-----混凝土外加劑在商品混凝土中應用與發(fā)展趨勢.doc

混凝土外加劑在商品混凝土中混凝土外加劑在商品混凝土中 應用與發(fā)展趨勢應用與發(fā)展趨勢 院系名稱建筑與測繪工程系 姓 名 學 號200902030458 專 業(yè)土木工程 指導教師 2013 年 04 月 05 日 摘要 外加劑以較少的摻量提高混凝土的強度 耐久性 適用性等作用 達到減 少建筑耗能的目的 外加劑的研究與應用是現(xiàn)在混凝土應用中不可缺少的環(huán)節(jié) 針對外加劑種類繁多 適用性各異和外加劑存在的問題及發(fā)展方向進行了論述 關鍵詞關鍵詞 外加劑 適用性 存在問題 發(fā)展和應用 Abstract The dosage of admixture with less increase of concrete strength durability suitability and so on to achieve the purpose of reducing building energy consumption the research and application of admixture is now the indispensable part in the concrete application Applicability and different admixtures for there are many different kinds of admixture and the existing problems and development direction are discussed Key words admixture Applicability There is a problem Development and application 目錄 1 引言 1 1 1 研究背景及意義 1 2 混凝土外加劑的種類及其應用 2 2 1 混凝土外加劑的分類 2 2 1 1 改善混凝土拌合物流變性能的外加劑 2 2 1 2 調節(jié)混凝土凝結時間 硬化性能的外加劑 2 2 1 3 改善混凝土耐久性的外加劑 2 2 1 4 改善混凝土其它性能的外加劑 2 2 2 混凝土外加劑的名稱及定義 2 2 2 2 早強劑 2 2 2 3 緩凝劑 2 2 2 4 引氣劑 2 2 2 5 高效減水劑 2 2 2 6 早強減水劑 3 2 2 7 緩凝減水劑 3 2 2 8 引氣減水劑 3 2 2 9 防止劑 3 2 2 10 阻銹劑 3 2 2 11 加氣劑 3 2 2 12 膨脹劑 3 2 2 13 防凍劑 3 2 2 14 著色劑 3 2 2 15 速凍劑 3 2 2 16 泵送劑 3 3 影響混凝土中外加劑與水泥的適應性的主要因素及其他 3 3 1 外加劑與水泥產(chǎn)生不相適應問題的主要因素 3 3 1 1 外加劑自身的因素 4 3 1 2 水泥的礦物組成對外加劑的影響 4 3 1 3 水泥熟料中添加調凝石膏品種的影響 5 3 1 4 水泥細度和顆粒級配的影響 5 3 1 5 水泥的堿含量 5 3 1 6 新進水泥的影響 5 3 1 7 粉煤灰與外加劑適用性 5 3 1 8 氣溫 風力對外加劑的影響 6 3 1 9 骨料的影響 6 3 2 解決外加劑與水泥的不相適應問題的對策 6 3 3 水泥 外加劑 粉煤灰的選擇 7 4 提高水泥與混凝土外加劑適應性的措施 7 4 1 選定熟料合理率值 優(yōu)化配料配方案 7 4 2 穩(wěn)定混合材品種及摻量 7 4 3 降低并穩(wěn)定水泥中的堿含量 7 4 4 穩(wěn)定石膏種類及摻量 7 4 5 穩(wěn)定水泥細度 8 4 6 試驗室試配實 8 5 我國混凝土外加劑的未來與發(fā)展前景 8 6 結語 9 主要參考文獻 9 致 謝 9 0 1 引言 1 11 1 研究背景及意義研究背景及意義 混凝土高性能工作的特點決定了它的應用范圍 隨著混凝土朝著高科 技領域的發(fā)展 施工工藝也隨之得到了良好的改善 混凝土最為重要的特 性便是它可以經(jīng)受巨大的壓力但不產(chǎn)生變形 但是如果混凝土達到了極限 的強度以后 便會破碎開裂 混凝土性質的關鍵因素在于水泥漿體的性質 水泥漿與骨料之間的粘結強度決定著混凝土的強度 而水泥漿體是由水泥 與水攪拌混合而形成 水泥與水的用量我們稱作水灰比 在水灰比較大時 混凝土的流動性好 但水灰比跟混凝土的強度呈反比 水灰比越大混凝土 強度反而越低 而混凝土外加劑在這種環(huán)境下便出現(xiàn)了 它是解決這一矛 盾的工具之一 在我國經(jīng)濟快速增長的背景下 各類建筑工程也得到了良好的發(fā)展 在獲得機遇的同時 技術也在隨之革新 混凝土外加劑的出現(xiàn)將把工程施 工推入一個高速發(fā)展的階段 在不久的明天 混凝土外加劑的發(fā)展方向基 本會朝著復合型外加劑及高性能外加劑的模式展開 充分起到高效 節(jié)能 環(huán)保與可持續(xù)性 2 混凝土外加劑的種類及其應用 2 12 1 混凝土外加劑的分類混凝土外加劑的分類 混凝土外加劑按其主要功能分為四類 混凝土外加劑按其主要功能分為四類 2 1 1 改善混凝土拌合物流變性能的外加劑 包括各種減水劑 引 氣劑和泵送劑等 2 1 2 調節(jié)混凝土凝結時間 硬化性能的外加劑 包括緩凝劑 早 強劑和速凝劑等 2 1 3 改善混凝土耐久性的外加劑 包括引氣劑 防水劑和阻銹劑 等 1 2 1 4 改善混凝土其它性能的外加劑 包括加氣劑 膨脹劑 著色 劑 防水劑和泵送劑等 2 22 2 混凝土外加劑的名稱及定義混凝土外加劑的名稱及定義 2 2 1 普通減水劑 在混凝土坍落度基本相同的條件下 能減少 拌合用水量的外加劑 2 2 2 早強劑 加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑 2 2 3 緩凝劑 延長混凝土凝結時間的外加劑 2 2 4 引氣劑 在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布 穩(wěn)定 而封閉的微小氣泡的外加劑 2 2 5 高效減水劑 在混凝土坍落度基本相同的條件下 能大幅 度減少拌合用水量的外加劑 2 2 6 早強減水劑 兼有早強和減水功能的外加劑 2 2 7 緩凝減水劑 兼有緩凝和減水功能的外加劑 2 2 8 引氣減水劑 兼有引氣和減水功能的外加劑 2 2 9 防止劑 能降低混凝土在靜水壓力下的透水性的外加劑 2 2 10 阻銹劑 能抑制或減輕混凝土中鋼筋或其它預埋金屬銹蝕 的外加劑 2 2 11 加氣劑 混凝土制備過程中因發(fā)生化學反應 放出氣體 而使混凝土中形成大量氣孔的外加劑 2 2 12 膨脹劑 能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑 2 2 13 防凍劑 能使混凝土在負溫下硬化 并在規(guī)定時間內達到 2 足夠防凍 強度的外加劑 2 2 14 著色劑 能制備具有穩(wěn)定色彩混凝土的外加劑 2 2 15 速凝劑 能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑 2 2 16 泵送劑 能能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑 3 影響混凝土中外加劑與水泥的適應性的主要因素及其他 3 13 1 外加劑與水泥產(chǎn)生不相適應問題的主要因素外加劑與水泥產(chǎn)生不相適應問題的主要因素 混凝土的性能不僅取決于組成材料的性能 更取決于材料之間的適應性 及混凝土配合比 外加劑 減水劑 與水泥的不相適應問題即外加劑對水泥 工作性能改善不明顯 混凝土坍落度損失過大或混凝土過于快凝 甚至造成 混凝土結構構件更易出現(xiàn)的裂縫 外加劑作為混凝土的第 5 組分 所占比重很小 但是對混凝土的性能卻 是影響很大 能夠明顯提高混凝土的坍落度 調節(jié)凝結時間 從而改善混凝 土施工性能或節(jié)約成本 水泥的水化反應需要不到水泥質量 25 的水 但水 泥遇到水會形成絮凝結構將水包裹在里面 為了使水泥水化更完全和提高混 凝土施工性能需要加入更多的水 外加劑的加入能夠在水泥顆粒表面定向吸 附 使水泥顆粒表面帶有同性電荷 因斥力作用而分離開來 從而釋放出水泥 絮凝結構包裹的水份 使更多的水參與水化反應 提高流動性 1 水泥 顆粒對外加劑吸附性的大小及外加劑作用的損耗大小 反應了外加劑與水泥 的適應性好壞 外加劑與水泥的不相適應性問題是讓所有商品混凝土廠家的擔心和頭 痛的問題 而出現(xiàn)問題后 最終總歸罪與外加劑 外加劑與水泥的不相適應性 有外加劑本身的質量 化學成分的因素 主因卻常是水泥及摻合料等的因素 有關 無論是普通減水劑 奈系高效減水劑還是第 3 代聚羧酸系高效減水劑 都會出現(xiàn)與水泥的不相適應性的情況 影響外加劑與水泥的適應性的因素很 多 主要有 3 3 1 1 外加劑自身的因素 外加劑 減水劑 的品種不同 結構官能團的不同 聚合度不同 復配 組分不同等等因素的影響均會影響與水泥的適應性 不同廠家生產(chǎn)工藝 技術水平 質量管理水平不一樣 產(chǎn)品必然有差異 1 3 1 2 水泥的礦物組成對外加劑的影響 水泥的礦物組成對外加劑的影響很大 水泥的礦物組成主要有鋁酸三 鈣 C3A 鐵鋁酸四鈣 C4AF 硅酸三鈣 C3S 硅酸二鈣 C2S 等 不 同礦物組成主要是由生產(chǎn)水泥的原材料和生產(chǎn)工藝決定的 水泥的礦物組成 中對外加劑影響因素大小依次為 C3A C4AF C3S C2S C3A 水化反應 快 早期強度提高快 需水量大 C3A 含量過高 質量分數(shù)大于 8 C3A 吸 附外加劑量大 外加劑作用損失大 水泥廠家為了達到質量指標 往往提高 C3A 含量節(jié)約成本 2 3 1 3 水泥熟料中添加調凝石膏品種的影響 水泥的生產(chǎn)最后需要加入石膏調節(jié)凝結時間 水泥廠家使用的調凝 石膏對外加劑影響因素大小依次為硬石膏 工業(yè)無水石膏 半水石膏 二 水石膏 水泥廠家為了節(jié)約成本往往使用工業(yè)無水石膏 這樣不影響水泥達 到質量指標要求 對普通不摻加外加劑的混凝土沒有不良反應 但對現(xiàn)代摻 加外加劑的混凝土 用硬石膏的水泥需水量大 吸附外加劑量大 外加劑損失 量大 硬石膏對木鈣類影響更加顯著 甚至會出現(xiàn)急凝 假凝 現(xiàn)象 3 3 1 4 水泥細度和顆粒級配的影響 水泥廠家常常為了達到水泥新標準要求 提高市場競爭力 加強研 磨 提高水泥的細度從而提高強度 水泥過細 需水量大 同樣會吸附外加劑 量更大 外加劑損失量大 同時過細的水泥在研磨時溫度更高 也會使更多的 水合石膏分解成無水石膏 無水石膏含量提高 與外加劑的適應性也會變差 水泥的顆粒級配不好 水泥凈漿泌水率大的水泥與外加劑適應性較差 3 3 1 5 水泥的堿含量 堿含量過高 堿含量 0 8 的水泥或堿含量過低 堿含量 0 5 的水泥 也容易與外加劑產(chǎn)生不適應 2 水泥中堿主要來源于所用原材 4 料 特別是石灰和粘土 含堿量過高或過低的水泥 在某些品種外加劑加入 時 會引起水泥中石膏溶解度變化 使水泥礦物成分 C3A 水化速率加快 需水 量增大 工作度損失也變快 這時加入可溶性 Na2 SO4 能夠提高其與外加 劑的適應性 粉煤灰 礦粉的摻入能夠與水泥的水化產(chǎn)物 Ca OH 2 發(fā)生 二次反應 降低混凝土的堿度 使外加劑與水泥的適應性有所改善 3 1 6 新進水泥的影響 新出廠的水泥與外加劑的適應性不如陳置的水泥 同樣的外加劑能使 陳置的水泥出現(xiàn)更高的流動度 因為剛生產(chǎn)出廠的水泥比較干燥 溫度高 與 水化合反應更快 經(jīng) 14d 以上的吸濕降溫后 自由能降低 與外加劑的適應性 提高 會出現(xiàn)明顯的差異 5 3 1 7 粉煤灰與外加劑的適應性 粉煤灰過細 也會要多一些的外加劑分散粉煤灰顆粒 粉煤灰燒失量越 大 即含碳量越大 需水量越大 對外加劑影響越大 碳粒粗大多孔 容易吸 水 吸附外加劑的能力強 使外加劑的摻量增加 特別是對引氣劑影響大 4 3 1 8 氣溫 風力對外加劑的影響 氣溫越高 風越大 砼坍落度損失越大 氣溫高 水泥水化反應快 外加 劑的消耗加快 風越大 混凝土水份蒸發(fā)越快 加快了水泥顆粒之間的物理凝 聚 混凝土坍落度損失越大 夏季氣溫太高時 可以采取對骨料澆水降溫的 辦法 減小坍落度損失 3 1 9 骨料的影響 骨料的含泥量 泥塊含量大 大量的粘土細粒會吸收更多的水份 消耗 更多外加劑 使新拌混凝土和易性變差 容易離析 坍落度損失大 還影響混 凝土強度 混凝土配合比不當 砂率不合理 也會增加坍落度的損失 砂率偏 小 混凝土也容易離析 爬底 混凝土坍落度損失大 砂率偏大 過多的砂需 要更多的水份潤濕 使混凝土坍落度變小 也影響混凝土強度 骨料的級配不 良 特別的缺少中間粒級的骨料 也容易造成混凝土離析 爬底 混凝土坍落 度損失大 影響混凝土質量 5 3 23 2 解決外加劑與水泥的不相適應問題的對策解決外加劑與水泥的不相適應問題的對策 解決外加劑與水泥的不相適應問題 重在預防 注重材料的選擇和進場 材料的檢測 外加劑與水泥的適應性是個錯蹤復雜的問題 出現(xiàn)外加劑與水 泥的不相適應問題 混凝土廠家及時對策 根據(jù)情況 以實驗為基礎 分析查 找原因 調整混凝土配合比 提高出廠坍落度 減少坍落度損失 常要調整粉 煤灰用量 提高外加劑用量 提高外加劑在混凝土中的液相殘留 保持水灰比 不變 提高水泥用量 這無疑提高了單方造價 或可采用二次添加法 即將出 廠坍落度控制在 80 100 到工地使用前用外加劑溶液強攪約 2min 調整到 140 這樣更加經(jīng)濟有效 混凝土廠家水泥常因庫存量大 需要外加劑去適 應水泥 即要外加劑廠家調整配方 根據(jù)混凝土廠家使用的水泥調整外加劑 中減水劑 緩凝劑的品種和摻量 或增加保塑劑 氣泡穩(wěn)定的引氣劑等 混 凝土配合比的確定 還需要考慮到混凝土的凝結時間 外加劑中有緩凝成份 較高的氣溫突然驟降 混凝土中外加劑用的過多 沒有及時調整配方 造成混 凝土長時間不凝結 嚴重影響混凝土強度 夏季施工也應避開高溫風大的中 午時段 對原材料進行降溫處理 混凝土施工配合比中砂率的確定 還要根 據(jù)砂細度的大小 粗骨料的孔隙率調整大小 3 33 3 水泥 外加劑 粉煤灰的選擇水泥 外加劑 粉煤灰的選擇 水泥的選擇 從外加劑與水泥產(chǎn)生不相適應問題的因素中 可以發(fā)現(xiàn)需 水量大的水泥 更容易出現(xiàn)與外加劑不相適應問題 所以應選擇使用需水量 小 強度又較高的水泥 對于配制高性能混凝土 選擇這樣流變性好 反應性 能低的水泥更加重要 實驗選擇方法 以不同的廠家的外加劑檢測該種水泥 的凈漿流動度或砂漿流動度 對多種外加劑均出現(xiàn)了最大的流動度和最小的 流動度損失的水泥 與外加劑適應性好 應選擇使用 外加劑的選擇 應用已知與外加劑適應性較好的水泥實驗 選擇其能使 該水泥砂漿流動度較大的外加劑 并應試驗摻加該外加劑的混凝土工作性能 外加劑的選擇應注意選擇大的廠家 因為大的廠家自動化程度高 技術水平 高 產(chǎn)品質量穩(wěn)定 品種多 處理問題能力強 而小的廠家 人工操作 產(chǎn)品 不穩(wěn)定 甚至有的廠家只是進半成品復配 進的原料質量都難以保證 供給的 外加劑質量也是難以有穩(wěn)定的質量 粉煤灰的選擇 粉煤灰的影響主要有含碳量的影響 含碳量大的粉煤灰 需水量大 另外 粉煤灰越細 球型玻璃體含量越高 越能改善混凝土的性能 使需水量越小 粉煤灰的使用需要粉煤灰有減水效果 粉煤灰細度的選擇 6 比表面積在 450 m2 d 550 m2 d 0 045 mm 篩余在 12 5 的 粉煤灰與水泥顆粒能形成良好的級配組合 更好發(fā)揮微集料的填充效應 對 混凝土耐久性有利于粉煤灰的使用選擇燒失量 5 需水量 100 的 粉煤灰較好 雖然材料廠家供給水泥 粉煤灰都能達到合格的標準 但混凝土廠家應 對水泥 粉煤灰提出具體的質量指標 并要求質量穩(wěn)定 水泥廠家改變原材 料來源 改變工藝 均會造成水泥品質的很大改變 所以應要求水泥廠家出 現(xiàn)這些情況應事先通知 如果生產(chǎn)出的水泥不能達到使用要求 則應要求水 泥廠家恢復原有品質 或重新選擇水泥 混凝土外加劑與水泥的適應性問題 是個錯綜復雜的問題 但也是一個 必須了解和基本掌握的問題 預防和處理混凝土出現(xiàn)外加劑與水泥的適應 性問題 首先要從混凝土原材料入手 原材料的選擇不當 均會給施工帶來 問題 增加費用 甚至造成工程事故 所以混凝土廠家應該以實驗為基礎慎重 科學地選擇使用材料 4 提高水泥與混凝土外加劑適應性的措施 4 14 1 選定熟料合理率值選定熟料合理率值 優(yōu)化配料配方案優(yōu)化配料配方案 熟料率值設計是由生產(chǎn)工藝和生料的易燒性等因素決定的 熟料率值設 計是否合理 直接關系到熟料煅燒質量 因而也決定了熟料的礦物組成 由 于各生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝不盡相同 甚至同一水泥廠的熟料生產(chǎn)工藝也差異 較大 應采取有效措施 確保質量穩(wěn)定 如工源水泥集團下屬的本溪水泥廠 既由帶余熱鍋爐的回轉窯 又有四級預熱窯外分解窯 由于配料方案完全不 同 所以 熟料的礦物組成差異很大 該廠為了消除由于熟料礦物組成的不 同而導致的水泥組分的差異 采取了將熟料搭配均化后上磨的技術手段 保 證了水泥質量的穩(wěn)定 為混凝土的制備及外加劑摻量的確定創(chuàng)造了條件 4 24 2 穩(wěn)定混合材品種及摻量穩(wěn)定混合材品種及摻量 水泥顆粒屬連續(xù)級配顆粒緊密堆積體 加入兩種或兩種以上適宜混合材 可加強填充效應 混合材無論是單摻還是復摻 混合材本身的質量要穩(wěn)定 摻入量要均勻 這樣 不僅水泥的強度指標穩(wěn)定 而且為混凝土制備程中外加 劑的摻加創(chuàng)造了條件 特別指出 用作混合材的粉煤灰 最好選用一級灰 7 4 34 3 降低并穩(wěn)定水泥中的堿含量降低并穩(wěn)定水泥中的堿含量 嚴格控制原燃材料中的堿 保證水泥中堿含量的穩(wěn)定 4 44 4 穩(wěn)定石膏種類及摻量穩(wěn)定石膏種類及摻量 為了降低生產(chǎn)成本 水泥生產(chǎn)企業(yè)在石膏的選用上有很大的彈性 二水 石膏 半水石膏 無水石膏均有可能不定期使用 同時 為了享受使用工業(yè) 廢渣的國家優(yōu)惠政策 許多企業(yè)都在試驗使用工業(yè)廢渣如磷石膏等工業(yè)副產(chǎn) 品 因此 生產(chǎn)企業(yè)應積極采取措施不僅保證水泥中 SO3 含量的穩(wěn)定 同時 要保證不同種類石膏摻入量的均衡 4 54 5 穩(wěn)定水泥細度穩(wěn)定水泥細度 水泥生產(chǎn)企業(yè)不論是用篩余還是用比表面積來控制水泥細度 都應穩(wěn)定 水泥磨的生產(chǎn)工藝 不僅要保證水泥細度在一個經(jīng)濟合理的范圍內 同時還 要保證其有一個合理的顆粒級配 4 64 6 試驗室試配實試驗室試配實 試配試驗時 試驗條件要與工地一致 由于外加劑廠提供的產(chǎn)品本身可 能就是復配的結果 因此 再將各種外加劑復配 某種成分就可能超標 另外 某些成分是不能混合到一起的 有可能發(fā)生化學反應 不僅削弱了它原有的 作用 甚至可能出現(xiàn)可怕的后果 5 我國混凝土外加劑的未來與發(fā)展前景 我國國土遼闊 人口眾多 是世界上最大的發(fā)展中國家 而固定資產(chǎn) 的投資 未來將繼續(xù)保持較高的增長幅度 混凝土外加劑的身影會出現(xiàn)在 更多的工程當中 比如新式住宅建筑 新農村的建設 高速公路公路網(wǎng) 客運線路 各項基礎設施建設等 混凝土的使用會隨著建設量而增長 此 時此刻對混凝土外加劑的需求將更為旺盛 在這種背景下混凝土外加劑正 面臨著極為可靠的發(fā)展機遇 國際市場的開拓 我國生產(chǎn)高效減水劑的企業(yè)實物質量 已經(jīng)達到了國 際同類產(chǎn)品的平均水準 而混凝土外加劑 水泥助磨劑 速凝劑 減水劑 8 聚羧酸減水劑等 這些產(chǎn)品的價格又比其他國家所生產(chǎn)的產(chǎn)品便宜 具有 價格優(yōu)勢 而且質量符合標準 這樣一來我國混凝土外加劑就有了一定的 國際競爭力 在未來幾年當中 我國企業(yè)面向東南亞地區(qū) 東北亞日本 韓國以及非洲等地輻射銷售的勢頭越來越強 總體來說 國際市場的開拓 還存在著許多空間 目前 水泥助磨劑 速凝劑 減水劑 聚羧酸減水劑等新的高性能減 水劑 它們具有良好的發(fā)展空間與提升潛力 可以預見到 在今后的一段 時間內 國家基