混凝土工培訓課件

1、混凝土常用材料混凝土常用材料本章重點：1、混凝土常用材料及其作用；、混凝土常用材料及其作用；2、常用水泥的種類、組成及主要特性；、常用水泥的種類、組成及主要特性；3、粗、細骨料的種類及特性；、粗、細骨料的種類及特性；4、拌合用水的要求；、拌合用水的要求；5、外加劑和摻合料的種類及特性。、外加劑和摻合料的種類及特性。一、普通混凝土的組成水泥水水泥漿石子砂子骨 料新拌混凝土100%體積6075%715%2540%1421%2128%3942%凝結硬化硬化混凝土混凝土外加劑 為了改善或提高混凝土的性能混凝土的組成材料u傳統(tǒng)混凝土的4大組分：水泥、粗、細骨料、水。u外加劑(第5組分） 能使混凝土性能和

2、功能得到顯著的改善和提高的少量物質。摻入量不得大于膠凝材料質量的百分之五。u摻合料(第6組分) 在混凝土配制時，取代部分水泥的磨細無機礦物質材料（?；郀t礦渣、粉煤灰、硅灰等），一般摻加量為水泥質量的百分之五以上。二、各組成材料的作用（2）骨料v廉價的填充材料，廉價的填充材料，節(jié)省水泥用量節(jié)省水泥用量v混凝土的混凝土的骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴展骨架，減小收縮，抑制裂縫的擴展v傳力作用傳力作用v降低水化熱降低水化熱v提供耐磨性提供耐磨性（1）水泥漿v潤滑作用潤滑作用與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動性。與水形成水泥漿，賦予新拌混凝土以流動性。v膠結作用膠結作用包裹在所有骨料表面，通過水泥漿

3、的凝結硬包裹在所有骨料表面，通過水泥漿的凝結硬 化，將砂、石骨料膠結成整體，形成固體。化，將砂、石骨料膠結成整體，形成固體。（3）水v混凝土中的拌和水有兩個作用混凝土中的拌和水有兩個作用供水泥的水化反應供水泥的水化反應賦予混凝土的和易性賦予混凝土的和易性v剩余水留在混凝土的孔（空）隙中剩余水留在混凝土的孔（空）隙中使混凝土中產生孔隙使混凝土中產生孔隙對防止塑性收縮裂縫對防止塑性收縮裂縫有利有利對滲透性、強度和耐久性對滲透性、強度和耐久性不利不利（4）外加劑 改善混凝土的性能。改善混凝土的性能。緩凝劑緩凝劑 使水泥漿凝結硬化速度減慢；使水泥漿凝結硬化速度減慢；促凝劑促凝劑 使水泥漿凝結硬化速度減

4、慢；使水泥漿凝結硬化速度減慢；減水劑減水劑減少拌和需水量；減少拌和需水量；引氣劑引氣劑在混凝土中引起封閉氣孔；在混凝土中引起封閉氣孔；（5）礦物摻合料礦物摻合料 減少水泥用量，改善混凝土性能。減少水泥用量，改善混凝土性能。粉煤灰粉煤灰硅灰硅灰礦渣礦渣三、常用水泥1、水泥的定義：凡細磨材料，加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能將砂、石等材料牢固地膠結在一起的細粉狀水硬性膠凝材料，通稱為水泥。2、水泥的生產工藝（兩磨一燒）按比例混合磨細高溫煅燒混合磨細3、水泥的分類 （1）按其主要成分分為硅酸鹽類水泥、鋁酸鹽類水泥、硫鋁酸鹽類水泥和磷酸鹽類水泥等。 （2）按水泥的用途和性

5、能又可分為通用水泥(如硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等)、專用水泥(如中、低熱水泥等)及特性水泥(如快硬硅酸鹽水泥、膨脹水泥等)。 （3）工程中“五大水泥”：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥。（4）硅酸鹽水泥 a、硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥是由硅酸鹽水泥熟料、05%的混合料(如石灰石或?；郀t礦渣等)、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。 b、硅酸鹽水泥分兩種類型：不摻混合材的稱型硅酸鹽水泥型硅酸鹽水泥，其代號為P；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材的稱型硅酸鹽水泥型硅酸鹽水泥，其代號為P。 C、硅酸鹽水泥分為42.5

6、、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6個強度等級。 4、水泥品種及強度等級的選擇 （1）水泥品種選擇工程性質及所處的環(huán)境；施工條件；混凝土的強度等級。 （2）水泥強度等級：為混凝土強度的1.52倍。 C30（32.5） C30(42.5） 用高強度等級水泥配制低強度等級混凝土，雖然滿足強度要求的水泥用量少，但難以滿足混凝土的和易性和耐久性的要求，不可取。 若用低強度等級水泥配制高強度等級混凝土，滿足強度要求的水灰比會很小，其和易性難以滿足施工要求，也不可取。 5、硅酸鹽水泥的技術性質 （1）密度、堆積密度、細度。v 硅酸鹽水泥的密度約為3.10g/cm3。其松散狀態(tài)下的堆

7、積密度為10001100kg/m3，緊密堆積密度達1600kg/m3。v細度是指水泥顆粒的粗細程度，是影響水泥性能的重要指標。國家標準GB 17599規(guī)定，硅酸鹽水泥比表面積應大于300m2/kg。 （2）標準稠度用水量 為了測定水泥的凝結時間及體積安定性等性能，應該使水泥凈漿在一個規(guī)定的稠度下進行，這個規(guī)定的稠度稱為標準稠度。 達到標準稠度時的用水量稱為標準稠度用水量，以水與水泥質量之比的百分數(shù)表示，按水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法(GB 13462001)規(guī)定的方法測定。 （3）凝結時間 凝結時間分初凝和終凝。 初凝時間是指水泥從開始加水拌和起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間

8、；終凝時間是指從水泥開始加水拌和起至水泥漿完全失去可塑性，并開始產生強度所需的時間。 水泥的凝結時間是按水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法(GB 13462001)規(guī)定的方法測定的。國家標準規(guī)定:硅酸鹽水泥初凝時間不得早于45min終凝時間不得遲于6.5h。 （4）體積安定性v 水泥體積安定性簡稱水泥安定性，是指水泥漿硬化后體積變化是否均勻的性質。v當水泥漿體在硬化過程中或硬化后發(fā)生不均勻的體積膨脹，會導致水泥石開裂、翹曲等現(xiàn)象，稱為體積安定性不良。v 水泥安定性通常用雷式夾法測定。v 引起水泥體積安定性不良的原因主要有熟料中含有過量的游離氧化鈣、游離氧化鎂或摻入的石膏過多。v體積安

9、定性不合格的水泥不能用于工程中。 （5）水泥的強度v水泥強度是表示水泥力學性能的一項重要指標，是評定水泥強度等級的依據(jù)。 v根據(jù)GB/T 17599規(guī)定，硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R等6個強度等級，各強度等級水泥在各齡期的強度值不得低于下表中的數(shù)值。硅酸鹽水泥的強度指標（依據(jù)硅酸鹽水泥的強度指標（依據(jù)GB17599GB17599） 強度等級 抗壓強度（MPa）抗折強度（MPa）3d283d2842.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.52352.54.07.052.5R2752.55.07.062.5286

10、2.55.08.062.5R3262.55.58.0（6）水化熱v水化熱是指水泥與水發(fā)生水化反應時放出的熱量，通常用J/kg表示。v水化熱的大小主要與水泥的細度及礦物組成有關。顆粒愈細，水化熱愈大；不同的礦物成分，其放熱量不一樣(見下表)，礦物中C3S、C3A含量愈多，水化熱愈大。 水泥熟料單礦物水化時特征水泥熟料單礦物水化時特征 名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣凝結硬化速度28d水化放熱量強 度 快多高 慢少早期低，后期高 最快最多低 快中低 5、水泥進場檢查及復試(1)水泥進場必須有產品合格證、出廠檢驗報告。(2)對水泥品種、級別、包裝或散裝倉號、出廠日期等進行檢查驗收。(3)對水泥

11、強度、安定性及其他必要的性能指標進行復試，其質量必須符合硅酸鹽、普通硅酸鹽水泥GBl75等的規(guī)定。(4)當在使用中對水泥質量有懷疑或水泥出廠超過三個月(快硬水泥超過一個月)時，應進行復試，并按復試結果使用。(5)鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構中，嚴禁使用含氯化物的水泥。(6)水泥在運輸和貯存時，應有防潮、防雨措施，防止受潮后水泥凝結成塊，強度降低。不同品種和標號的水泥應分別貯存，不得混雜在一起。v經濟上：在不影響混凝土性能的條件下，在混凝土中盡可能多地加入骨料，以降低混凝土的成本；v骨料可提供混凝土很好的穩(wěn)定性和比水泥石更好的耐久性。三、骨料1、骨料的種類v按照骨料粒徑粗骨料：粒徑大于4.7

12、5mm的巖石顆粒，如卵石、碎石細骨料：粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，如河砂、山砂、 海砂v按照骨料的密度普通骨料：堆積密度在15201680kg/m3的骨料 密度在25002700kg/m3輕骨料： 堆積密度1120kg/m3的骨料 密度在1000kg/m3重骨料： 堆積密度2080kg/m3的骨料 密度在35004000kg/m3 如陶粒、煅燒頁巖、膨脹蛭石、膨脹珍珠巖、泡沫塑料顆粒等。如鐵礦石、重晶石等。碎 石卵 石骨料的種類普通骨料輕骨料重骨料骨料的分類骨料的種類按照骨料來源分為：v天然巖石骨料：由天然巖石組成的骨料，如砂、卵石、碎石等。v按照巖石的主要成分分為：氧化硅礦物、碳酸鹽礦物

13、、氧化鐵礦物、硫化物礦物、粘土礦物等。v人工骨料： 熱加工骨料：膨脹頁巖、膨脹蛭石等； 工業(yè)副產物：礦渣、鐵渣、粉渣等；v再生骨料：破碎混凝土、破碎粘土磚等。2.混凝土中骨料的基本要求 v具有良好的顆粒級配，使堆積空隙率小，顆?？偙缺砻娣e較小，以減少水泥漿用量；v骨料顆粒表面干凈，以保證與水泥漿有良好的粘結力； v含有害雜質少，不得含有影響水泥凝結硬化和后期混凝土耐久性的成分； v具有足夠的強度和堅固性，以保證起到骨架和傳力作用。 骨料用量對混凝土與凈漿收縮比的影響骨料用量對混凝土與凈漿收縮比的影響3、骨料的特性及對混凝土性能的影響v骨料的含水狀態(tài)v骨料的密度v骨料的粒徑與級配v骨料的孔隙率v

14、骨料的形狀v骨料的表面特征v骨料的彈性模量v骨料的強度v骨料的堅固性v骨料的硬度混凝土配合比設計所要求影響新拌混凝土性能影響硬化混凝土性能(1) 骨料的密度、表觀密度與堆積密度 v密度測量 可用“排液法”直接測量砂、石骨料顆粒的密度。直接測得的密度實際是骨料的表觀密度，但由于砂、石的孔隙率小，將此法測得的密度為視密度（表觀密度）密度（毛體積密度）。大多數(shù)天然骨料的視密度為2.43.0。v堆積密度測量 砂、石的堆積密度一般用固定體積法測量；砂用5升的體積的質量確定；石用10升體積的質量確定。骨料堆積密度取決于顆粒粒徑與級配 天然巖石的密度巖石種類平均密度密度范圍玄武巖(Basalt)2.802.

15、603.0花崗巖(Granite)2.692.603.0砂巖(Gritstone)2.692.602.9角頁巖(Hornfels)2.822.703.0石灰?guī)r(Limestone)2.662.52.8斑巖(Porphyry)2.732.602.9石英巖(Quartzite)2.622.62.7(2) 骨料的粒徑及其分布v骨料粒徑及其分布粗骨料：最大粒徑與顆粒級配；細骨料：細度模數(shù)與顆粒級配。v骨料粒徑與顆粒級配影響骨料堆積孔隙顆粒級配合理可減少堆積孔隙；單一粒徑越大，堆積孔隙越多。v粒徑及其分布影響的混凝土性能混凝土的用水量；混凝土的水泥用量；新拌混凝土的和易性混凝土的微裂縫關于骨料粒徑及其分

16、布的幾個基本概念v顆粒級配 指的是大小粒徑的骨料顆粒的互相搭配的比例情況不同粒徑顆粒的分布。v粗細程度 指的是不同粒徑細骨料混合在一起的總體粗細程度平均粒徑大小。v最大粒徑 指的是粗骨料公稱粒級的上限允許最大值。1）砂子的顆粒級配與粗細程度v細度模數(shù)Mx細度模數(shù)表征砂的粗細程度，由篩分法測定。細度模數(shù)越大，骨料越粗，根據(jù)細度模數(shù)將砂分為：細砂（2.21.6）；中砂（3.02.3）；粗砂（3.73.1）。v級配曲線級配曲線表示不同粒徑砂的顆粒搭配情況；根據(jù)級配曲線分為三個區(qū)：、；級配間接反映了砂顆粒的堆積密度。砂顆粒級配與細度模數(shù)的測定v篩分法砂子標準篩：9.50 4.75 2.36 1.18

17、0.60 0.30 0.15mm 共七個孔徑的篩。方法：將500g烘干的砂子試樣由粗到細一次過篩，然后稱出余留在各個篩上的砂子質量。計算：各個篩上的余量為分計篩余ai，各個篩及以上篩上的分計篩余的和為累計篩余Ai。 則：累計篩余Ai = ai （i = 1i） u顆粒級配 然后用Ai作縱坐標，篩孔尺寸作橫坐標，繪制級配曲線或級配區(qū)表4.5。u計算細度模數(shù) Mx = (A2+A3+A4+A5+A6)-5A1 /(100A1) 砂的級配曲線區(qū)砂：較粗，宜配制低流動性混凝土；區(qū)砂：偏細，可使拌含物均勻穩(wěn)定性好，但干縮大；區(qū)砂：粗細適中，拌制混凝土較為理想。2 2）石子的顆粒級配與最大粒徑v顆粒級配：

18、篩分法測定。連續(xù)級配 要求顆粒尺寸由大到小連續(xù)分級，每一級骨料都占有適當比例，這種級配較好；間斷級配 是人為地剔除骨料中的某些粒級，造成粒級間斷，大粒徑骨料間的空隙由比其小幾倍的小粒徑顆粒填充，從而降低堆積空隙率。v最大粒徑：一般不超過40mm。在條件允許的情況下，粗骨料的最大粒徑應盡可能選得大些，可節(jié)約水泥。但過大混凝土和易性變差，易產生離析。最大粒徑的確定還受到結構截面尺寸、鋼筋凈距及施工條件的限制。 （3 3）骨料的形狀與表面特征v骨料的形狀 骨料顆粒的外觀幾何形狀，對于粗骨料有：等徑顆粒球形體顆粒：沒有菱角和邊；多面體顆粒：有菱角和邊。針狀顆粒 長度大于顆粒所屬的平均粒徑的2.4倍；片

19、狀顆粒 厚度小于平均粒徑的0.4倍。v骨料的表面特征表面粗糙程度；是否有菱角；干凈程度等。等徑顆粒骨料針片狀骨料顆粒針片狀球狀表面特征與形狀對混凝土性能的有何影響？v表面粗糙和針片狀顆粒需要更多的水泥漿 影響混凝土的成本。v表面光滑且等徑顆粒易于流動，而粗糙且針片狀顆粒不易流動影響新拌混凝土的和易性。v粗糙表面骨料與水泥漿的界面結合力較大 影響混凝土中界面區(qū)的結合力。v影響混凝土的強度骨料表面越粗糙，與水泥漿接觸面越大，混凝土強度越高；針片狀骨料使混凝土強度低于圓形骨料；大粒徑骨料使混凝土強度低于小粒徑骨料（4）骨料的含水狀態(tài) v骨料含水有四種狀態(tài)：完全干燥 骨料表面及內部完全不含水； 氣干

20、骨料表面完全不含水，而內部可能含少量水； 飽和面干 骨料的表面干燥而顆粒內部的孔隙含水飽和，此時的含水率為飽和面干吸水率。含水濕潤 骨料表面吸附水且濕潤。含水狀態(tài)：完全干燥 氣 干 飽和面干 含水濕潤含水量： 不含水 有效含水量 有效含水量 有效含水量 完全干燥 氣 干 飽和面干 含水濕潤骨料含水量的影響v骨料的含水率以骨料的干質量為基數(shù)計算。v計算混凝土配合比時，應扣除骨料所含的水。v骨料在飽和面干狀態(tài)時，既不會從混凝土中吸水，也不會給出水。所含的水對混凝土無有害作用。v濕潤狀態(tài)下的自由水將成為混凝土拌和水的一部分，影響混凝土的和易性、強度和耐磨性。（5）骨料的有害雜質v有害雜質的種類：粘土

21、、泥塊、云母；硫酸鹽、硫化物、有機質；活性SiO2；針片狀顆粒等。v有害雜質的危害：影響水泥的水化、腐蝕水泥石；影響混凝土的和易性影響混凝土的強度與耐磨性；增大混凝土的收縮；引起堿骨料反應等。 含泥量很大的骨料堿骨料反應v定義： 骨料中的活性SiO2與水泥中的Na、K等堿金屬離子間的形成堿硅酸鹽凝膠的化學反應；v危害： 在骨料與水泥石的界面產生的堿硅酸鹽凝膠吸水后體積膨脹，導致水泥石開裂；v原因：水泥中的含堿(Na2O、K2O)量0.6%骨料中含有活性SiO2 ；v檢驗方法： 砂漿棒法，膨脹率0.10%。堿硅酸鹽凝膠（6）骨料的堅固性與強度v骨料的堅固性 骨料不因干濕循環(huán)或凍融循環(huán)等氣候變化而

22、產生體積變化導致混凝土的劣化。骨料的堅固性取決于孔隙率、裂縫和雜質。粗骨料的強度對混凝土強度有一定影響，要求骨料強度是混凝土配制強度的1.5倍。1）砂子的堅固性v定義： 砂在氣候、環(huán)境變化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的能力。 v測試方法： 用硫酸鈉溶液浸泡檢驗，試樣經5次循環(huán)后其質量損失率作為其評價指標。v測試原理： 硫酸鈉(NaSO4 10H2O)在砂的孔隙中結晶時將產生體積膨脹，使砂內部產生作用于孔壁的應力，如堅固性不好將會使砂碎裂。2）石子的強度與堅固性v粗骨料強度碎石：抗壓強度（采石場、C60）、 壓碎指標值卵石：壓碎指標值立方體強度立方體強度 用用50 50 50mm3的立方體的立方

23、體(或或 50 50 mm的圓柱體的圓柱體)巖石試件，吸水飽和后測定的試件抗壓強度。巖石試件，吸水飽和后測定的試件抗壓強度。壓碎指標壓碎指標 將氣干狀態(tài)下將氣干狀態(tài)下1020mm的石子，按一定方的石子，按一定方法裝入特制的圓柱筒內，在法裝入特制的圓柱筒內，在160300s內加荷至內加荷至200kN，卸荷后稱取試樣質量（卸荷后稱取試樣質量（G），然后用孔徑為），然后用孔徑為2.5mm的篩的篩進行篩分，稱取試樣的篩余量（進行篩分，稱取試樣的篩余量（G1）。 壓碎指標壓碎指標 = (G-G1 )/G 100% v堅固性堅固性 可直接用凍融循環(huán)或硫酸鹽溶液進行快速檢驗石子的堅固可直接用凍融循環(huán)或硫酸鹽

24、溶液進行快速檢驗石子的堅固性。性。 PP骨料顆粒壓碎強度試驗示意圖 1.5倍倍（ 1.2 1.7）混凝土強度混凝土強度4. 混凝土用砂的技術要求 v混凝土用砂的級配曲線一般應在區(qū)，以中砂為宜。 v有害雜質含量 符合國家標準(GB/T14684-2001)的要求。v堅固性 質量損失率 8%10%。v表觀密度應大于2500kg/m3，堆積密度應大于1350kg/m3 ,空隙率應小于47。v經堿-骨料反應檢驗后，應無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象。 5. 混凝土用石子的技術要求 v最大粒徑最大粒徑Dmax要求：要求： 中等強度的混凝土的最大粒徑應中等強度的混凝土的最大粒徑應 40mm； 高等級混凝土應高

25、等級混凝土應 25mm。 對于鋼筋混凝土，對于鋼筋混凝土，Dmax 結構斷面尺寸的結構斷面尺寸的1/4、板厚的、板厚的1/2，或鋼筋間最小凈距的，或鋼筋間最小凈距的3/4。v巖石強度與混凝土設計強度等級之比不應小于巖石強度與混凝土設計強度等級之比不應小于150%； v顆粒級配顆粒級配 符合符合JGJ53-92規(guī)定。規(guī)定。v有害雜質含量有害雜質含量 應符合表應符合表4-4的規(guī)定的規(guī)定 骨料最大粒徑骨料最大粒徑 ( Dmax )混凝土類型混凝土類型 Dmax(mm )大壩混凝土大壩混凝土 150普通混凝土普通混凝土 40高強混凝土高強混凝土 25（碎石）（碎石） 15（卵石）（卵石）活性粉末混凝土

26、活性粉末混凝土 0.6四、水 v一般河水、可飲用水，均可用來配制混凝土；vpH4及硫酸鹽含量（SO3）超過1%的水不能用于配制混凝土；v海水不允許用來配制鋼筋混凝土；v含有對水泥水化有害的有機雜質的水不能用來拌制混凝土。v工業(yè)廢水：需處理檢驗合格后才可使用。 五、混凝土外加劑v外加劑在混凝土中加入除四種主要組分以外的其它外加材料。v種類化學外加劑和礦物外加劑：礦物外加劑：摻加量在水泥質量5%以上的稱為摻和料； 化學外加劑：摻加量在水泥質量5%以下的稱為外加劑。為什么要使用外加劑？v單純依靠調節(jié)水、水泥和骨料用量，難以解決下列技術問題用水量與良好和易性間的矛盾；施工操作對凝結時間、放熱速度、強度

27、增長的要求；耐久性對低連通孔隙率的要求。外加劑的作用 改善混凝土拌合物的和易性； 加快或延緩凝結時間； 控制強度增長； 提高抗凍融、熱開裂、堿骨料膨脹、硫酸鹽侵蝕和鋼筋銹蝕等作用下的耐久性； 節(jié)約水泥用量，降低成本； 減少放熱速度，控制溫升。類型主要功能主要功能適用范圍適用范圍普通減水劑 1.工作性及強度不變，節(jié)約水泥用量2.工作性及水泥用量不變，減少用水量，提高強度3.用水量及水泥用量不變，增大流動性 1.日最低氣溫以上2.各種預制及現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土及預應力混凝土3.大模板施工、滑模施工、大體積混凝土、泵送混凝土以及流動性混凝土 高效減水劑 1. 工作性及水泥用量不變，大幅減少用水量，

28、可制備早強、高強混凝土2. 用水量及水泥用量不變，可增大流動性，制備大流動性混凝土 1.日最低氣溫以上2.鋼筋密集、界面復雜、空間狹窄以及不易振搗部位3.各種預制及現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土及預應力混凝土4.普通減水劑適用的范圍5.早強、高強混凝土以及流動性混凝土 引氣劑引氣減水劑1.改善混凝土拌合物的工作性，減少混凝土泌水離析2.增加硬化混凝土的抗凍融性1.有抗凍性要求的混凝土2.集料質量差以及輕集料混凝土3.提高混凝土抗?jié)B性可用于防水混凝土4.改善混凝土的抹光性5.泵送混凝土 外加劑分類外加劑分類類型主要功能主要功能適用范圍適用范圍緩凝劑緩凝減水劑 降低熱峰值推遲熱峰值出現(xiàn)的時間 1.日最低氣

29、溫以上的混凝土施工2.大體積混凝土3.夏季和炎熱地區(qū)的混凝土施工4.預制新拌混凝土、滑?；炷?、泵送混凝土 早強劑 1.縮短混凝土的熱蒸養(yǎng)時間2.增加硬化混凝土的抗凍融性1.日最低氣溫-3以上2.正負氣溫交替的亞寒地區(qū)3.蒸養(yǎng)混凝土、早強混凝土速凝劑 速凝、早強 用于噴射混凝土防凍劑 混凝土在負溫條件下，仍有液相自由水以保證水化，使混凝土達到預制強度 冬季負溫（0以下）混凝土施工 膨脹劑 使混凝土體積在水化硬化過程中產生一定膨脹，以減少混凝土干縮裂縫，提高抗裂性和抗?jié)B性能 1.補償收縮混凝土，用于防水等2.填充用膨脹混凝土，用于底座灌漿，螺栓固定3.自應力混凝土，用于自應力混凝土壓力管 外加劑

30、分類外加劑分類1.化學外加劑種類：v按照組成有：有機質和無機質外加劑有機質表面活性物質無機質電解質鹽類化合物表面活性物質：甲物質的加入能降低乙液體的表面張力，則稱甲對乙有表面活性。由于水是最常用的溶劑，故通常稱有表面活性均是指對水而言的。具有表面活性的物質稱為表面活性物質，表面活性劑都是表面活性物質。反之不成立。 表面活性物質的結構特點：結構上具有兩性的特點，一端具有親水性，另一端則具有疏水性（或親油性）。這兩種極性分子會自身定向排列在液體表面上，極性基團伸向水中，而疏水的烴基則伸向空氣、油或者固體的界面，從而降低液體的表面張力。親油基是烴基，親水基則是多樣的。表面活性物質為什么能降低表面張力

31、？v表面張力簡單定義：表面張力簡單定義：液體表面層由于分子引力不均衡而產生液體表面層由于分子引力不均衡而產生的沿表面作用于任一界線上的張力。的沿表面作用于任一界線上的張力。v 表面張力解釋表面張力解釋：通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與：通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內的分子所受力是不同的。在水內部的一個水分處于相本體內的分子所受力是不同的。在水內部的一個水分子受到周圍水分子的作用力的合力為子受到周圍水分子的作用力的合力為0，但在表面的一個水，但在表面的一個水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內部分子卻不如此。因上層空間氣相分子對它的吸引力小于內部液相分子對它的

32、吸引力，所以該分子所受合力不等于零，液相分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其其合力方向垂直指向液體內部，結果導致液體表面具有自動縮合力方向垂直指向液體內部，結果導致液體表面具有自動縮小的趨勢，這種表面收縮力稱為表面張力。小的趨勢，這種表面收縮力稱為表面張力。v降低的原因：降低的原因：如在液氣界面上，表面活性物質的親水基和水如在液氣界面上，表面活性物質的親水基和水結合在一起，另一基伸向空氣，相當于增加了空氣對于水的結合在一起，另一基伸向空氣，相當于增加了空氣對于水的作用力，這樣水分子表面的作用力就平衡了。作用力，這樣水分子表面的作用力就平衡了?；炷镣饧觿┑陌l(fā)展 1885 氯化鈣(促

33、凝劑)的專利 1925 水密性外加劑 1930 鋁 粉(發(fā)泡劑) 1932 萘磺酸甲醛縮合物(減水劑) 1938 引氣劑 1938 早強劑與緩凝劑 1939 木質磺酸鹽(減水劑) 1950 消泡劑 1955 冰點降低劑 1960 密胺樹脂(減水劑) 1993 聚丙烯酸(減水劑) 1997 聚羧酸脂(減水劑) (1) 減水劑 Water Reducersv減水劑功能上能在和易性不變時，減少單位用水量；或在單位用水量不變時，能改善和易性；或二者都具備又不改變含氣量的外加劑。v組成特點：碳氫分子鏈上帶有親水性離子基團的表面活性物質。v種類：減水效果l普通減水劑(也稱塑化劑，Plasticiser)；

34、l高效減水劑(也稱超塑化劑，Superplasticiser)。復合功能l早強減水劑；l緩凝減水劑；l引氣減水劑。1) 減水劑的組成與分子結構特點 v減水劑都是表面活性劑，分子結構中含有親水的離子基團和碳氫分子鏈，其中：離子基團是酸根離子或氨基，如：SO3-、COO-、NH 3 +等；碳氫分子鏈，帶有羥基(OH-)，如：烷烴基、芳香烴基等。v其結構如下圖所示：陰離子基團碳氫鏈木質素磺酸鹽的重復結構單元2) 減水劑的物理化學特征v可溶于水，能顯著降低水的表面張力；v能吸附在固體表面，并在固體表面定向排列，形成表面吸附分子層，降低水固界面張力。 3) 減水劑的作用效果 通過濕潤、潤滑、分散、塑化等

35、作用，能使水泥漿變稀、混凝土拌和流動性增大，從而，取得下列效果：在保持用水量不變的條件下，增大坍落度，改善和易性，使混凝土易于澆注、成型密實；在保持坍落度不變的條件下，減少用水量，降低水灰比(水膠比) ，提高混凝土強度和抗?jié)B性；在保持混凝土強度和和易性，在減少用水量的同時減少水泥用量。坍落度坍落度(inch)(inch)減水劑摻量減水劑摻量(水泥質量的水泥質量的)減水劑對混凝土拌合物坍落度的影響 當水灰比一定時，混凝土拌合物的坍落度隨著減水劑摻量的增加而增大水灰比水灰比減水劑摻量減水劑摻量(水泥質量的水泥質量的)減水劑摻量對水灰比的影響 當坍落度恒定時，新拌混凝土的水灰比隨著減水劑摻量的增加而

36、減小4) 減水劑的作用機理v不加減水劑的情況：水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮凝結構，使10%30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動和潤滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動性。v分散作用：當加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷（通常為負電荷），形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結構破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動，從而有效地增加混凝土拌合物的流動性。 v潤滑作用：減水劑中的親水基極性很強，因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，這層水膜具有很好的潤滑作用，能有效降低水泥顆

37、粒間的滑動阻力，從而使混凝土流動性進一步提高。 加減水劑前的絮凝結構加入減水劑后，絮凝結構被打破4) 減水劑的作用機理v空間位阻作用：減水劑結構中具有親水性的聚醚側鏈，伸展于水溶液中，從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層。當水泥顆?？拷鼤r，吸附層開始重疊，即在水泥顆粒間產生空間位阻作用，重疊越多，空間位阻斥力越大，對水泥顆粒間凝聚作用的阻礙也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。 （空間位阻效應主要指分子中某些原子或基團彼此接近而引起的空間阻礙作用。）v接枝共聚支鏈的緩釋作用：新型的減水劑如聚羧酸減水劑在制備的過程中，在減水劑的分子上接枝上一些支鏈，該支鏈不僅可提供空間位阻效

38、應，而且，在水泥水化的高堿度環(huán)境中，該支鏈還可慢慢被切斷，從而釋放出具有分散作用的多羧酸，這樣就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度損失。 減水劑分散水泥的機理 加減水劑前 加減水劑后絮 凝分 散沒加減水劑的水泥漿加減水劑后的水泥漿5) 減水劑的品種及其應用v普通減水劑v高效減水劑普通減水劑 Water-reducerv特點：一般含有雜質；減水率較小，約10%；有一些副作用；v主要品種木質素磺酸鹽(木鈣， ) 副作用：引進氣泡多而大羥基羧酸及其鹽(如檸檬酸、葡萄糖酸鈉等) 副作用：緩凝作用明顯，有引氣劑時會增大拌合物含氣量多元醇(如糖鈣等) ； 副作用：緩凝但不影響含氣量高效減水劑 High

39、-range Water-reducerv特點：具有較高的分子量，純度較高；減水效率高，在摻量較小的條件下，可取得高效；副作用小。v種類：改性木質素磺酸鹽，較高分子量的純木質素鹽；磺化密胺縮合樹脂，一般是鈉鹽；磺化萘甲醛縮合樹脂，一般也是萘磺酸鈉鹽；含有羧基和/或醚基的聚合物，如聚丙烯酸鈉、聚羧酸酯，聚醚等； 高效減水劑的應用，成為混凝土技術發(fā)展里程一個重要的里程碑，應用它可以配制出流動性滿足施工需要且水灰比低，因此強度很高的高強混凝土、可以自行流動成型密實的自密實混凝土，以及充分滿足不同工程特定性能需要和勻質性良好的高性能混凝土。減水劑的技術經濟效果v在保持用水量不變的情況下，使拌和物的坍落

40、度增大100200mm； v在保持坍落度不變的情況下，使用水量減少10%15%，抗壓強度增加15%40%； v在保持坍落度和強度不變的情況下，可節(jié)約水泥10%15%； v混凝土的滲水性可降低40%80%； v可減慢水泥水化初期的放熱速度，減少開裂現(xiàn)象。 減水劑使用中的幾個注意的問題v減水劑水泥相容性問題v混凝土拌合物坍落度損失問題減水劑水泥的相容性與坍落度損失v相容性，過去稱“適應性”，是指減水劑與水泥之間是否有不利于減水劑效率發(fā)揮的相互作用。v相容性好表現(xiàn)為減水率大、坍落度損失小，拌合物和易性良好。v一般來說，C3A含量高的水泥與高效減水劑的相容性較差；此外，用含堿量大、放熱量大的水泥時，通

41、常相容性較差。v相容性好壞可以用凈漿流動度測定方法評價v當水泥的C3A含量大于6%時，摻木質磺酸鹽后反而會使混凝土的水灰比增大。坍落度損失 70年代以后，萘系和密胺兩個系列的高效減水劑開始在國內外逐步推廣應用。但其中最大的障礙就是摻有這類外加劑后，混凝土坍落度損失迅速，無法滿足長途運送與長距離泵送工藝的要求。延緩坍落度損失的措施 后摻法與多次添加法； 載體流化劑法； 與緩凝劑復合使用； 超劑量添加法； 開發(fā)新系列高效減水劑。載體流化劑：以水泥混凝土中的增強劑為載體，與流化劑配合而成。(2) 引氣劑v什么是引氣劑？ 能在混凝土拌和物中產生許多均勻分布的微小氣泡(孔徑為0.012mm)，并在硬化后

42、仍能穩(wěn)定存在的外加劑。v組成特點：帶有憎水基和親水基的表面活性劑v物理化學特性：可溶于水；降低水的表面張力；能吸附在氣泡表面，使之穩(wěn)定。1) 引氣機理 v混凝土引氣劑基本上都屬于陰離子表面活性劑，其分子結構由憎水基團和親水基團組成，親水基團在分子溶于水解離后會因釋放出陽離子而帶負電荷。v概括起來講，引氣劑的作用機理在于：在混凝土攪拌過程中能使其大量包裹微小的氣泡，而這些微小的氣泡又能穩(wěn)定地存在于混凝土體內。 v具體地分析，引氣劑的作用機理包括以下方面： v1) 界面活性作用 v不加引氣劑時，攪拌混凝土過程中，也會裹入一定量的氣泡。但是當加入引氣劑后，在水泥-水-空氣體系中，引氣劑分子很快吸附在

43、各相界面上。在水泥-水界面上，形成憎水基指向水泥顆粒，而親水基指向水的單分子(或多分子)定向吸附膜；在氣泡膜(也即水-氣界面)上，形成憎水基指向空氣，而親水基指向水的定向吸附層。由于表面活性劑的吸附作用，大大降低了整個體系的自由能，使得在攪拌過程中，容易引入小氣泡。v由于表面張力或者表面能的降低，容易引入小氣泡。 v2) 起泡作用v清凈的水不會起泡，即使在劇烈攪動或振蕩作用下，使水中卷入攪成細碎的小氣泡而混濁，但靜置后，氣泡立即上浮而破滅。但是當水中加入引氣劑(比如洗衣粉)后，經過振蕩或攪動，便引入大量氣泡。其原因是：液體表面具有自動縮小的趨勢，而起泡是一種界面面積大量增加的過程，在表面張力不

44、變的情況下，必然導致體系自由能大大增加，是熱力學不穩(wěn)定的系統(tǒng)，會導致氣泡縮小、破滅。但在引氣劑存在的情況下，由于它能吸附到氣-液界面上，降低了界面能，即降低了表面張力，因而使起泡較容易。v即：表面張力或表面自由能越小，起泡（即伴隨著表面積的增大）越容易。v3)穩(wěn)泡作用 v氣泡有定向吸附層，相互排斥且均勻分布，而且陰離子表面活性劑在含鈣的溶液中，作為鈣鹽而沉淀，吸附于氣泡膜，使氣泡穩(wěn)定。 2) 引氣劑的作用效果 v改善拌和物的和易性，減少用水量5%9%，改善保水性，減少泌水性；v混凝土的抗?jié)B性提高50%，抗凍標號提高3倍； v降低混凝土的強度，引入1%的空氣，可使強度下降56%； v增大變形性，

45、降低彈性模量，提高抗裂性和抗沖擊性。 3) 常用引氣劑 v松香熱聚物；v松香皂；v烷基苯磺酸鈉；v脂肪酸硫酸鈉；v烷基酚環(huán)氧乙烷縮合物等。 其用量一般為水泥質量的(0.51.2)/10000 松香酸引氣劑水泥相容性 當粉煤灰存在時，引氣劑摻量要成倍增大，特別是粉煤灰摻量很大、粉煤灰含碳高以及混凝土干稠時尤其突出。因此，很有必要開發(fā)新品種引氣劑。(3) 調節(jié)混凝土凝結時間的外加劑v土木工程應用中，有時需調節(jié)混凝土的凝結時間。例如：隧道內襯、水下工程施工要求混凝土噴出后能迅速凝結；道路修補工程要求混凝土早期強度高，以便早日開放交通；冬天施工，要求混凝土強度增長快，以免凍壞；大體積工程要求混凝土緩慢

46、凝結，以免水化放熱太快引起溫度應力和變形開裂。調節(jié)凝結時間的外加劑種類v早強劑 早強劑能加速新拌混凝土凝固，提高混凝土早期強度，而對后期強度無顯著影響的外加劑稱為早強劑。v防凍劑 在負溫下使用的早強劑稱為防凍劑或防凍早強劑，它能降低冰點，促使水泥水化放熱反應，達到抵抗冰體膨脹的臨界強度v速凝劑 能使水泥混凝土急速凝結硬化(15min內初凝，210min內終凝)的外加劑。 v緩凝劑 能延緩水泥混凝土凝結硬化時間，并對后期強度無顯著影響的外加劑主要成分有： 氯化物：氯化鈣、氯化鈉； 硫酸鹽：石膏、硫酸鈉； 三乙醇胺以及復合早強劑。主要成分有：水溶性鋁酸鹽、純堿、碳酸鈉，堿金屬硅酸鹽等。主要成分有：氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等。主要成分：糖蜜、酒石酸、檸檬酸、硼酸鹽、鋅酸鹽等。早強劑的作用機理n氯鹽系v氯鹽屬于強電解質，溶解于水后將全部電離成離子，氯離子吸附于水泥熟料硅酸三鈣和硅