有独立的储存装置、管道、计量装置。如:严禁和萘系减水剂混用。不能同时用聚羧酸减水剂和萘系减水剂，在同一时间，采用同一生产线生产混凝土。更换外加剂时，混凝土搅拌机、运输车等都要清洗。 6.聚羧酸减水剂的掺量问题。由于减水率高，掺加量小，因此对掺量非常敏感。注意计量要准确。 7.充分认识聚羧酸高性能减水剂的引气问题。要控制混凝土的含气量，聚羧酸减水剂配制高性能混凝土，往往有含气量的要求，同时要知道含气量的经时损失情况。,8.要严格控制砂的含泥量。聚羧酸减水剂对砂的含泥特别敏感！一般不要超过2%，否则影响很大，当超过5%时，减水剂的量增加就会太多，甚至要成倍增加！ 9.要严格控制碎石的质量。粒径、级配，合理选择各种单粒级的比例。小石子太多也会造成混凝土的和易性不好 10.新拌混凝土的工作性能不好，砂率的调整至关重要，有时是由于砂率太大。 11.混凝土搅拌方式和搅拌时间的影响，易对减水剂误判！ 12.混凝土坍落度滞后现象。外加剂本身因素、水泥、搅拌时间不够、环境温度、人为（运输车内有水）。 13.充分利用不同品种聚羧酸减水剂（如：早强型、缓凝型、保坍型等）为工程服务。,第二部分：外加剂的复配技术,一、混凝土外加剂复配技术特点 二、主要复合型外加剂产品 三、聚羧酸系高性能减水剂的复配技术,1.混凝土外加剂复配技术特点,基本组成：复合外加剂=基础材料+辅助材料 辅助材料在外加剂的性能调节过程中发挥重要作用； 复合产品应该具有良好的稳定性。液体不得有分层沉淀、析晶现象。如：亚硝酸钙与低浓萘系减水剂可生成硫酸钙沉淀，使液体外加剂沉淀分层现象，但粉状无此担忧。 某些可溶性钙盐和聚羧酸系减水剂复合，也会出现浑浊、沉淀分层现象。 复合产品应该具有良好的叠加效应，使其具有更加优异的技术性能，也就是使某些性能得到改善或者提高 。,优点： 复合产品具有多功能。通过复合技术，只加一种外加剂，可同时满足工程中实际需要的多种功能； 使用时，减少计量误差 一个外加剂生产厂家，可减少由外加剂引起的混凝土质量问题的争议 可相对较易解决外加剂与水泥的相容性问题 最大的缺点：由于一旦形成一种产品，各种功能作用只能通过调整外加剂产品的掺加量来解决，但这有时会是很难的！比如，当为了满足减水率的要求，就必须要增大掺量，当掺加量过大，又可能会使混凝土过于缓凝。,2. 主要复合型外加剂产品,缓凝高效减水剂：由缓凝剂与高效减水剂复合而成 引气减水剂：引气剂与减水剂复合而成 早强减水剂：早强剂与减水剂复合而成 泵送剂：减水剂、缓凝剂、引气剂、防冻剂等复合而成，包括普通泵送剂、缓凝泵送剂、防冻泵送剂等 复合型防冻剂：以防冻组分与早强、引气、减水等组分复合而成 复合型防水剂：防水组分与引气、减水、调凝等组分复合而成 复合阻锈剂：阻锈剂与减水等组分复合而成,3. 聚羧酸系高性能减水剂复配技术,外加剂的母液的品种多，要清楚母液的技术特点； 要研究不同母液与水泥的相容性问题； 聚羧酸系减水剂与其它组分复配时具有较强的选择性，聚羧酸系减水剂与其它外加剂的相容性比传统的萘系减水剂差； 与引气剂、消泡剂的复配问题； 十二烷基硫磺酸钠（K-12）,与其它减水剂复配问题：与萘系几乎不能相容，也不宜与氨基磺酸盐系、密胺系复配，与脂肪族可以有条件地复配；可以与木质素类减水剂复配使用，但叠加效应也不好。 与缓凝剂的复配问题：不同品种的聚羧酸减水剂与缓凝剂的复配效果不尽一致，复配后的产品对净浆流动度及其保持性和对混凝土坍落度及其保持性的影响也不尽一致。有的传统缓凝剂与聚羧酸系减水剂很不适应，如柠檬酸钠，不仅可能起不到缓凝作用，反而有可能促凝。 相容性较好的缓凝组分还是葡萄糖酸钠。 与纤维素醚的复配问题：有时为了解决新拌混凝土的泌水问题，需要与黏度调节剂复合使用，有时会出现粘性消失和析出现象。,第三部分、实际问题举例,某混凝土搅拌站给一超长混凝土结构工程供应混凝土，明确要求混凝土具有膨胀功能，提出应该掺加膨胀剂。由于混凝土公司过分考虑经济利益，同时听信了外加剂业务员的话，选择了液体膨胀剂，掺加量为5。 工程地下室防水墙板长60多米，施工技术方案采用超长无缝施工技术，混凝土连续浇筑。结果混凝土墙出现了很多裂缝。,外加剂的选