专题3《混凝土外加剂技术》

聚羧酸系减水剂与高性能混凝土,李崇智 Tel 01068322505(O) 北京建筑工程学院土木与交通学院，100044 School of Civil and Traffic Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture.1000442010. 01.14,专题3 混凝土外加剂技术,主要内容,3.1 聚羧酸系减水剂对混凝土性能的影响3.2 高性能混凝土的工程应用3.3 混凝土材料的可持续发展问题3.4 聚羧酸系减水剂的生产应用,3.1 掺聚羧酸系减水剂的高性能混凝土与萘系减水剂对比：聚羧酸系减水剂与水泥材料具有更好的相容性，具有高得多的减水率和控制混凝土坍落度损失功能聚羧酸系减水剂是公认的配制高性能混凝土不可或缺的一种重要材料。聚羧酸系减水剂的发展速度惊人，已经是外加剂乃至整个混凝土行业发展的一个亮点,清水混凝土、钢管混凝土 国家体育场“鸟巢”工程,水下不分散混凝土（NDC）,掺聚羧酸系减水剂高性能混凝土的特点：,1、混凝土和易性优良，不离析、不泌水，混凝土外观颜色均一。容易实现自流平自密实的混凝土。2、坍落度经时损失小，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，3d混凝土抗压强度提高50110，28d抗压强度提高4080，90d抗压强度提高3060。用于配制高标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易于搅拌；,4、含气量适中，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；5、大量使用矿物掺合料，降低水泥早期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；6、混凝土环保节能，大大降低混凝土碱含量，可有效地防止混凝土碱骨料反应，成就绿色化高性能混凝土。,3.2 高性能混凝土的工程应用,客运专线以及连接线水利水电工程港口建设工程重点建筑工程高速公路的道桥、涵洞石化工程城市的市政建设工程,1.客运专线应用高性能混凝土技术 “四纵四横”高速铁路,四纵： 京哈客运专线（1860公里） 京沪高速铁路（1300公里） 京广客运专线（2230公里） 上海宁波深圳快速铁路（1700公里）四横 青岛太原客运专线（770公里） 徐州郑州兰州客运专线（1400公里） 成都重庆武汉南京快速铁路（1900公里） 浙赣客运专线（880公里）,2.水利水电工程,南水北调 西电东送西南地区水电站建设,水电站建设,三峡水利枢纽工程，水库总库容393亿m3，总装机1820万kW溪洛度水利工程，1200万kW(四川）小湾 420万kW(云南）糯扎渡 550万kW(云南）向家坝 600万kW(云南）瀑布沟 330万kW(四川）锦屏一级 330万kW(四川）龙 滩 402万kW(广西）,3.港口建设工程,海港（天津、唐山环渤海湾地区、山东沿海地区）空港（大城市的新机场建设）,4. 高速公路的道桥、涵洞,杭州湾大桥东海大桥青岛海湾大桥东营黄河公路大桥,5. 国家重点工程,国家大剧院奥运场馆（国家游泳中心、国家体育场 ）中央电视台新址地铁城铁,国家游泳中心是2008年北京奥运会标志性建筑物之一。,国家游泳中心,国家游泳中心工程地上二层轴线37/MU范围处的八根大梁2KL5（1B）设置为有粘结预应力梁，截面尺寸1500mm（宽）3500mm（高），总长36.8m，跨度为34m。预应力大梁混凝土强度等级为C40，与之相交的梁板混凝土强度等级为C30，两边支撑的圆柱混凝土强度等级为C50。,东营黄河大桥工程,3.3 混凝土材料可持续发展问题,1 不同工程对混凝土的要求2 混凝土材料可持续发展的问题3 解决材料问题的技术措施,1 不同工程混凝土要求,建筑工程混凝土：首先考虑的是混凝土工作性，解决混凝土运输和泵送施工问题，只需要满足混凝土强度要求，外观效果而采用最少水泥用量和最经济实用的混凝土配合比，对耐久性要求较低；水利、铁路与道路工程混凝土：对原材料选择、使用环境、施工环境、混凝土配合比、耐久性指标都有严格要求。海洋混凝土：配合比主要考虑防腐蚀残酷环境下应用，抗氯盐腐蚀、硫酸盐腐蚀、碳酸盐腐蚀、碱骨料反应、,2 混凝土材料的可持续发展问题,（a）最大综的工程材料贡献巨大（b）钙质材料的矿产资源问题（c）节能环保,矿物掺和料替代水泥问题（d）人造骨料替代天然砂石的问题（e）混凝土组成材料之间的不和谐（f）原材料问题的后果,（a）最大综的工程材料贡献巨大,1824年水泥发明至今100多年，水泥混凝土用于各个领域。 水泥 混凝土全世界 20亿吨/年； 2830亿m3/年中国大陆 7.5亿吨/年； 15亿m3/年（商混2.0亿m3/年）资源消耗导致聚羧酸系减水剂的建筑工程应用直接面临新问题。,（b）钙质材料的矿产资源问题,我国石灰石矿资源约500亿吨，可采量50，够水泥工业的生产使用4050年；混凝土使用石灰石骨料；其它使用优质石灰石粉。 我国石灰石资源仅够水泥混凝土工业使用3040年左右。,（c）节能环保,替代水泥问题,水泥工业资源耗费、能源消耗；伴随环境污染：排放CO27亿吨/年，排放大量的有害气体SO2、NOx ；排放大量粉尘，每年约有2%3%的水泥产量，以每年5亿吨计算，每年排放粉尘15000吨。噪音污染；水污染，含铬废水排放。水泥工业原料矿产资源与品质出现质量波动，导致水泥组成与性能变化；大量使用工业废料取代水泥，而矿物掺合料的组成与性能不稳定，早期强度低，结果掺助磨剂增加细度和早强；,（d）人造骨料替代天然砂石的问题,河砂、山砂资源面临枯竭使用人工砂石料人造陶粒建筑垃圾再生骨料,利用废弃资源加工混凝土骨料,据推算，全国现有尾矿的总量为100亿吨以上。,用尾矿砂生产建筑砂,尾矿骨料建筑工程,我们应该重视骨料的品质,（e）混凝土组成材料之间的不和谐,混凝土组成材料发生根本变化：实际原材料的组成与性能随环境气候条件可能发生变化，高温季节混凝土坍落度损失加快水泥质量不稳定掺合料品种与矿物组成变化砂石料的与含泥量改变人工砂石形状与矿物成分影响混凝土的工作性、耐久性、强度。,（f）原材料问题的后果,（1）混凝土泵送施工困难，堵管、断桩混凝土泌浆，骨料下沉 ；混凝土包裹性差，浆料下沉，粘罐、扒底或板结 ；塌落度损失 快，混凝土粘聚性差，发散发干（2）混凝土强度不足（3）硬化混凝土外观与耐久性问题 裂缝多，蜂窝麻面，耐久性指标不够,3 解决问题的技术措施,关键技术：聚羧酸系高性能减水剂应用技术矿物超细粉技术 现代混凝土特点： 高流动性、高强度、高耐久性及特种功能,(a) 聚羧酸系减水剂的生产应用,2001年聚羧酸外加剂产品首先应用于上海磁悬浮工程市场发展从过去的重大工程重点部位的应用向一般重大工程、普通工程应用由高强度等级、特殊功能混凝土逐步向普通混凝土中应用发展目前国家重大、重点工程，尤其水利水电、海工、铁路桥梁、轨道交通等工程广泛使用。,铁路工程应用,聚羧酸系减水剂产品性能（液体，固含量2260%）Na2SO40.5%，减水率3040%（掺量0.81.0%）自2006年起生产聚羧酸外加剂的企业数量从10家左右发展到目前的100多家，市场规模不断扩大，通过铁道部认证的企业近50家。 国内产品基本上属于第一代、第二代产品，性能与进口产品相比，突出问题是混凝土坍落度损失较大。大部分国内企业技术相对落后，对国内复杂的原材料缺乏有效的调节手段，母液性能较差，国外第三代产品成为复配改性的救命稻草。,聚羧酸系减水剂是发展方向,粉剂萘系减水剂市场售价55006000元与国产固含量20聚羧酸系减水剂价格相当，但掺聚羧酸系减水剂混凝土高性能化，显著降低混凝土实际成本。 10聚羧酸系减水剂的一般售价26002800元，掺量1.52.5，掺量价格与目前3540萘系泵送剂25002800元相当，但混凝土强度高，性价比远远高于萘系减水剂，还可以大量掺入粉煤灰，降低成本。,聚羧酸系高性能减水剂：产品绿色环保，甲醛含量低于1ppm，为环境友好型产品；低掺量、高减水率，高保塑，高增强，适应性好，有利于混凝土施工，含气量适中，低