混凝土外加劑適應性試驗第1頁，課件共50頁，創作于2023年2月前言混凝土中應用外加劑可以解決那些問題？1、提高混凝土或砂漿拌合物的流動性2、提高混凝土及砂漿的強度（如應用減水劑、早強劑，混凝土的早期強度可提高50~100%，28天強度提高10~30%）3、節省水泥4、代替特種水泥5、調節混凝土或砂漿的凝結硬化速度第2頁，課件共50頁，創作于2023年2月6、調節混凝土或砂漿的空氣含量7、降低水泥的初期水化熱或延緩水化放熱8、減少拌合物的泌水性，避免拌合物離析9、提高混凝土或砂漿的耐硫酸鹽腐蝕性10、提高骨料與砂漿界面的粘結力11、改變砂漿及混凝土的顏色第3頁，課件共50頁，創作于2023年2月混凝土減水劑的性能①在不減少水泥、用水量的情況下，改善新拌混凝土的工作度，提高混凝土的流動性；②在保持流動性不變的情況下能減少混凝土的單位體積內的用水量，顯著提高水灰比，提高混凝土的強度；③在保持一定強度情況下，減少單位體積混凝土的水泥用量，節約水泥；④改善混凝土拌合物的可泵性以及混凝土的其它物理力學性能。第4頁，課件共50頁，創作于2023年2月減水劑的發展歷史20世紀30年代初，美國、英國、日本等已經在公路、隧道、地下工程中使用木質素磺酸鹽類減水劑。目前國外對萘系、三聚氰胺系等高效減水劑的研究和應用已日趨完善，我國在80年代，典型的三類高效減水劑，即萘系、多環芳烴和三聚氰胺減水劑都相繼研制成功并投人使用。現把目光轉向了新型的聚羧酸鹽系高效減水劑。聚羧酸鹽系高效減水劑是直接用有機化工原料通過接枝共聚反應合成的高分子表面活性劑，它不僅能吸附在水泥顆粒表面上，使水泥顆粒表面帶電而互相排斥，而且還因具有支鏈的位阻作用，從而對水泥分散的作用更強、更持久。因此，聚羧酸鹽系減水劑被認為是目前最高效的新一代減水劑。第5頁，課件共50頁，創作于2023年2月由于減水劑與水泥存在適應性的問題，故在減水劑使用過程中，應對水泥和外加劑進行選擇，通過試驗確定水泥和外加劑量。在施工過程中，在配制混凝土前還應進行試驗和試拌，確保兩者相互適應，再進行混凝土施工，以避免在施工過程中出現問題，造成不必要的麻煩。市場競爭日益激烈，客戶希望以更低的成本獲得更高的混凝土強度，因此對水泥的使用性能要求越來越高，作為水泥生產廠家，關注水泥的使用性能，改善水泥的外加劑適應性，是順應市場要求，贏得客戶滿意度的重要手段。第6頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑的定義及分類混凝土減水劑的分類混凝土減水劑的技術指標水泥與減水劑相容性的試驗方法影響水泥外加劑適應性的因素主要內容第7頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑的定義及分類混凝土外加劑是在拌制混凝土過程中摻入，用以改善混凝土性能的物質，一般摻量不大于水泥質量的5%。第8頁，課件共50頁，創作于2023年2月按照功能分類：1、改善混凝土拌合物流變性能的外加劑：各種減水劑、引氣劑、泵送劑、灌漿劑、保水劑等2、調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑：緩凝劑、早強劑、速凝劑等3、改善混凝土耐久性的外加劑：引氣劑、防水劑阻銹劑等4、改善混凝土其他性能的外加劑：加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑等第9頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑的定義及分類混凝土減水劑的分類混凝土減水劑的技術指標水泥與減水劑相容性的試驗方法影響水泥外加劑適應性的因素主要內容第10頁，課件共50頁，創作于2023年2月萘系減水劑其生產原料來自煤焦油，為含單環、多環或雜環芳烴并帶有極性磺酸基團的聚合物電解質。氨基磺酸鹽系減水劑氨基磺酸鹽系減水劑一般是在一定溫度條件下，以對氨基苯磺酸、苯酚、甲醛為主要原料縮合而成，也可用聯苯酚及尿素為原料縮合制成。聚氰胺系高效減水劑三聚氰胺系高效減水劑(俗稱蜜胺減水劑)，化學名稱為磺化三聚氰胺甲醛樹脂。羧酸鹽系高效減水劑分子結構為梳型，由帶羧酸鹽基、磺酸鹽基、聚氧化乙烯側鏈基的烯類單體按一定比例在水溶液中共聚而成。第11頁，課件共50頁，創作于2023年2月羧酸鹽系高效減水劑有以下幾個特點：(1)低摻量(質量分數為0.2%-0.5%)而分散性能好；(2)經時坍落度損失小，90min內坍落度基本無損失；(3)在相同流動度下比較時，可以延緩水泥的凝結；(4)分子結構上自由度大，制造技術上可控制的參數多，高性能化的潛力大；(5)合成中不使用甲醛，因而對環境不造成污染；(6)與水泥和其它種類的混凝土外加劑相容性好；(7)使用聚羧酸鹽類減水劑，可用更多的礦渣或粉煤灰取代水泥，從而降低成本。第12頁，課件共50頁，創作于2023年2月減水劑的作用機理靜電斥力理論：適用于解釋分子中含有一S03基團的高效減水劑，如萘系減水劑、三聚氰胺系減水劑等。空間位阻效應：適用于聚羧酸鹽系高效減水劑。第13頁，課件共50頁，創作于2023年2月靜電斥力理論由于水泥礦物中含有帶不同電荷的組分，而正負電荷的相互吸引將導致混凝土產生絮凝結構（如圖）。由于在絮凝結構中包裹著很多拌合水，因而無法提供較多的水用于潤滑水泥顆粒，所以降低了新拌混凝土的和易性。由于減水劑是極性分子，吸附在水泥顆粒表面，向外帶相同的電荷，而向內則帶另一種極性的相同電荷，故形成雙電層。由于水泥顆粒表面均帶相同的電荷，從則由于靜電相斥作用而分散。第14頁，課件共50頁，創作于2023年2月第15頁，課件共50頁，創作于2023年2月空間位阻解釋聚羧酸鹽系減水劑分子呈梳形，含有較多較長的支鏈，當它們吸附在水泥顆粒表層后，可以在水泥表面上形成較厚的立體包層，減水劑吸附在水泥顆粒表面，顆粒之間的分子引力隨著水泥顆粒表面吸附層的厚度增加而減小，從而幫助水泥顆粒分散，提高拌合物的流動性。第16頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑的定義及分類混凝土減水劑的分類混凝土減水劑的技術指標水泥與減水劑相容性的試驗方法影響水泥外加劑適應性的因素主要內容第17頁，課件共50頁，創作于2023年2月混凝土減水劑的技術指標混凝土減水劑的檢驗項目包括：PH值、密度（或細度）、含固量、混凝土減水率、坍落度和坍落度1h經時變化量測定、泌水率比、凝結時間差、抗壓強度比、收縮率比、相對耐久性。第18頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑勻質性指標PH值檢測：使用酸度計測量密度檢測：用已校正容積的比重瓶裝入被測溶液，在20±1℃恒溫，在天平上稱出質量后計算密度。細度檢測：試樣與100-150℃烘干后，秤取10g倒入孔徑為0.315mm的銅絲網試驗篩，加篩蓋，以120次/min速度搖動篩并用手拍打，稱量篩余物計算細度。含固量：稱取固體產品（1-2g），液體產品（3-5g）樣品于已知重量的秤量瓶中，開啟瓶蓋，放入100-105℃烘箱中烘干30min，直至恒重后稱量計算剩余物體重量。第19頁，課件共50頁，創作于2023年2月使用基準水泥評價減水劑質量的試驗方法1、使用材料要求：基準水泥：除滿足42.5強度等級硅酸鹽水泥技術要求外，還要求水泥熟料C3A含量6%-8%；C3S含量55%-60%；f-CaO含量不超過1.2%；水泥堿含量不超過1.0%；水泥比表面積（350±10m2/kg）。砂：所用砂子應滿足GB/T14684《建筑用砂》中Ⅱ區要求的中砂，且它的細度模數為2.6~2.9的，含泥量小于1%。石：所用石子應滿足GB/14685《建筑用卵石、碎石》的要求，且粒級為5~20mm的碎石或卵石。采用二級級配，其中5~10mm粒級占40%，10~20mm占60%，滿足連續級配要求。如有爭議，以碎石試驗結果為準。水：試驗用水應滿足JGJ63《混凝土拌合物用水標準》的要求。

第20頁，課件共50頁，創作于2023年2月2、配合比：基準混凝土配合比按JGJ55《普通混凝土配合比設計規程》進行設計。摻非引氣型外加劑混凝土和基準混凝土的水泥、砂、石的比例不變，配合比設計還應滿足以下要求：a、水泥用量：摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的單位水泥用量為360kg/m3；摻其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土單位水泥用量為330kg/m3；b、砂率：摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的砂率均為43%～47%；摻其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土的砂率為36%～40%；但摻引氣減水劑或引氣劑的受檢混凝土的砂率應比基準混凝土低1%~3%；第21頁，課件共50頁，創作于2023年2月c、外加劑摻量：按生產廠家指定摻量；d、用水量：摻高性能減水劑或泵送劑的基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(210±10mm),用水量為坍落度在(210±10mm)時的最小用水量；摻其他外加劑的基準混凝土和受檢混凝土的坍落度控制在(80±10mm)。TB10424-2010規定對高效減水劑和聚羧酸系高性能減水劑檢驗減水率、含氣量、泌水率比、抗壓強度比、凝結時間之差、收縮率比時，混凝土坍落度宜為(80±10mm)。e、用水量包括液體外加劑、砂、石材料中所含的水量。第22頁，課件共50頁，創作于2023年2月3、混凝土攪拌：采用60L單臥軸式強制攪拌機，攪拌機的拌合量應不少于20L，不宜大于45L，先干料攪拌均勻，后加水（水和外加劑）一起攪拌2分鐘，出料后在鐵板上用人工翻拌2~3次再進行試驗。各種混凝土試驗材料及試驗環境溫度均應保持在（20±3）℃。試件制作：混凝土試件制作及養護按GB/T50080進行，但混凝土預養溫度為（20±3）℃。第23頁，課件共50頁，創作于2023年2月

減水率

在坍落度基本相同時，摻用外加劑混凝土的用水量（W1）與不摻外加劑基準混凝土的用水量（W0）之差與不摻外加劑基準混凝土用水量的比值。

減水率（%）=(W0-W1)×100/WO混凝土中摻用適量減水劑，在保持坍落度不變的情況下，可減少單位用水量5%～20%，從而增加了混凝土的密實度，提高混凝土的強度和耐久性。減水率的高低是判斷減水劑性能的重要指標。第24頁，課件共50頁，創作于2023年2月泌水率比試驗測量使用外加劑的混凝土泌水率與基準混凝土泌水率的比值，泌水率比反映外加劑使用后改善混凝土泌水現象的程度。先用濕布潤濕容積為5升的帶蓋筒（內徑為185mm，高200mm），將混凝土拌合物一次裝入，在振動臺上20s，然后用抹刀輕輕抹平，加蓋以防水份蒸發。試樣表面應比筒口邊低約20mm，自抹面開始計算時間，在前60分鐘，每隔10分鐘，用吸液管吸水一次，以后每隔20分鐘吸水一次，直至連續三次無泌水為止。每次吸水前5分鐘，應將筒底一側墊高約20mm，使筒體傾斜，以便于吸水。吸水后，將筒輕輕放平蓋好。將每次吸出的水都注放帶塞的量筒，最后計算出總的泌水量，計算得出泌水率。第25頁，課件共50頁，創作于2023年2月坍落度1h經時變化量測定先測出機時坍落度，后裝入加蓋容器，1h后倒出拌勻后再測坍落度。計算坍落度變化量值越低，表明混凝土保留工作性能的時間長，減水劑性能越高。凝結時間差計算摻加外加劑的混凝土與基準混凝土的凝結時間差，反映外加劑影響混凝土凝結時間的程度，一般用于判斷早強劑或緩凝劑的工作性能。第26頁，課件共50頁，創作于2023年2月抗壓強度比以摻加外加劑混凝土與基準混凝土同齡期抗壓強度之比表示反映外加劑對混凝土強度的作用能力。收縮率比以28d齡期時受檢混凝土與基準混凝土的收縮率比值表示相對耐久性試驗以摻外加劑混凝土凍融200次后的動彈性模量是否不小于80%來評定外加劑的質量第27頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑的定義及分類混凝土減水劑的分類混凝土減水劑的技術指標水泥與減水劑相容性的試驗方法影響水泥外加劑適應性的因素主要內容第28頁，課件共50頁，創作于2023年2月水泥與外加劑相容性試驗

——JC/T1083-2008（水泥與減水劑相容性試驗方法）應用術語和定義：水泥與減水劑相容性：使用相同減水劑或水泥時，由于水泥或減水劑的質量而引起水泥漿體流動性、經時損失的變化程度以及獲得相同的流動性減水劑用量的變化程度基準減水劑：用于評價水泥與減水劑相容性的減水劑初始Marsh（馬歇爾）時間：新拌水泥漿體通過Marsh筒注滿200ml燒杯所用的時間第29頁，課件共50頁，創作于2023年2月60minMarsh時間：將水泥漿體放置60min后，重新攪拌后注滿200ml燒杯所用時間初始流動度：固定量的新拌水泥漿體的最大擴展直徑60min流動度：將水泥漿體放置60min后，重新攪拌后所測量的最大擴展直徑減水劑飽和摻量點：當Marsh時間不再隨減水劑摻量的增加而明顯減少時或漿體流動度不再隨減水劑摻量的增加而明顯增加時所對應的減水劑摻量流動性經時損失率：經60min后，水泥漿體流動性的損失比率第30頁，課件共50頁，創作于2023年2月試驗條件實驗室溫度應保持在20±2℃，相對濕度應不低于50%儀器設備水泥凈漿攪拌機，配備6只攪拌鍋圓模：上口直徑36mm、下口直徑60mm、高度60mm，內壁光滑無暗縫的金屬制品玻璃板：直徑400mm、厚5mm

刮刀、游標卡尺、秒表、天平、燒杯、Marsh筒、量筒第31頁，課件共50頁，創作于2023年2月

Marsh筒法

Marsh筒為下帶圓管的錐形漏斗，具體方法為讓注入漏斗中的水泥漿體自由流下，記錄注滿200ml容量筒的時間，即Marsh時間，此時間的長短反映了水泥漿體的流動性凈漿流動度試驗將制備好的水泥漿體裝入一定容量的圓模后，穩定提起圓模，使漿體在重力作用下在玻璃板上自由擴展，穩定后的直徑即流動度，流動度的大小反映了水泥漿體的流動性。第32頁，課件共50頁，創作于2023年2月第33頁，課件共50頁，創作于2023年2月Marsh法（基準法）1、用濕布將Marsh筒、燒杯、攪拌鍋、攪拌葉片全部潤濕。將燒杯置于Marsh筒下料口的下面中間位置，并用濕布覆蓋。2、將基準減水劑和約1/2的水同時加入鍋中，然后用剩余的水反復沖洗盛裝基準減水劑的容器直至干凈并全部加入鍋中，秤取500±2g水泥，175±1ml水，在5-10S內將水泥加入水中，把鍋固定在攪拌機上，以低速攪拌120S，停15S，同時將葉片和鍋壁上的水泥漿刮入鍋中間，接著高速攪拌120S的程序制作凈漿。第34頁，課件共50頁，創作于2023年2月Marsh法（基準法）3、將鍋取下，用攪拌勺邊攪拌邊將漿體立即全部倒入Marsh筒內，打開閥門，讓漿體自由流下并計時，當漿體注入燒杯達到200ml時停止計時，此時間為初始Marsh時間。4、讓Marsh筒內的漿體全部流下，無遺留的回收到攪拌鍋內，并密封靜置以防水分蒸發。5、清潔Marsh筒、燒杯。6、調整基準減水劑摻量，重復上述步驟，依次測定基準減水劑各摻量下的初始Marsh時間。7、自加水泥起到60min時，將靜置的水泥漿體按上述攪拌程序重新攪拌，重復第三條，依次測定基準減水劑各摻量下的60minMarsh時間。第35頁，課件共50頁，創作于2023年2月凈漿流動度法（代用法）1、玻璃板置于工作臺上，并保持表面水平。2、用濕布將玻璃板、圓模內壁、攪拌鍋、攪拌葉片全部潤濕。將圓模置于玻璃板的中間位置，并用濕布覆蓋。3、將基準減水劑和約1/2的水同時加入鍋中，然后用剩余的水反復沖洗盛裝基準減水劑的容器直至干凈并全部加入鍋中，秤取500±2g水泥，145±1ml水，在5-10S內將水泥加入水中，把鍋固定在攪拌機上，以低速攪拌120S，停15S，同時將葉片和鍋壁上的水泥漿刮入鍋中間，接著高速攪拌120S的程序制作凈漿。第36頁，課件共50頁，創作于2023年2月凈漿流動度法（代用法）4、將鍋取下，用攪拌勺邊攪拌邊將漿體立即倒入置于玻璃板中間位置的圓模內，對于流動性差的漿體要用刮刀進行插搗，使漿體充滿圓模，用刮刀將高出圓模的漿體刮除并抹平，立即穩定提起圓模。圓模提起后，應用刮刀將粘附于圓模內壁上的漿體盡量刮下，以保證每次試驗的漿體量基本相同，提取圓模1min后，用卡尺測量最長徑及其垂直方向的直徑，二者的平均值即為初始流動度。5、快速將玻璃板上的漿體用刮刀無遺留的回收到攪拌鍋內，并密封靜置防止水分蒸發。6、清潔玻璃板、圓模。7、調整基準減水劑摻量，重復上述步驟，依次測定基準減水劑各摻量下的初始流動度值。8、自加水泥60min時，將靜置的水泥漿體按上述攪拌程序重新攪拌，重復第4條，依次測定基準減水劑各摻量下的60min流動度值。第37頁，課件共50頁，創作于2023年2月數據處理1、經時損失率：用初始流動度或Marsh時間與60min流動度或Marsh時間的相對差值表示，反映水泥使用外加劑后隨著時間，流動度損失的程度。2、飽和摻入點的確定：以減水劑摻量為橫坐標、凈漿流動度或Marsh時間為縱坐標做曲線圖，然后做兩直線段曲線的趨勢線，兩趨勢線的交點的橫坐標即為飽和摻量點。3、試驗報告應給出水泥品種、生產單位、生產批號、基準減水劑信息、試驗方法、飽和摻量點、基準減水劑0.8%摻量下的初始Marsh時間或流動度、基準減水劑0.8%摻量時的經時損失率。4、飽和摻量點越低，經時損失率越小的水泥減水劑適應性越好。第38頁，課件共50頁，創作于2023年2月GB/T8077-2000《混凝土外加劑均質性試驗方法》水泥凈漿流動度測定使用水泥300g，水87g或105g，使用外加劑廠家推薦劑量的外加劑摻量，攪拌3min，圓模提起后自由擴散30s后測量。此種方法簡單易行，用于快速判斷某一水泥與特定減水劑相容性的程度第39頁，課件共50頁，創作于2023年2月外加劑的定義及分類混凝土減水劑的分類混凝土減水劑的技術指標水泥與減水劑相容性的試驗方法影響水泥外加劑適應性的因素主要內容第40頁，課件共50頁，創作于2023年2月水泥外加劑適應性不良的表現：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造成混凝土結構構件更易出現的裂縫第41頁，課件共50頁，創作于2023年2月影響水泥外加劑適應性的因素1、水泥中四大主要礦物成分C3S、C2S、C3A、C4AF對高效減水劑的吸附能力是不一樣的，其吸附順序C3A＞C4AF＞C3S＞C2S，因而在減水劑摻量相同的情況下，C3A和C4AF含量較高的水泥漿體中，減水劑的分散效果就較差。2、水泥熟料中的堿含量過高(堿含量>0.8%)的水泥或堿含量過低(堿含量<0.5%)的水泥,也容易與外加劑產生不適應。水泥中堿主要來源于所用原材料,特別是石灰石和粘土。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。第42頁，課件共50頁，創作于2023年2月3、石膏的形態和摻量對外加劑影響因素大小依次為硬石膏(工業無水石膏)>半水石膏>二水石膏，使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,甚至會出現急凝(假凝)現象，石膏研磨細度不夠，會影響石膏的溶解性，從而影響緩凝效果，導致水泥的外加劑適應性不良。因此在水泥粉磨過程中，因磨機溫度高，導致二水石膏脫水形成半水石膏，會影響水泥外加劑適應性。第43頁，課件共50頁，創作于2023年2月4、水泥中混合材的使用對水泥的外加劑適應性有影響，優質粉煤灰、礦渣的摻入能夠與水泥的水化產物Ca(OH)2發生二次反應,降低混凝土的堿度,使外加劑與水泥的適應性有所改善。使用過細的粉煤灰,粉磨后比表面積大的煤矸石、火山灰、窯灰，表面會吸附大量的外加劑。同時混合材料的燒失量越高(即含碳量越大),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。第44頁，課件共50頁，創作于2023年2月5、水泥的細度越細、比表面積越大，對減水劑的吸附量就越多，為達到同樣的效果，必然要增加減水劑的用量。6、陳化時間越短，溫度越高的水泥，由于帶有大量電荷，吸附外加劑的數量多，減水效果差，因此使用剛出磨或出磨溫度高的水泥，就會出現減水率低，坍落度損失快的現象。7、混凝土的攪拌時間過短會影響混凝土中的含氣量以及混凝土外加劑分散的勻質性，從而影響新拌混凝土的工作性。但如果攪拌速度過快，水泥顆粒表面形成的雙電層膜受到剪切力的破壞，影響對外加劑的適應性。第45頁，課件共50頁，創作于2023