混凝土外加剂的应用技术和发展状况(拌站).ppt

1、混凝土外加剂的应用技术和发展状况,一、国内外主要的外加剂品种 二、聚羧酸减水剂的发展应用 三、混凝土原材料对外加剂的影响 四、外加剂对混凝土质量的影响 五、混凝土外加剂新标准的主要变更及解释,前言混凝土外加剂在国民经济建设和混凝土技术发展中的重要作用,1、定义 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、用以改善新拌和硬化混凝土性能的材料。,前言混凝土外加剂在国民经济建设和混凝土技术发展中的重要作用,2、混凝土外加剂的重要作用 改善了混凝土性能，促进了混凝土施工技术革命 节约资源，保护环境,一、外加剂的发展概述,上世纪30年代国外开始使用混凝土外加剂。 50年代国内研制和少量使用混凝

2、土外加剂 70年代外加剂行业开始兴起 在1982年和1986年分别成立了中国混凝土外加剂学会和中国混凝土外加剂协会 90年代萘系外加剂替代木质素成为主流产品 2000年后，聚羧酸大力发展,2005年底，全国共有合成高效减水剂企业200家，其中规模化企业近80家，年产高效减水剂111万吨，年销售收入约51亿，位居世界第一。 2008年，全国合成企业超过300家，年产各类外加剂超过200万吨。 我国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。从原来较为单一的萘系产品向氨基磺酸盐、新型三聚氰胺、脂肪族、聚羧酸盐等多品种共存发展。,一、国内外主要的外加剂品种,1、木质素磺酸盐类减水剂

3、 木质素磺酸盐是利用造纸行业的纸浆废液通过亚硫酸盐处理后得到的，在国内广泛应用的有木钙、木钠，是我国应用最早的外加剂类型。它具有一定的缓凝减水及引气作用。,2、萘系高效减水剂 主要成分为-甲基甲基萘磺酸钠，是目前国内生产量最大、应用最广的高效减水剂，据统计占总产量的80 %以上，其生产工艺和应用技术已经比较成熟。本产品具有较高的减水率，其砂浆减水率为18%左右，含气量小，不缓凝，与各种外加剂的复合性能好，可用于配制高强、高性能混凝土。,萘系高效减水剂一般为棕褐色粉末或液体，其粉剂主要用于运输距离较远的用户和采用自拌混凝土的工程，而液体产品经过则广泛用于搅拌站、预制厂等规模化混凝土生产企业。,萘

4、系高效减水剂是一种化学合成产品，它由95%的工业萘、98%的浓硫酸、30%的液碱和37%的甲醛在一定的温度和压力下通过磺化、水解、缩合、中和等四个步骤合成而成。我们根据其Na2SO4的含量分为低浓（普通）和高浓产品，由于Na2SO4 的饱和浓度随温度的降低而急剧下降，冬季其低浓产品会有大量结晶，影响使用和最终产品质量，因此一般冬季多采用高浓产品。,3、脂肪族高效减水剂 脂肪族是以羟基化合物为主要原材料，在适当条件下，通过碳负离子的反应历程，产生逐步缩合反应醛酮缩合反应形成脂肪族高分子链，并通过磺化剂对羰基的加成在分子链中引入亲水的磺酸集团，形成一端亲水一端憎水的具有表面活性剂分子特性的高分子减

5、水剂，它属于阴离子表面活性剂。,脂肪族高效减水剂为棕红色液体，其砂浆减水率与萘系基本相当，强度尤其是早期强度较高，新拌混凝土的坍落度损失较小，与大掺量粉煤灰和矿渣微粉有很好的相溶性，但由于其硬化后混凝土易出现偏红色，在泵送剂中的推广受到了一定限制，目前主要用于高强管桩（离心后水泥浆水被排出，一经蒸养色差被消除）和一些水下和地下混凝土部位，在北方的发展速度明显快于华东地区和南方。其原材料价格略低于萘系，如解决其色差问题，市场前景非常乐观。,4、氨基磺酸盐系高效减水剂 氨基磺酸盐一种非引气性可溶性树脂减水剂，它具有掺量小、减水率高、流动度好、经时坍落度损失小，水泥适应性好，适用于水灰比较小的高性能

6、混凝土，但其对掺量比较敏感，容易出现泌水和离析现象，与萘系高效减水剂复合使用效果更为理想。,5、聚羧酸盐系高效减水剂 聚羧酸盐是将丙烯酸单体和聚乙二醇（有很多选择）通过催化剂在一定温度下进行酯化，将其酯化物在水化条件下和甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、引发剂等进行聚合而成。目前，国内外生产企业的技术路线有很大的差异，其产品的性能也有较大区别。,聚羧酸盐系高效减水剂颜色较浅，呈淡茶色，在混凝土中掺量较小（一般为胶凝材料的0.8%1.2%），而减水率却高达30%以上，含气量较小，其早期强度有很大的提高，混凝土的水灰比可以大大降低，使混凝土的耐久性能得到很大提高，其合成过程中不使用甲醛，符合当前绿色环保的要

7、求。,二、聚羧酸减水剂的发展应用,1、国外的发展 1985 年由日本研发成功后，90年代中期已正式工业化生产，并已成为建筑施工中被广泛应用的一种新型商品化混凝土外加剂。而日本研制的聚羧酸系高性能减水剂（PCA），最早合成的反应性活性高分子是用作混凝土坍落度损失控制剂，后来真正意义上做到在分散水泥的作用机理上设计出各种最有效的分子结构，使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果得以大大提高，从而带动了预拌混凝土的发展与应用。1995年后聚羧酸系减水剂在日本的使用量已大大超过了萘系减水剂，且其品种、型号及品牌已名目繁多。 美国聚羧酸减水剂的发展相比日本晚一些，目前美国正从萘系、蜜氨系减水剂向聚羧酸系减

8、水剂发展。近年来，在北美和欧洲的一些研究者的论文中，也有许多关于研究开发具有优越性能的聚羧酸系减水剂的报道，研究中心内容逐渐从磺酸系减水剂的改性向聚羧酸系减水剂过渡。,2、国内的发展 我国聚羧酸系减水剂的研究开发起步较晚，目前，萘系减水剂仍然占据着高效减水剂的主要市场。由于混凝土技术在国内发展不平衡，性能和成本问题影响了聚羧酸系减水剂的发展。研究开发聚羧酸系高性能减水剂是高性能混凝土技术发展的必然要求。 2001年，上海市建筑科学研究院通过自主研发并成功的进行了工业化生产，聚羧酸高性能减水剂产品LEX-9系列应用于上海磁悬浮轨道梁、东海大桥等重大工程。 国内聚羧酸产品性能并不逊色于国外产品，已

9、经成功用于国内多个重要工程中。但是，国内聚羧酸减水剂的产品单一，企业研发实力较弱，而且同质化现象非常严重。除了极少数的企业拥有自主研发的合成技术以外，多数企业的技术均来自于市场上的购买。,3、聚羧酸减水剂的性能特点 掺量少、减水率高。 配制的混凝土强度较高，尤其是早期强度高。 具有高塑化性，可获得可泵性良好的高质量流态塑化混 凝土。 经时坍落度损失小，水泥适应性好。 收缩徐变小，耐久性能好。 硫酸钠、氯离子、碱含量低，无萘酚、甲醛等有害物质，利于环保。,4、重大工程实例 上海磁悬浮列车轨道梁(低变形混凝土) 东海大桥(海洋环境，高性能混凝土) 广州珠江大桥(清水混凝土),5、国内市场应用情况

10、2001年以前少数工程使用进口产品 20012005年国产产品诞生，重大工程开始使用 20062008年PCA被市场认可，大规模生产应用 2009年全国应用量40万吨, 铁路项目2007年全面应用 大型水利、核电项目大量应用 海工混凝土中大量应用 高强高性能混凝土和耐久性混凝土大量应用 中低标号混凝土中逐步应用,6、混凝土生产单位对PCA的不适应和常见问题 聚羧酸产品的减水效果相对发挥较慢，一般搅拌楼的搅拌时间应适当延长，控制在4060秒为宜。 聚羧酸产品的坍落度保持性能好，搅拌站一般不需为运输距离和运输时间刻意放大出机坍落度。 聚羧酸产品具有较高的减水率，但对用水量相对较为敏感，因此应严格控

11、制随意加水。 生产预拌混凝土时，坍落度宜控制在160mm以上，如控制在150mm以下，混凝土的操作性、和易性、密实性能等均表现较差 。, 搅拌站送到施工现场的坍落度较大，当超过设计范围时施工单位和监理缺乏验收依据。 施工单位要求搅拌站减低坍落度，实际施工时为保证工作性能又再次加水，导致PCA的性能未完全发挥，混凝土质量又得不到保证。 聚羧酸产品与大掺量粉煤灰、矿粉有良好的适应性，对施工养护应提出更严格的要求，而不是应用优质材料就可降低养护标准。 对许多施工单位来说，采用PCA配制的混凝土时间较短，容易把施工中碰到的问题简单的归咎于外加剂上。,三、混凝土原材料对外加剂的影响,由于地域差异，各个地

12、区所采用的水泥、矿物掺合料及骨料品种有很大的不同，这就对混凝土外加剂提出了更高的要求，随着国家水泥新标准的出台和实施，外加剂和水泥的适应性问题越来越突出。,1、水泥细度对外加剂的影响 随着水泥新标准的实施，很多厂家为了提高强度将水泥的细度大大增加，这导致水泥比表面积有所提高，其颗粒表面对水和外加剂的吸附能力也随之增加，这样水泥本身的需水量比大大增加，同品种外加剂在相同条件下的流动性能也随之降低，这就要求实际应用时提高用水量和外加剂掺量，以达到同样的物理性能。,2、水泥矿物组分对外加剂的影响 水泥中的铝酸三钙（C3A）和硅酸三钙（C3S）是影响外加剂和水泥适应性的主要因素，其中C3A的水化最快，

13、吸附外加剂也最快，C3S其次，一般水泥中C3A的含量为410%，C3S的含量为4565%，如果它们的含量较低，并用二水石膏配制的水泥适应性都较好，否则就容易出现水泥水化热过高过快，混凝土的坍落度损失就比较明显，无法满足施工要求，并影响混凝土的正常收缩，降低混凝土的耐久性能。,3、水泥熟料中的石膏种类对外加剂的影响 用硬石膏作为缓凝剂的水泥，与木质素、糖蜜类外加剂不太适应，并影响萘系减水剂的减水效果，有时还会出现假凝现象，给施工单位带来很多麻烦。用二水石膏作为缓凝剂的水泥对外加剂的适应性则相对较好。2002年，上海联合水泥厂的水泥把原来用的二水石膏换成无水石膏，未及时通知使用单位，造成多家搅拌站

14、出现混凝土凝结时间过长，影响了混凝土的正常施工，造成了较大的经济损失。,4、水泥及掺合料中的碱含量对外加剂应用效果的影响 从国内外的大量试验和应用实践中可以总结出，混凝土材料中的碱含量越大，外加剂的适应性也越差。随着水泥含碱量的增大，萘系减水剂对水泥浆体的塑化作用明显下降，流动度损失加快，凝结时间急剧缩短。对于碱含量较高的水泥，低浓萘系高效减水剂的效果要优于高浓型产品。,5、水泥的新鲜程度对外加剂的影响 一般来说，为了保证水泥化学组分的稳定，水泥厂家生产出来的水泥要停放一定的时间方可出厂，但由于种种原因，比较新鲜的水泥经常直接被混凝土企业使用，由于其组分的不稳定性，造成了外加剂的不适应。使用刚

15、刚出厂的水泥，应用萘系高效减水剂，无论是净浆流动度、混凝土坍落度损失还是泌水情况都很不理想，但将其水泥存放一星期后，用同批次外加剂和相同配比的混凝土进行试验，试验结果都有明显好转。而在混凝土企业实际应用时，采用增加用水量和外加剂掺量，增加矿物掺合料的方法来解决，不过混凝土的单方成本也相应提高。,6、砂对外加剂的影响 细度模数 粒径分布 含泥量 含粉量,6、石子对外加剂的影响 粒径 针片状含量 含泥量,四、外加剂对混凝土质量的影响,1.混凝土强度与减水率不成比例 2.混凝土泌水、离析 3.混凝土裂缝 4.混凝土假凝,五、混凝土外加剂新标准的主要变更及解释,增加高性能减水剂和泵送剂两个品种 取消代用水泥，基准水泥比表面积由300m2/kg调整为（35010）m2/kg 试验用砂：细度模数2.62.9试验用石：5 20mm二级配碎石，其中5 10mm 占40%;10 20mm占60% 水泥用量：高性能减水剂和泵送剂为360kg/m3 其他品种为330 kg/m3,取消合格品和一等品之分，区分标准型、缓凝型和早强型 混凝土含气量指标调整 混凝土减水率及强度指标提高 取消坍落度增加值、坍落度保留值；增加