混凝土外加剂之减水剂

毕业设计 论文 题目 题目 混凝土外加剂 减水剂 混凝土外加剂 减水剂 系系 别 别 专业年级 专业年级 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 评评 阅阅 人 人 年年 月月 日日 1 目录目录 一 混凝土外加剂的定义与在我国的应用 1 二 混凝土外加剂的种类 1 三 推广应用混凝土外加剂的意义 5 四 使用外加剂应注意的事 项 6 五 结 语 7 2 一 混凝土外加剂的定义与在我国的应用 在混凝土 砂浆或净浆的制备过程中 掺人不超过水泥用量 5 特殊情况除外 能对混 凝土 砂浆或净浆的正常性能要求而改性的一种产品 称为混凝土外加剂 自上个世纪 30 年代美国开始使用引气剂 混凝土外加剂至今已经有 70 多年的历史了 从 20 世纪 60 年代 日本和西德研制成功高效减水剂以来 外加剂进入了迅速发展的时代 现在 在发达国家使用 外加剂的混凝土占混凝土总量的 70 80 有些已达到 100 外加剂已成为混凝土材料不 可缺少的组成部分 我国外加剂的研究和应用较国外晚 从 20 世纪 50 年代才开始研制木质素类的减水剂 并 用于大型水库的大体积混凝土 以后由于某些原因停滞多年 直到 70 年代后 外加剂的科研 生产和应用才取得较大进展 特别是 1982 年和 1986 年分别成立了混凝土外加剂学会和混 凝土外加剂协会后 我国的混凝土外加剂得到了进一步的加速发展 使用外加剂的混凝土量占 混凝土总量的比率从 5 增长到近 40 近年来 我国外加剂行业的科研队伍不断发展壮大 生产企业不断增加 新产品不断研制 开发 应用领域不断拓展扩大 砼外加剂行业成为经济建设中一支不可替代的新生力量 与之 同时 外加剂的应用技术也得到了迅速发展 二 混凝土外加剂的种类 根据国家标准混凝土外加剂按其主要功能分为四类 改善新拌混凝土流动性的外加剂 主要包括各种减水剂 引气剂 灌浆剂 泵送剂 等 调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂 主要包括缓凝剂 促凝剂 早强剂等 调节混凝土耐久性的外加剂 主要包括引气剂 防水剂 阻锈剂等 改善混凝土其他性能的外加剂 主要包括引气剂 防水剂 防冻剂 灌浆剂 膨胀 剂等 一 减水剂 根据减水剂 减水及增强能力 分为普通减水剂 又称塑化剂 及高效减水剂 又称超塑化剂 并又分别分为一等品 合格品 按组成材料分为 1 木质素磺酸盐类 木质素系 2 多环芳香族盐类 萘系 3 水溶性树脂磺酸盐类 树脂系 4 复合减水剂 普通减水剂宜用于日最低气温5 以上施工的 混凝土 高效减水剂宜用于日最低 气温 0 以上施工的混凝土 并适用于制备大流动性混凝土 高强混凝土 以及蒸养混 凝土 目前市场上常用的几种减水剂为 萘系高效减水剂 脂肪族高效减水剂 氨基超 速高性能减水剂 减水激发剂 葡萄糖酸钠 木质素磺酸钠 木质素磺酸该 膨胀 剂等 3 聚羧酸系高性能减水剂 聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上最前沿 科技含量最高 应用前景最好 综合 性能最优的一种混凝土超塑化剂 减水剂 聚羧酸系高性能减水剂是羧酸类接枝多元 共聚物与其它有效 助剂的复配产品 经与国内外同类产品性能比较表明 聚羧酸系高 性能减水剂在技术性能指标 性价比方面都达到了当今国际先进水平 1 性能特点 1 掺量低 减水率高 减水率可高达45 2 坍落度轻时损失小 预拌混凝土坍落度损失率1h 小于 5 2h 小于 10 3 增强效果显著 砼 3d 抗压强度提高 50 110 28d 抗压强度提高 40 80 90d 抗压强度提高 30 60 4 混凝土和易性优良 无离析 泌水现象 混凝土外观颜色均一 用于配制 高标号混凝土 时 混凝土粘聚性好且易于搅拌 5 含气量适中 对混凝土弹性模量无不利影响 抗冻耐久性好 6 能降低水泥早期水化热 有利于 大体积混凝土 和夏季施工 7 适应性优良 水泥 掺合料相容性好 温度适应性好 与不同品种水泥和 掺合料具有很好的相容性 解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性差的问题 8 低收缩 可明显降低 混凝土收缩 抗冻融能力和抗碳化能力明显优于 普 通混凝土 显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性 9 碱含量极低 碱含量 0 2 可有效地防止 碱骨料反应 的发生 10 产品稳定性好 长期储存无分层 沉淀现象发生 低温时无结晶析出 11 产品绿色环保 不含甲醛 为环境友好型产品 12 经济效益好 工程综合造价低于使用其它类型产品 同强度条件下可节 省水泥 15 25 2 作用机理 分散作用 水泥加水拌合后 由于水泥 颗粒分子引力的作用 使水泥浆形成絮凝 结构 使 10 30 的拌合水被包裹在水泥颗粒之中 不能参与自由流动和润滑作用 从而影响了 混凝土拌合 物的流动性 当加入减水剂后 由于减水剂分子能定向吸附于 水泥颗粒表面 使水泥颗粒表面带有同一种电荷 通常为负电荷 形成静电排斥作 用 促使水泥颗粒相互分散 絮凝结构破坏 释放出被包裹部分水 参与流动 从而有 效地增加混凝土拌合物的流动性 润滑作用 减水剂中的亲水基极性很强 因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水 分子形成一层稳定的溶剂化水膜 这层水膜具有很好的润滑作用 能有效降低水泥颗粒 间的滑动阻力 从而使 混凝土流动性 进一步提高 空间位阻作用 减水剂结构中具有亲水性的聚醚侧链 伸展于水溶液中 从而在所 吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层 当水泥颗粒靠近时 吸附层 开始重叠 即在水泥颗粒间产生空间位阻作用 重叠越多 空间位阻斥力越大 对水泥 颗粒间凝聚作用的阻碍也越大 使得混凝土的坍落度保持良好 接枝共聚支链的缓释作用 新型的减水剂如 聚羧酸减水剂 在制备的过程中 在减 水剂的分子上接枝上一些支链 该支链不仅可提供空间位阻效应 而且 在水泥水 化的高碱度环境中 该支链还可慢慢被切断 从而释放出具有分数作用的多羧酸 这样 就可提高水泥粒子的分散效果 并控制坍落度损失 4 3 技术指标 聚羧酸系高性能减水剂匀质性指标 项 目 指 标 外 观 浅棕至深棕色微黏液体 减水率 25 密度 g ml 1 09 0 02 固含量 22 2 或者 40 2 水泥净浆流动度 基准水泥 250 W C 0 29 pH 6 8 氯离子含量 0 02 碱含量 Na2O 0 658K2O 0 2 4 使用说明 1 掺量为胶凝材料总重量的 0 4 2 0 常用掺量为 0 4 1 2 使用 前应进行混凝土试配试验 以求最佳掺量 2 不可与萘系高效减水剂复配使用 与其它 外加剂复配使用时也应预先进 行混凝土相容性实验 3 坍落度对用水量的敏感性较高 使用时必须严格控制用水量 4 注意混凝土表面养护 5 适用范围 适用于强度等级为 C15 C60 及以上的泵送或常态 混凝土工程 特别适用于配制高 耐久 高流态 高保坍 高强以及对外观质量要求高的混凝土工程 对于配制高流动性 混凝土 自密实混凝土 清水饰面混凝土极为有利 1 减水率高 掺量 1 2 减水率可达 15 25 在同等强度坍落度条件下 掺 HSB 可节约 25 30 的水泥用量 2 早强 增强效果明显 砼掺入HSB 三天可达到设计强度的 60 70 七 天可达到 100 28 天比空白混凝土强度提高 30 40 3 高保塑 混凝土坍落度 经时损失小 60 min 基本不损失 90 min 损失 10 20 4 对水泥适用性广泛 和易性 粘聚性好 与其他各类外加剂配伍良好 5 能显著提高砼的抗冻融 抗渗 抗硫酸盐侵蚀 并全面提高砼的其他物理 性能 6 特别适用以下砼 流态塑化砼 自然养护 蒸养砼 抗渗防水砼 耐久性 抗冻融砼 抗硫酸盐侵蚀海工砼 以及 钢筋 预应力砼 7 HSB 无毒 不燃 不腐蚀钢筋 冬季无硫酸钠结晶 6 使用方法 1 通过实验找出最佳掺量 推荐掺量为1 5 2 2 HSB 与拌和水一并加入砼中 也可以采取后加法 加入HSB 砼要延长搅 拌 30s 5 3 由于 HSB 的减水率较大 砼初凝以前 表面会泌出一层黄浆 属正常现 象 打完砼收浆抹光 颜色则会消除 或在砼上强度以后 颜色会自然消除 浇水养护 颜色会消除的快一些 不影响砼的内在和表面性能 二 早强剂 混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度的外加剂 多在冬季或者紧急抢修时采 用 混凝土早强剂对混凝土后期强度并无显著影响 常用的早强剂有以下三种 1 氯化物系早强剂 如 CaCl2 效果好 除提高混凝土早期强度外 还有促凝 防冻效果 价低 使用 方便 一般掺量为 1 2 缺点是会使钢筋锈蚀 在钢筋混凝中 CaCl2 掺量不得超 过水泥用量的 1 通常与阻锈剂 NaNO2 复合使用 2 硫酸盐系早强剂 如硫酸钠 又名元明粉 为白色粉末 适宜掺量为0 5 2 多为复合使用 如 NC 是硫酸钠 糖钙与青砂混合磨细而成的一种复合早强剂 3 有机物系早强剂 有机物系列早强剂主要有 三乙醇胺 三异丙醇胺 甲醇 乙醇等等 最常用 的是三乙醇胺 三乙醇胺为无色或淡黄色透明油状液体 易溶于水 一般掺量为 0 02 0 05 有缓凝作用 一般不单掺 常与其他早强剂复合使用 三 缓凝剂 缓凝剂 延缓混凝土凝结时间而对后期强度无明显影响的外加剂 主要成分为多羟 基化合物 羟基羧酸盐及其衍生物 高糖木质素磺酸盐 因其兼有减水作用 也称缓凝 减水剂 此外 一些无机盐如氯化锌 硼酸盐 各种磷酸盐也有缓凝作用 提高 耐久性的外加剂 引气剂 防水剂 防锈剂等 掺量为水泥用量的0 1 0 6 缓凝 剂适用于高温条件下连续灌筑混凝土 大体积混凝土 预拌混凝土和泵送混凝土 在商品混凝土中掺人缓凝剂的目的是为了延长水泥的水化硬化时间 使新拌混凝 土能在较长时间内保持塑性 从而调节新拌混凝土的凝结时间 四 速凝剂 混凝土速凝剂是由铝氧熟 纯碱 增稠剂等多种组份经改性配制而成的一种灰色粉状产 品 对水泥具有速凝块硬和早强减水最用 掺入适量该产品的水泥净浆能迅速凝结硬化 具有较高的早期强度和后期强度 并能保持水泥的其他性能 是我国目前较为理想的混 凝土和砂浆工程 1 混凝土速凝剂主要适合公路 铁路 桥梁 矿山 井巷 隧道 国防 水利等 工程的喷射混凝土施工及防漏堵漏 地面混凝土快速施工和混凝土紧急抢险工程 2 混凝土速凝剂掺量 3 5 3 混凝土速凝剂技术指标 1 细度 小于 12 6 2 凝结时间 初凝 min 2 3 终凝 min 8 10 3 含水量 小于 2 4 ld 抗压强度 Mpa 大于等于 8 5 28d 抗压强度比 Mpa 大于等于 75 4 混凝土速凝剂使用方法及注意事项 6 1 使用前 需对施工所用水泥做适应性试验 确定最佳掺量 2 施工中 应严格将水灰比控制在0 40 0 45 之间 水灰比过大 会延长 凝结时间 影响使用效果 3 应用于喷射混凝土施工时 应将沙子 石子 水泥 速凝剂按比例干拌配 成混合料 调节其水灰比 立即喷射 干拌混合料堆放时间过长 大于20 分钟 否则 会影响速凝效果 而降低喷射混凝土强度 4 施工条件较差或水泥与本剂适应性较差时 需试验确定或适当加大掺用量 五 引气剂 引气剂是一种在搅拌过程中具有在砂浆或混凝土中引入大量 均匀分布的微气泡 而 且在硬化后能 保留在其中的一种外加剂 引气剂的种类较多 主要有 1 可溶性树脂酸盐 松香酸 2 文沙尔树脂 3 皂化的吐尔油 4 十二烷基磺酸钠 5 十二烷基苯磺酸钠 6 磺化石油羟类的可溶性盐等 六 防冻剂 混凝土防冻剂是结合冬施气温条件 商品混凝土泵送 抑制碱集料反应而设计研制的 它 用高浓型高效减水剂作为减水组分 含碱量低 减水率高 可以加速混凝土负温条件下的 凝结和硬化 强度增长明显并且不影响后期强度的发展 无氯盐避免了钢筋锈蚀 提高了 混凝土的耐久性 三 推广应用混凝土外加剂的意义 推广应用混凝土外加剂不仅可以改善混凝土的物理力学性能 提高工程质量 节约水泥 节省能源 缩短工期 改善施工条件 满足特种混凝土的技术需要 同时 还具有投资少 见 效快 技术经济效益明显 社会效益突出等特点 根据不同技术要求 使用不同类型的外加剂 可以获得不同的经济效益 混凝土中掺加引气减水剂 一是使混凝土中的微细气泡均匀分布 以提高抗冻和抗渗的能力 二是由于它的分散作用而带来减水增强效果 因而 既能改善新拌 混凝土的和易性 又能提高混凝土的耐久性 混凝土中掺加高效减水剂 早强减水剂 可使混凝土的 1 天强度提高 1 倍以上 这样使配 制高强或超高强度混凝土就易于实现 而混凝土强度的提高 不仅扩大了混凝土的使用范围 在一定程度上也可改变目前结构设计中存在的 肥梁 胖柱 深基础 等状况 这样 既减轻 了房屋的自重 又节省了建筑材料 混凝土中掺加缓凝减水剂 可延长混凝土由塑性状态进 入固态所需的时间 减慢水泥水化放热速率 可满足不同工程 特别是大体积混凝土工程的施 工及质量要求 混凝土中掺加速凝剂 可满足坑道中喷射混凝土和国防抢修等混凝土工程中的施工要 求 混凝土中掺加膨胀 灌浆剂 可使混凝土的密实程度提高 从而增加了 混凝土的稳定 性的抗渗 抗冻 等性能 混凝土中掺加引气剂或加气剂 可以调节混凝土的内部含气量 细微气泡可以提高混凝土抗冻及抗渗能力 大气泡可降低混凝土自重对生产轻混凝土十分有 利 混凝土中掺加阻锈剂 可提高对钢筋锈蚀的抵抗力和增加混凝土对钢筋的握裹力 混 7 凝土中掺加减水剂 可减少水泥用量 而达到同样的混凝土标号 一般可以节约水泥 15 25 同 时可以加速模板周转 缩短工期 混凝土外表喷射养护剂 使新浇混凝土表面形成薄膜 从而 避免水分蒸发 收到保温 保湿的效果 混凝土中掺加流化剂 可制备自密度 大流动性混凝 土 采用泵送溶流新工艺 可大大提高施工效率 混凝土中掺加复合外加剂 还能减少混凝土 搅拌 成型过程中的能耗 消除震耳欲聋的噪声危害 混凝土中掺加着色剂 可制成各种装饰 混凝土 四 使用外加剂应注意的事项 一 根据工程特点选用合适的外加剂 几乎各种混凝土都可以掺用外加剂 但必须根据工程需要 施工条件和施工工艺等选择 合适的外加剂 如一般混凝土主要采用普通减水剂 早强 高强混凝土采用高效减水剂 气温 高时 掺用引气性大的减水剂或缓凝减水剂 气温低时 一般不用单一引气型减水剂 多用复合 早强减水剂 为了提高混凝土的和易性 采用防水剂 高层建筑采用泵送混凝土时应使用泵送 剂等 为了发挥各种外加剂的特点 不宜互为代用 如将高效减水剂作普通减水剂用 普通减水 剂当早强减水剂用都是不合适的 外加剂对不同的水泥有一个适应性问题 如某些减水剂对 掺硬石膏的水泥不发挥作用 二 注意外加剂的质量 关注外加剂的质量 除关注某些厂家不注意原材料质量控制 粗制滥造 以假乱真 提供伪 劣产品外 对质量较好的产品也应注意某些问题 如应详细了解产品实际性能 注意生产厂所 提供的技术资料和应用说明 又如目前我国减水剂牌号众多 诸多厂家未明显标示其产品品 种 而且质量不一 因此 在工程应用前 应按照质量标准对选择好的减水剂进行掺减水剂混凝 土性能要求 与基准混凝土相比 的检验 为了确定掺量 对液态减水剂应测定溶液密度 对粉剂 减水剂应测定固体物含量 在粉剂产品中 有些由于烘干不彻底或包装不符合要求而 受潮 致使产品中的固体含量大都在 75 80 左右 因此在这种情况下切勿将固体物质以 100 用作计算掺量的依据 三 注意水泥品种的选择 在原材料中 水泥对外加剂的影响最大 水泥品种不同 将影响减水剂的减水 增强效果 其中对减水效果影响更明显 高效减水剂对水泥更有选择性 不同水泥其减水率的相差较大 水泥矿物组成 掺和料 调凝剂 碱含量 细度等都将影响减水剂的使用效果 如掺有硬石膏的水泥 对于某些掺减水 剂的混凝土将产生速硬或使混凝土初凝时间大大缩短 其中萘系减水剂影响较小 糖蜜类会引 起速硬 木钙类会使初凝时间延长 因此 同一种减水剂在相同的掺量下 往往因水泥不同而 使用效果明显不同 或同一种减水剂 在不同水泥中为了达到相同的减水增强效果 减水剂的 掺量明显不同 在某些水泥中 有的减水剂会引起 异常凝结现象 为此 当水泥可供选择时 应选用对减水剂较为适应的水泥 提高减水剂 的使用效果 当减水剂可供选择时 应选择施工用水泥较为适用的减水剂 为使减水剂发挥更 好效果 在使用前 应结合工程进行水泥选择试验 四 使用前进行试验 为了确保工程质量 根据现有的标准 如对减水剂在使用前首先要作匀质性试验 一般应 测定表面张力和含固量两项 当测定表面张力有困难时 可用起泡性代替 然后进行混凝土试 8 配 如检验减水剂混凝土的性能 一般应测定坍落度损失 减水率 含气量和抗压强度 4 项 五 注意掌握掺量 每种外加剂都有适宜的掺量 即使同一种外加剂 不同的用途有不同的适宜的掺量 掺量 过大 不仅在经济上不合理 而且可能造成质量事故 如对有引气 缓凝作用的减水剂 尤其