混凝土優(yōu)化降本技術(shù)

混凝土優(yōu)化降本技術(shù),一、混凝土優(yōu)化降本技術(shù)概述,三、化學(xué)外加劑降本技術(shù)方案,四、骨料體系優(yōu)化降本技術(shù)方案,五、 磁化水優(yōu)化降本技術(shù),二、膠凝材料體系優(yōu)化配伍技術(shù),六、混凝土配合比優(yōu)化降本技術(shù),目 錄,化學(xué)外加劑技術(shù)進(jìn)展 礦物外加劑技術(shù)進(jìn)展 混凝土優(yōu)化配合比技術(shù)進(jìn)展,一、混凝土優(yōu)化降本技術(shù)概述,傳統(tǒng)混凝土,水泥砂 石水,耐久性,環(huán)保性,功能性,現(xiàn)代混凝土,化學(xué)外加劑,收縮，開(kāi)裂,第六組分,新型現(xiàn)代混凝土,高性能,智能化,現(xiàn)代社會(huì)對(duì) 混凝土的要求,混凝土技術(shù)變革,優(yōu)化降本技術(shù)路線,一個(gè)中心： 優(yōu)質(zhì)降本 兩個(gè)基本點(diǎn) ： 優(yōu)配材料 調(diào)控構(gòu)造 三大體系優(yōu)化：優(yōu)化膠凝材料體系、優(yōu)化骨料體系、優(yōu)化孔隙體系 四項(xiàng)抓手降本：膠凝材料、骨料、化學(xué)外加劑、配合比設(shè)計(jì) 混凝土基本性能：強(qiáng)度、和易性 混凝土構(gòu)造組成：水泥石 + 骨料 + 孔隙 混凝土原材料：水泥、礦物外加劑、骨料、化學(xué)外加劑、水、空氣,第 一 代高效減水劑,改性木質(zhì)磺酸素 經(jīng)濟(jì)性 (木材加工副產(chǎn)品) 其內(nèi)在的缺陷限制: 減水率不夠高 在高摻量時(shí)凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 含氣量高 由于木材來(lái)源的復(fù)雜性其性能可預(yù)測(cè)性不好,（一）化學(xué)外加劑技術(shù)進(jìn)展,第二代高效減水劑,萘磺酸鹽系列、三聚氰胺系列 、脂肪酸系列 優(yōu)點(diǎn) 減水可達(dá) 25%，含氣量低，中性凝結(jié)時(shí)間 超 摻 時(shí) 性 能 可 預(yù) 測(cè) 性 好 缺點(diǎn) 新 拌 混 凝 土 坍 落 度 保 持 不 理 想 摻 量減 水 率 非 線 性 關(guān) 系,第三代高效減水劑,聚羧酸 (PC) /氧化烯烴結(jié)枝(EOPO)共聚物 設(shè)計(jì)的產(chǎn)品 主鏈，支鏈長(zhǎng)度，分子量大小，單體，聚合度 更高的減水率，可達(dá) 40%。 低 摻 量：線性摻量減水率關(guān)系 較小的坍落度損失； 中 性 凝 結(jié) 時(shí) 間,不同系列的減水劑作用機(jī)理,梳狀三維相斥作用,雙電層作用,耐久性,環(huán)保性,高性能,智能化,現(xiàn)代社會(huì)對(duì) 混凝土的要求,功能性,第六組分,改善型,功能型,智能型,混凝土第六組分的聚類(lèi)和作用,混凝土第六組分的作用和意義,混凝土第六組分聚類(lèi),降低混凝土成本和碳排放量,改善微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能,混凝土高性能化,賦予特殊功能甚至智能,（二）礦物外加劑技術(shù)進(jìn)展,A、礦物外加劑定義 （1）單一或復(fù)合的天然礦物或人造礦物材料； （2）經(jīng)機(jī)械磨細(xì)的粉末； （3）可改善砂漿或混凝土性能； B、礦物外加劑分類(lèi) 礦渣微粉 、粉煤灰、沸石粉 、硅灰 、復(fù)合礦物外加劑 C、用途：輔助膠凝材料 （1）水泥混合材； （2）混凝土、砂漿輔助膠凝材料； （3）建筑功能外加劑；,1、礦物外加劑定義、分類(lèi)與用途,2、礦物外加劑研究與應(yīng)用進(jìn)展,（1)礦物外加劑發(fā)展三步曲： 摻合料 礦物外加劑 功能礦物外加劑 （降低成本） （改善性能） （賦予功能）,混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)原則 原材料優(yōu)選； 合理的混凝土容重； 根據(jù)原材料價(jià)格變化調(diào)控配合比； 核算單位立方混凝土成本。 配合比優(yōu)化降本工具數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 建立混凝土原材料和配合比數(shù)據(jù)庫(kù)； 分析歷史數(shù)據(jù)，挖掘優(yōu)化配合比經(jīng)驗(yàn)； 混凝土配合比自學(xué)習(xí)、自診斷、自?xún)?yōu)化專(zhuān)家系統(tǒng)；,(三）混凝土優(yōu)化配合比技術(shù)進(jìn)展,復(fù)合膠凝效應(yīng)及其效能 復(fù)合膠凝材料體系優(yōu)化配伍技術(shù),二、膠凝材料體系優(yōu)化配伍技術(shù),優(yōu)化配伍技術(shù)路線,優(yōu)化設(shè)計(jì)混凝土膠凝材料總量、組成與配合比 膠凝材料復(fù)合膠凝效應(yīng)配伍優(yōu)化 膠凝材料體系顆粒群級(jí)配優(yōu)化 礦物外加劑與化學(xué)外加劑復(fù)合效應(yīng),（一）復(fù)合膠凝效應(yīng)及其效能,水泥礦物外加劑 復(fù)合膠凝材料體系,復(fù)合膠凝效應(yīng)理論,物理過(guò)程,化學(xué)過(guò)程,物理化學(xué)過(guò)程,微集料填充效應(yīng),顆粒群形狀因子效應(yīng),誘導(dǎo)激活效應(yīng),表面微晶化效應(yīng),界面耦合效應(yīng),宏觀性能,力學(xué)性能,滲透性能,尺寸穩(wěn)定性,微觀 結(jié)構(gòu),微細(xì)觀 理化過(guò)程,微細(xì)觀理化過(guò)程,微集料效應(yīng),E,E1,E2,誘導(dǎo)離子或分子,介穩(wěn)態(tài)復(fù)合體系,活化的介穩(wěn)態(tài)復(fù)合體系,誘導(dǎo)激活效應(yīng),介穩(wěn)復(fù)合體系,水化產(chǎn)物,晶核相,結(jié)晶,表面微晶化效應(yīng),復(fù)合膠凝效應(yīng)之效能,1、改善硬化混凝土力學(xué)性能 （1） 微 集 料 效應(yīng)： （2）誘導(dǎo)激活效應(yīng)； （3) 表面微晶化效應(yīng) 2、改善新拌混凝土流變性 （1）輔助減水 ： 1) 微集料級(jí)配效應(yīng)； 2) 顆粒群形狀因子效應(yīng)； 3) 改善流變學(xué)參數(shù) （2）改善坍落度損失： 1) 微粉高比表面積保水效應(yīng); 2) 水化產(chǎn)物形態(tài)與分布；,1、水泥品種優(yōu)選原則 三優(yōu)先原則 優(yōu)先選用純硅酸鹽水泥 優(yōu)先選用高強(qiáng)度等級(jí)水泥 優(yōu)先選用富余標(biāo)號(hào)高的水泥 三不宜原則 不宜用立窯水泥 不宜用C3A高水泥 不宜用超細(xì)磨水泥,（二）復(fù)合膠凝材料體系優(yōu)化配伍,硅酸鹽水泥(混合材摻量：I 0% ,II5) 普通水泥(混合材摻量：615)、 火山灰水泥(2050)、礦渣水泥(2070) 粉煤灰水泥(2040)、復(fù)合水泥(1550) 熟料強(qiáng)度 60-68MPa，難以生產(chǎn)42.5等級(jí)以下的 硅酸鹽水泥和普通水泥。,通用水泥品種,C30 混凝土優(yōu)選高等級(jí)強(qiáng)度水泥案例,配伍設(shè)計(jì)原則異類(lèi)組合配伍、雙摻優(yōu)于單摻 高鋁中硅類(lèi)低鈣粉煤灰、偏高嶺土、燒煤矸石 高鈣類(lèi) 礦渣微粉、高鈣粉煤灰、鋼渣 高硅類(lèi) 硅灰、稻殼灰 配伍設(shè)計(jì)內(nèi)容 水泥礦物外加劑復(fù)合膠凝體系優(yōu)化配伍； 膠凝材料體系顆粒群級(jí)配配伍 復(fù)合膠凝效應(yīng)效能與配伍組分比例,2、礦物外加劑配伍設(shè)計(jì),礦物外加劑復(fù)合配伍案例,28d強(qiáng)度提高5-10%，塌落度損失改善,誘導(dǎo)激活效應(yīng),高鈣類(lèi)玻璃相與高鋁中硅玻璃相復(fù)合體系的誘導(dǎo)活化,水解,玻璃相,溶液,Ca2+,SiO44-,SO4-,AO2-,AFt,結(jié)晶,E,E1,E2,礦渣粉煤灰復(fù)合膠凝效應(yīng),29,粉煤灰水化7d表面 已有一層水化產(chǎn)物,礦渣水化7d水化產(chǎn)物 與水泥石融為一體,水化產(chǎn)物顯微形貌,化學(xué)外加劑優(yōu)化匹配降本方案 自配外加劑降本技術(shù)方案 優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)降本技術(shù) 外加劑分摻法降本技術(shù),三、化學(xué)外加劑降本技術(shù)方案,化學(xué)外加劑降本技術(shù)路線,優(yōu)化匹配 量身定制 分摻降耗 調(diào)控氣泡,（一）化學(xué)外加劑優(yōu)化匹配降本方案,優(yōu)化匹配原則 根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)選用 根據(jù)膠凝材料種類(lèi)選用 根據(jù)骨料特性選用 技術(shù)指標(biāo)：減水率強(qiáng)度塌落度損失 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：?jiǎn)挝涣⒎交炷脸杀?兼容性評(píng)判： 坍落度損失 離析和泌水 兼容性差原因及其對(duì)策： 可溶性硫酸鹽少：補(bǔ)充硫酸鈉等可溶性硫酸鹽 低堿水泥：調(diào)整可溶性堿量為0.4%0.6。,化學(xué)外加劑與膠凝材料兼容性調(diào)控,C10-C30 泵送劑 減水率814% 木質(zhì)素磺酸鹽系為主， 單價(jià)：10001800元/噸 C35-C50 高效減水劑 減水率1518% 萘系、脂肪酸系為主， 單價(jià)：15002500元/噸 C50-C80 高效減水劑 減水率2540% 聚羧酸系，單價(jià)：30005000元/噸 優(yōu)化匹配外加劑可降低外加劑費(fèi)用10%20%,強(qiáng)度等級(jí)與外加劑優(yōu)化匹配降本方案,復(fù)合化學(xué)外加劑工廠將成為商品混凝土公司的附屬車(chē)間； 復(fù)合外加劑的性能設(shè)計(jì)將成為混凝土配合比設(shè)計(jì)的附屬內(nèi)容； 復(fù)合外加劑配制技術(shù)將是混凝土工藝師的基本技能。,技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),（二）自配外加劑降本技術(shù)方案,適合于生產(chǎn)規(guī)模30萬(wàn)方/年混凝土公司 混凝土攪拌站外加劑車(chē)間建設(shè)方案： 車(chē)間面積：約200平方米 生產(chǎn)設(shè)備投資：約10萬(wàn)元 生產(chǎn)工人：2名 技術(shù)員：1名 自配外加劑可降低外加劑費(fèi)用30%40%,技術(shù)方案,表面活性劑：各系列減水劑 緩凝劑：蔗糖、葡萄糖酸鈉、檸檬酸等； 引氣劑：K12、松香皂類(lèi)等 早強(qiáng)劑：三乙醇胺、硫酸鈉等 促凝劑：堿金屬鹽類(lèi) 防凍劑：亞硝酸鹽類(lèi) 建筑功能外加劑張雄主編 （化學(xué)工業(yè)出版社）,化學(xué)外加劑主要組分與作用,化學(xué)外加劑復(fù)配技術(shù)與原理,產(chǎn) 品： 泵送劑 減水率1517%，摻量1.0% 原材料與價(jià)格：改 性 木 納 M1 4000元/噸 孔結(jié)構(gòu)調(diào)控劑 AE 9500元/噸 葡 萄 糖 酸 鈉 Sug 5500元/噸 高 效 減 水 劑 Sn 5000元/噸 配 方： M1 Sn AE Sug Water 14 6 2 2 76 成 本： 1150元/噸 市售價(jià)格1900-2000元/噸 適 用 范 圍 ： C10-C40,39,復(fù)配外加劑降本案例,孔結(jié)構(gòu)調(diào)控劑機(jī)理 適宜摻量范圍，提高混凝土有效含氣量2%3% 調(diào)控制氣泡尺寸級(jí)配，使其各自在混凝土運(yùn)輸、泵送、澆搗和硬化各階段發(fā)揮作用； 與減水劑復(fù)合使用，改善其減水效果； 孔結(jié)構(gòu)調(diào)控劑效能 混凝土和易性明顯改善，外加劑減水率提高20%。 改善混凝土塌落度損失，節(jié)約減水劑用量。 混凝土容重降低2%3%，節(jié)省材料，降低混凝土成本。 改善混凝土泌水性和泵送性，降低設(shè)備磨損。,（三）優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)降本技術(shù),應(yīng)用優(yōu)化混凝土孔結(jié)構(gòu)降本案例,某年產(chǎn)30萬(wàn)方混凝土公司 使用孔結(jié)構(gòu)調(diào)控外加劑每年原 材料盤(pán)盈100多萬(wàn)元，泵車(chē)泵閥使 用壽命延長(zhǎng)1倍。,適用于骨料含泥量較高、粉煤灰品質(zhì)比較差的情況 （1） 外加劑1 + 水 （2） 外加劑2 外加劑分摻法可降低外加劑費(fèi)用10%20%,混凝土,（四）外加劑分摻法降本技術(shù),四、骨料體系統(tǒng)化技術(shù)方案,骨料級(jí)配優(yōu)化調(diào)控技術(shù) 機(jī)制砂降本技術(shù)方案 再生骨料降本技術(shù)方案,骨料占混凝土質(zhì)量70-80%,優(yōu)化骨料體系技術(shù)路線,調(diào)控骨料顆粒群參數(shù) 利用廢渣資源降本和免稅 應(yīng)用機(jī)制砂降本,骨料級(jí)配調(diào)控原則與方法 調(diào)控骨料顆粒級(jí)配曲線形成自緊密堆積 骨料顆粒形貌整形工藝 良好骨料的級(jí)配是改善混凝土和易性最有效技術(shù)途徑； 自緊密堆積體系強(qiáng)度最佳。,（一）骨料級(jí)配優(yōu)化調(diào)控技術(shù),自緊密堆積與骨料級(jí)配優(yōu)化區(qū)域,適用于天然細(xì)骨料匱乏、細(xì)骨料有害雜質(zhì)高的情況,有機(jī)雜質(zhì)：妨礙水泥水化、影響強(qiáng)度； 吸附外加劑，影響和易性； 泥、泥塊：降低界面粘結(jié)，增加用水量，影響強(qiáng)度； 吸附外加劑，影響和易性；,有害雜質(zhì)的危害性,（ 二）機(jī)制砂降本技術(shù)方案,機(jī)制砂特性,優(yōu) 點(diǎn) 1、價(jià)格比天然砂低許多； 2、質(zhì)量穩(wěn)定，有害雜質(zhì)少； 3、同水膠比混凝土強(qiáng)度高于天然砂； 缺 點(diǎn) 1、顆粒形貌不如天然砂，混凝土流動(dòng)性不及天然砂； 2、石粉含量高，需水量比較高；,機(jī)制砂應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù),1、根據(jù)機(jī)制砂特質(zhì)調(diào)整混凝土配合比 適當(dāng)提高砂率 適當(dāng)提高漿體體積 2、配制機(jī)制砂專(zhuān)用外加劑 采用高效減水劑 復(fù)合使用孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑,50,機(jī)制砂優(yōu)化降本案例,外加劑成本降低25% 28d強(qiáng)度提高20%,再生骨料特性,優(yōu) 點(diǎn) 1、價(jià)格比天然粗骨料低許多，混凝土可免稅； 2、殘存水泥尚存活性，骨料-水泥石界面粘結(jié) 強(qiáng)度高； 3、同水膠比混凝土強(qiáng)度高于天然粗骨料。 缺 點(diǎn) 1、砂漿孔隙吸水，導(dǎo)致需水量比較高； 2、建筑垃圾來(lái)源復(fù)雜、質(zhì)量不穩(wěn)定。,（三）再生骨料降本技術(shù)方案,再生骨料應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù),1、根據(jù)再生粗骨料特質(zhì)調(diào)整混凝土配合比 根據(jù)有效水膠比放大用水量 2、配制再生粗骨料混凝土專(zhuān)用外加劑 采用高效減水劑 復(fù)合使用孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)劑和調(diào)凝劑,五、磁化水優(yōu)化降本技術(shù),磁化水作用機(jī)理 磁化水應(yīng)用效能 磁化水應(yīng)用技術(shù),磁化水降本技術(shù)路線,應(yīng)用磁化水效應(yīng)改善混凝土 強(qiáng)度或和易性,用磁化水拌制混凝土不需添加任何化學(xué)物質(zhì)，不產(chǎn)生環(huán)境污染，只需把磁化器并入攪拌機(jī)的供水管道，操作簡(jiǎn)單，設(shè)備費(fèi)用低廉。,（一）磁化水作用機(jī)理,1. 磁化水: 一定流速的水通過(guò)磁場(chǎng)（磁化器），由于切割磁力線使水的性質(zhì)發(fā)生微觀改變，簡(jiǎn)稱(chēng)為磁化水。,2磁水器 能制備磁化水的裝置稱(chēng)為磁水器。 按磁場(chǎng)形式的方式可將磁水器分為永磁式和電磁式兩種； 按磁場(chǎng)位置又可將磁水器分為內(nèi)磁式和外磁式兩種。,（一）磁化水作用機(jī)理,3磁化水特性 水分子是極性分子，分子間存在一種電性吸引力，在普通水中，這種電性吸引力使單個(gè)水分子首位相接形成多分子的綜合體分子團(tuán)。 當(dāng)水流過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，由于洛侖茲力使極性分子組成的分子團(tuán)破裂變成單個(gè)分子。這些單分子重新整齊排列，增強(qiáng)了水分子間的電性吸引力，提高了水的活性。,（一）磁化水作用機(jī)理,（1）加速水泥水化進(jìn)程： 磁化水極性增強(qiáng)，吸附性能增大以及使離子水合作用增強(qiáng)，顯著加速水泥水化速度，H和OH的生成加快，促使水泥水化的誘導(dǎo)期縮短。另外磁化水還有促進(jìn)凝聚和結(jié)晶作用。使Ca2和OH離子生成Ca(OH)2加快，水化接觸點(diǎn)增多，CSH凝膠與Ca(OH)2含量增多，Ca(OH)2尺寸減小，尤其是早期更加明顯。,4. 磁化水對(duì)混凝土作用機(jī)理,（2）改善水泥石孔結(jié)構(gòu)： 由于磁化水增大了水泥水化速度和細(xì)化了水化產(chǎn)物晶體尺寸，孔結(jié)構(gòu)特征得到改善，粗大孔和毛細(xì)孔減少，過(guò)渡孔增加，500的累計(jì)孔徑增加，使得水泥石結(jié)構(gòu)均勻密實(shí)，從而有利于磁化水混凝土宏觀物理，力學(xué)性能如強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等方面的提高。,（3）改善界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)： 水經(jīng)磁化后，極性增強(qiáng)，加速了水化作用，Ca(OH)2析出加快，使?jié){一集界面上的Ca(OH)2結(jié)晶細(xì)化，減少了孔隙，強(qiáng)化了界面結(jié)構(gòu)，使界面谷區(qū)顯微硬度值增大，界面結(jié)構(gòu)得到顯著改善。,（二）磁化水應(yīng)用效能,混凝土和易性改善，單位用水量減少約10公斤。 混凝土塌落度損失降低 混凝土強(qiáng)度提高10%30% 降低水泥用量，節(jié)約成本。,應(yīng)用磁化水化案例之一,使用磁化水每方混凝土減水8-10公斤，混凝土塌落度損失改善。,磁化水裝置：永磁式磁水器，其優(yōu)點(diǎn)是不需能源，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便。主要技術(shù)參數(shù)如下：磁場(chǎng)強(qiáng)度：7000高斯；水處理量：25T /h。,磁化水裝置：電磁磁式磁水器，優(yōu)點(diǎn)是磁場(chǎng)強(qiáng)度容易調(diào)節(jié)，而且可以達(dá)到很高的磁場(chǎng)強(qiáng)度，同時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度不受時(shí)間和溫度影響、穩(wěn)定性好，但其需要外界提供激磁電源。 主要技術(shù)參數(shù)：磁場(chǎng)強(qiáng)度：10000高斯；水處理量：20T /h 效能：提高混凝土強(qiáng)度、節(jié)約水泥用量 試樣 抗壓強(qiáng)度 MPa 空白混凝土 28.0 磁化水混凝土 32.0,應(yīng)用磁化水化案例之二,（三）磁化水應(yīng)用技術(shù),水磁化器應(yīng)用技術(shù) 水磁化效應(yīng)的有效時(shí)間 磁化水與外加劑及膠凝材料的兼容性,六、混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì),傳統(tǒng)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法分析 現(xiàn)代砼配合比設(shè)計(jì)基本概念 現(xiàn)代混凝土配合比優(yōu)化方法,（一）傳統(tǒng)混凝土配合比設(shè)計(jì)方法分析,設(shè)計(jì)理論：水灰比定則為唯一理論和計(jì)算依據(jù) 缺乏其他明確理念和規(guī)律 設(shè)計(jì)方法：源于的四組分砼配合比 簡(jiǎn)單修正引入化學(xué)外加劑和礦物外加劑組分 調(diào)控經(jīng)驗(yàn)：基于統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 在生產(chǎn)工藝控制方面比較欠缺，情況復(fù)雜化后無(wú)所適從 性能指標(biāo)：強(qiáng)度、塌落度、抗?jié)B性 指標(biāo)簡(jiǎn)單不能表征和控制高性能混凝土品質(zhì),（二）現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計(jì)基本概念,（1）現(xiàn)代混凝土配合比設(shè)計(jì)內(nèi)容 膠凝材料體系設(shè)計(jì) 漿體體系設(shè)計(jì) 化學(xué)外加劑體系設(shè)計(jì) 骨料體系設(shè)計(jì) 混凝土配合比設(shè)計(jì),科學(xué)性：以現(xiàn)代混