混凝土外加剂混凝土外加剂复配技术复配技术国家建筑材料工业技术情报研究所混凝土发展中心 赵大志 总工13513238353混凝土外加剂基础术语混凝土外加剂基础术语l混凝土混凝土是水泥等胶凝材料和石子、沙子、水按一定比例混合在一起的，可塑性硬化人工建材。 l配合比配合比指混凝土制作时胶凝材料，（水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰等）和石子、沙子、水、外加剂的比例。l水灰比水灰比是指水和水泥的比例，水水泥水灰比。（W/C） 混凝土外加剂基础术语混凝土外加剂基础术语l水胶比水胶比是指水泥 胶凝材料之和与水的比例，一般指混凝土用水量如：水160公斤，水泥320公斤，粉煤灰80公斤，即水胶比为：160（32080）0.4即W/C0.4。l胶凝材料胶凝材料与水拌合后在一定时间内和常温下可产生一定强度的材料，如：水泥、矿粉、粉煤灰、硅粉（灰）等。l骨骨 料料大骨料：指石子、小骨料、沙子。l强强 度度抗压强度，混凝土单位体积（如100100100mm、150150150mm）在压加力下被破坏前承受的最大压力（每平方厘米/兆帕。（mpa）l胶凝材料越多，（砼成本增大）水灰比越小，用水量越少，强度越高。反之，胶凝材料越少，水灰比越大，强度越低，抗压用C5、C15、C25、C30等表示。l抗折强度，是指一定体积在折断时所用的力，抗折强度和抗压强度成正比关系。和骨料直径成反比关系。 混混 凝凝 土土 、外、外 加加 剂剂 基基 础础 术术 语语混混 凝凝 土土 、外、外 加加 剂剂 基基 础础 术术 语语l抗抗 渗渗混凝土，抗水渗透的承压指标。l砼容重砼容重1立方米砼的重量一般C30C60混凝土，为2350kg2450 kg之间。混混 凝凝 土土 性性 能能 术术 语语 l塌落度塌落度把砼和外加剂拌合好后装入锥形混凝土塌落度试验测试筒，然后提起后，量取混凝土最高点与筒上而的距离。即塌落度,用mm表示。l塌落试验值大表示混凝土流动性好，反之差。 混混 凝凝 土土 性性 能能 术术 语语 l初拌塌落度和工作塌落度初拌塌落度和工作塌落度砼在初拌时塌落度称为初拌塌落度，1小时后再次测试的值为工作塌落度。混混 凝凝 土土 性性 能能 术术 语语 l泌泌 水水砼在静置状态下，表面泌出的水称做泌水现象。 l泌水率泌水率不加外加剂，与加外剂砼的泌水量之比（相同塌落度状态下）。混混 凝凝 土土 性性 能能 术术 语语 l抓底（扒底）抓底（扒底）砼在静置后重新铲起时比较困难，费力称做抓底。l离离 析析水泥和沙浆与石子在静置时分离并渗出（析出）水的现象。l合易性合易性砼在拌合后，浆体、沙、石子能够均匀混合，用工具翻搅时轻松，省力合易性好，反之称为差。混混 凝凝 土土 性性 能能 术术 语语l凝结时间凝结时间砼硬化开始称为初凝，硬化达到一定的强度值(一般用手指按压时无手指印)时为终凝。外外 加加 剂剂 术术 语语 l功能性外加剂功能性外加剂防冻、抗腐蚀、抗折等。l减水剂（高效）减水剂（高效）木质素系、萘系、氨基磺酸盐系、三聚氰胺系减水剂、脂肪族减水剂、聚羧酸系减水剂。l减水率减水率在保持砼相同流动性（塌落度、扩展度）时，加入外加剂后减少的用水量和不加外加剂时用水量的比、称为减水率。l高效减水剂一般最大减水率在2528%，聚羧酸系在30%以上，但成本高应用较少。外外 加加 剂剂 术术 语语 l泵送剂泵送剂一般减水率在15%以上，1小时后砼塌落度在180160mm以上的外加剂称为泵送剂。l泵送剂是用减水剂（缓凝剂、引气剂等材料配制的产品，可满足砼泵送的技术要求）。l早强剂早强剂能使砼在早期(1天，3天，7天)产生较高强度的外加剂。外外 加加 剂剂 术术 语语 l掺掺 量量外加剂加入量与胶凝材料总量的比为掺量，如：C1.2%,C2%等。l泵送剂泵送剂(也有人称为外加剂也有人称为外加剂)比重比重液体的比重一般用比重计（密度计）测，常值在1.1-1.2之间。l固含量（含固量）固含量（含固量）液体泵送剂中固体材料的百分含量如 35%，30%等外外 加加 剂剂 术术 语语l单价（成本价）单价（成本价）每吨外加剂（泵送剂）成本。一般泵送剂成本在1200元2200元/T 之间l性价比性价比使用相同成本的外加剂（单价乘掺量）时各种外加剂的性能之比。l如掺量1%单价为4000元/T，砼试验为塌落度（工作塌落度）180mm，那么每吨成本（或售价）为2000元/T时，掺量应该为2%，即总价相同：1（掺量）4000元（单价）2（掺量）2000元（单价）此前提下在比较塌落度（工作）强度、性能为性价比。外外 加加 剂剂 术术 语语l外加剂合成技术外加剂合成技术各种化工材料通过一定的温度、时间、投料比等因素，化学合成的外加剂技术，该类技术投资大，时间长约几个月可生产出产品。l外加剂复配技术外加剂复配技术把单一的功能性材料如各类减水剂，缓凝材料等等用水作为载体（固体时选粉煤灰）混合在一起的技术l复配技术有配料量、配料顺序，掺量设计，适应性调整长期存放质量观察，检验，调整，性价比分析，原材料对比试验等项技术环节。 请大家休息外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试 l净浆流动度是测试外加剂的基本方法之一。它可检验外加剂对水泥的适应性和相对应的减水率。l净浆流动度常用方法有二个水灰比，即W/C=0.29，W/C=0.35，也就是水泥300g用水87g或水泥300g用水105g。 外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试l一、检 测l称水泥300g，水87g，（用量筒取水时应先标定）外加剂按使用掺量或厂家推荐掺量称好后，把水和外加剂充分搅拌均匀。l用标准湿度毛巾（棉质毛巾充分湿透后用中等力拧干，不滴水滴为准），擦试净浆搅拌机拌叉和水泥钵（手工搅拌时擦用具）。外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试l放入水泥，开启搅拌机，空转15秒，开始加水和外加剂混合液，用大于20秒小于30秒时长加完。l在搅拌机停机前10秒，用标准湿度毛巾擦试模（上径35mm，下直径60 mm，高60mm）玻璃板（400 mm400 mm）净浆搅拌机在中间停止时把粘附在水泥钵壁上的水泥刮入浆体中。l当搅拌机停止时，迅速拿下并向模内倒入水泥浆，并刮平，用时不能超过20秒，并自然提起试模，在浆体不流动或30秒内量取纵横二个直径，取平均数。为净浆流动度第一值数据。l当用W/C=0.29时一般不作净浆损失，需要测时可用W/C=0.35测定。外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试 外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试 l二、易出现误差的因素二、易出现误差的因素l1、外加剂与水混合不均匀，加入。l2、加入速度过快或用水和外加剂混合溶液浸泡水泥后再搅拌。加入速度过慢（大于30秒）。l3、毛巾湿度、玻璃板湿度模具湿度不标准，过早或过迟擦玻璃板等。l4、提模速度过慢或二次起模，（提模中间有停顿），提模速度过快。量取净浆时间过早或延迟。 外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试 l二、易出现误差的因素l5、水泥、外加剂、水、搅拌时间计量不准确。l6、同种水泥、同外加剂、同搅合水、同地点、同用具、同时间、同一人员测试值相差5mm为合格。l7、水泥的出厂时间、湿度对净浆流动度影响很大。检测时可和已确认的产品做对比试验。外加剂净浆流动度测试外加剂净浆流动度测试l二、易出现误差的因素l8、测试外加剂性能时净浆流动度应控制在220mm240mm之间。当达不到要求时可增加外加剂掺量或用水量。l当净浆流动度过大时可减少外加剂用量或用水量。外加剂性能是一个相对指标，所以测试前要求标准样本或多种外加剂以便进行比较外加剂、减水率、保塑凝结时间外加剂、减水率、保塑凝结时间简易测试方法（沙浆法）简易测试方法（沙浆法）l使用收货方（业务单位）的配合比（C30）原材料包括水进行试验，外加剂按规定掺量加入。l如果没有业务单位的配合比，用配合比检测。外加剂、减水率、保塑凝结时间外加剂、减水率、保塑凝结时间简易测试方法（沙浆法）简易测试方法（沙浆法）l常用配合比：lS（砂子）（砂子） G（石子）（石子） C（水泥）（水泥） F（粉煤灰）（粉煤灰） W（水）（水） Y（外加剂）（外加剂）l800g 1100g 320g 80g 180g 8g(C2%)外加剂、减水率、保塑凝结时间外加剂、减水率、保塑凝结时间简易测试方法（沙浆法）简易测试方法（沙浆法）l方 法：l称取 S 800g C 320g F 80g W 180g Y 8g(如业务单位有规定，以上配合比各项按业务单位配合比进行)，放入直径150mm200mm不锈钢盆中，水和外加剂放在一起搅拌均匀备用，砂、水泥、粉煤灰放在一起搅拌均匀备用。l备好料后把水和外加剂的混合液倒入盆中，浸泡15秒后开始搅拌。外加剂、减水率、保塑凝结时间外加剂、减水率、保塑凝结时间简易测试方法（沙浆法）简易测试方法（沙浆法）l方 法：l从倒入水时开始计时，搅拌4分钟后，倒入水泥凝结时间测试钢模（注意：不是水泥净浆试模），刮平，提起钢模。提模时不要过快，也不要过慢。一般速度即可。l（钢模放在玻璃板上，其它事项同水泥净浆流动度检试方法），量取扩展度，看泌水情况，可作30分钟，45分钟，1小时保留值试验。l方法：达到时间要求时间后搅均，入模，测量即可。外加剂、减水率、保塑凝结时间外加剂、减水率、保塑凝结时间简易测试方法（沙浆法）简易测试方法（沙浆法）l使用此方法，因各地情况不同，应根据具体情况进行适量调整。l这一方法必须和业务单位对比样做对比试验。进行各项指标的对比，做为配制外加剂的参考依据。外外 加加 剂剂 混混 凝凝 土土 试试 验验 l混凝土外加剂的减水率、塌落度损失，适应性、合易性，凝结时间，强度等技术指标都依据混凝土试来检测。l所以混凝土试验非常重要，同时也易出现操作误差。外外 加加 剂剂 混混 凝凝 土土 试试 验验 l一、取一、取 料料l外加剂的检测一般选用C30配合比进行试验。取样前先对使用工具进行湿润。l一般泵送剂，缓凝减水剂混凝土试验取料顺序为：大石子、小石子、粗沙、中沙、细沙、矿粉、煤灰、硅灰、水泥。即：石沙掺合料水泥。普通混凝土小方量试验（小于15升）用人工拌合。外外 加加 剂剂 混混 凝凝 土土 试试 验验 l二、试二、试 验验l在取料同时把水和外加剂搅拌均匀并准备好，当把集料搅拌均匀后，开始加入外加剂和水的溶液。第一次加总量的二分之一。l搅拌均匀后第二次再加入剩余量的二分之一。l搅拌均匀后再加入剩余的全部溶液，并搅拌均匀。用时4分。从加水时计时起5分钟后测塌落度。分二次或三次入模。l插实后，用不少4秒，不大于6秒的时长提起塌落度筒。当混凝土流动静止时测试塌落度和扩展度。 外外 加加 剂剂 混混 凝凝 土土 试试 验验 l三、影响测试的因素三、影响测试的因素l1、不按顺序放料，特别是先放水泥。对于新鲜，温度较高的水泥以及对外加剂适应性差的水泥，会造成较高的减水效果和保塑性，这是因为水泥先与湿润的用具接触，造成了部分受潮、水化。降低了活性所至。l这种情况也可能会与湿沙接触时发生。l在混凝土试验中称为预先受潮现象。三、影响测试的因素l2、湿润工具水份过大，有积水或过干。造成水灰比变化。、湿润工具水份过大，有积水或过干。造成水灰比变化。l3、干沙试验：干沙在试验中，会吸收外加剂和水的溶液，而、干沙试验：干沙在试验中，会吸收外加剂和水的溶液，而含水在含水在3%以上的沙拌合时的试验和实际搅拌塔中的情况基本以上的沙拌合时的试验和实际搅拌塔中的情况基本一致。一致。l使用干沙时先用部分水湿润一下，再进行试验（含水率控制在使用干沙时先用部分水湿润一下，再进行试验（含水率控制在3%6%之间）之间）l4、搅拌机搅拌，当小于15升试量时使用搅拌机很易造成合易性差的现象。l5、测塌落度时，插捣过于用力，特别是配合比中大石子多，沙率偏低时易出现塌落度低的现象。三、影响测试的因素l6、加水、外加剂时，用浸泡的方法，会使混凝土性能出现误差。因为在这种方法中，局部外加剂和水泥过量接触，造成分散性和固液相中正负电位不平衡的衰减。l应采用边加边搅拌的方法，这种小方量的试验方法和搅拌塔生产的混凝土性能接近。三、影响测试的因素l7、使用搅拌机搅拌时，加入水和外加剂溶液速度过快（少于15秒）会造成试验误差。l同搅拌时间短（小于4分）进行塌落度测试会造成假性塌落度值。三、影响测试的因素l8、外加剂的塌落度保留值与拌合量现场温度、物料温度、水泥新鲜度，混凝土保留样放置情况有关。l一般测外加剂时选择三种同时进行试验，以免造成认为误差。外外 加加 剂剂 混混 凝凝 土土 试试 验验请大家休息请大家休息减减 水水 剂剂 普 通 减 水 剂 高 效 减 水 剂 木质素类减水剂其它减水剂木 钠木 镁木 钙碱木素引气减水缓凝木浆竹浆苇浆草浆单 糖低聚糖多 糖纤维及其衍生物常见品种萘系减水剂脂肪族减水剂氨基磺酸盐减水剂三聚氰胺减水剂蒽系减水剂聚羧酸水剂糖密减水剂糖钙减水剂糖钠减水剂各类减水剂几种分子形式 直线型齿型链状萘萘 系系 减减 水水 剂剂 l萘系减水剂是我国目前减水剂品种中使用最广泛的高效减水剂，均占减水剂总量7080%左右。l工业萘+浓硫酸+水+工业甲醛+碱 热风l 磺化 水解 缩合 中合 干燥 l l 蒸汽（电）加热 蒸汽 冷却 冷却水 成品l l1、磺化、磺化：取代萘核上的氢原子，形成磺酸基（-SO3H）。提高其溶解性，有效成分为-萘磺酸。l2、水解：、水解：除去磺化时生成的a-萘磺酸。l3、缩合：、缩合：在酸性中-萘磺酸进行甲基化反映，由低缩聚物转变成高缩聚物。l4、中和：、中和：使用碱（NaOH）或灰乳,中合多余的SO3，使产品增加稳定性。产品性能产品性能l萘系减水剂干粉（含水8-9%，硫酸钠含量18-22%）掺量0.5-1.5%，最大减水率为25%，干粉最佳性价比使用量为0.75%-0.8%。氨氨 基基 磺磺 酸酸 盐盐 减减 水水 剂剂l氨基磺酸盐水剂是一种高性能剂，其减水率在上极线时突破了25%，因其与水泥及矿物外加剂有很好的适应性，受到砼界的关注。氨基磺酸盐合成工艺（一步合成法）氨基磺酸盐合成工艺（一步合成法）l在反应釜中加水，对氨基苯磺酸（钠）苯酚、甲醛等升温、恒温及可生产出优质的产品。l在反映中存在着酚的甲基化，磺酸根介入，缩合等过程。产品介绍产品介绍l氨基系减水剂是目前市场上减水剂品种中较先进的技术，因其具有较高的减水率，对水泥的广泛适应性，被广大客户所采用。在一些地区在萘系减水剂中，掺入部分的氨基系减水剂，使泵送剂的性能得到了改善，高强混凝土因低水灰比，高强度的要求，使单一的萘系减水剂不能满足需求，加入氨基系减水剂后使情况得以大大改善。 l在水泥预制件中，如桥梁制品，管桩制品，轨枕等水泥制品，要求强度高（C50- C90）时，氨基系减水剂也显示出独特的优势。l但目前市场上生产的氨基减水剂由于成本较高，生产量很少，使这一技术的使用受到限制。l氨基系减水剂与其它品种减水剂复合后，减水率会比单一品种有很大提高。氨基系减水剂的技术优势被国内外同行所肯定认可。系列氨基减水剂新品种系列氨基减水剂新品种 l新型氨基产品与市售产品相比具有以下特点：l（1）、在相同的惨量的情况下，各项技术指标、减速水率等基本相同，或超过市场产品。l（2）、对早强水泥，更加适应。产品经调制后，可对各种水泥适应，明显高于市场产品。l（3）、在控制好掺量的情况下，不泌水，不离析，混凝土试验不抓底。而市场其他产品以及萘系产品，在满足塌落度要求时，往往因其合成分子结构原因导致泌水，或塌落度损失过大。而中心产品在超掺时只出现稀桨，外加剂把水泥和水紧紧结合在一起，不泌水，或少泌水，水泥净桨流动度基本无损失，一些水泥品种有增加现象。l（4）、新型产品可与各种减水剂、缓凝剂、引气剂、增稠剂，及防水类产品共同使用。常用掺量为0.51.2%之间，极限掺量为3.5%，对一些水泥品种，最大减水率可达37%。氨基产品与糖、三聚磷酸钠复合，有较好的效果，特别是对PC（复合硅酸盐水泥）水泥可明显减少塌落度损失，增大减水率。l新型氨基减水剂与市场上原配方氨基比，其生产成本大大下降，新型氨基减水剂与市场上原配方氨基比，其生产成本大大下降，合成时间由原来的合成时间由原来的8小时，缩短到约小时，缩短到约3小时。固含量由原来的小时。固含量由原来的40%左右，下降到左右，下降到30%左右，成本由原来的左右，成本由原来的3200元左右，（苯酚：元左右，（苯酚：11元元/kg，对氨基苯磺酸钠：，对氨基苯磺酸钠：7元元/kg，甲醛，甲醛1.5元元/kg，液碱，液碱2元元/kg其其他助剂他助剂8元元/kg）下降到每吨）下降到每吨2200到到2500元左右。其相同掺量时使元左右。其相同掺量时使用效果基本一致。对一些水泥品种经调配后，效果优于传统的产用效果基本一致。对一些水泥品种经调配后，效果优于传统的产品。品。三三 聚聚 氰氰 胺胺 减减 水水 剂剂l该项碱水剂是一种高分子聚合物表面活性剂，属阴离子表面活性剂，主要是由三聚氰胺与甲醛生成三甲基三聚氰胺，再经磺化，缩合而得到的一种液体减水剂（可干燥成粉体）。l一、三聚氰胺减水剂工艺：l在反映釜中一次（或多次）加入水，三聚氰胺、甲醛、硫酸盐经温、降温一次性合成。l二、生产三聚氰胺减水剂产品设备投资同氨基磺酸盐减水剂生产设备投资。三、生产性能三、生产性能l三聚氰胺产品对水泥及掺合料有较强的增强性.因各种工艺生产出产品不同，对水泥适应性、减水率、增强性都有所不同，其性价比与萘系减水剂基本接近。早期强度较好，混凝土表面光洁度优于其他减水剂，防冻性能较好，中心推出产品为液体产品，固含量30%左右，价格在1500元/T1650元/T之间，合成时间为810小时。四、行业先进科研项目四、行业先进科研项目l双分子三聚氰胺，产品性能优于市售产品。 脂脂 肪肪 族族 减减 水水 剂剂 l脂肪族减水剂是脂肪族羟基磺酸盐缩合物l一、工艺; 以羟基化合物为主要原料，通过碳负离子的产生,而缩合得到的一种脂肪族高分子聚合物.在该体系中通过亚硫酸盐对羟基加成而引入了亲水磺酸基团，形成一端亲水，一憎水的有表面活性基分子特经的高分子减水剂。l二、脂肪族减水剂合成投资（同氨基磺减水剂合成投资）l三、产品性能l由于脂肪族减水剂近年来发展较快， 产品性能差异较大，总之其性价比与荼糸相近，但产品对混凝土着色，碱合量较高是一个缺点。四、科研新工艺四、科研新工艺l根据几年来北京、上海、四川、山东等地脂肪族的发展，推出了一系列脂肪族合成工艺。各地可根据水泥及掺合料情况选择，单价在15001850元.吨之间。含固量35%左右。聚聚 羧羧 酸酸 减减 水水 剂剂l羧酸盐接共聚减水剂是一种全新的高性能减水，减水率（最大）30%以上，是高强首选品种。一、聚羧酸工艺一、聚羧酸工艺 l聚羧酸分二步合成和一步合成法。l使用大单体可一步合成，制作大单体工艺复杂，投资也较大。l在反映中加入单体，羧酸反应进行共聚，在印发剂的作用下进行一次共聚，得到大分子聚合物。二、工业化生产设备投资二、工业化生产设备投资l使用市场现有材料，聚合聚羧酸碱剂，主要设备为：反映釜、加热、冷却系统，计量、储存系统总投在20万左右可成。三、产品性能及成本三、产品性能及成本l1、减水率高，大于30%，固含量2025%的材料约在4000元/T左右，市场价在5000元/T。l2、坍落度损失很小。l3、后期强度高。四、科研新产品四、科研新产品l根据聚减水率高，成本高这一特性，推出“双配聚羧酸泵送剂”这一产品，性价比大大提高，目前在南方一些城市已可与萘系泵送剂相比。l请大家休息请大家休息缓缓 凝凝 剂剂糖类及碳水化合物多元醇及其衍生物羟基羧酸盐类无机盐类葡 萄 糖 糖 密蔗 糖乙糖酸钙多 元 醇 胺类衍生物纤维素类葡萄糖酸钠洒 石 酸柠 檬 酸水 杨 酸乳 酸磷 酸 盐亚硫酸盐硼 酸 盐硫酸亚铁锌 盐其它硫酸盐引引 气气 剂剂阴离子型自然物非离子型松香热聚物及松香皂烷基苯磺酸钠脂肪醇硫酸钠三帖皂苷烷基酸聚氧乙烯醚引气品种对降强影响脂肪醇酸钠OP-8 OP-9 OP-10烷基苯酚聚氧二烯醚烷基苯黄酸钠松香皂烷基磺酸钠松香热聚物小于小于小于缓缓 凝凝 剂剂 缓凝剂是一种能延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂则是兼有缓凝和减水功能的外加剂。目的是用来调节新拌混凝土的凝结时间。缓凝剂可以根据要求使混凝土在较长时间内保持塑性，以便于浇筑成型或是延缓水化放热速率，减少因集中放热产生的温度应力造成混凝土的结构裂缝。 在流化混凝土中，缓凝剂可用来克服高效减水剂的坍落度损失，保证商品混凝土的施工质量。随着混凝土质量的提高以及高性能混凝土的问世，商品混凝土使用范围的不断扩大，缓凝减水剂及缓凝高效减水剂得到了日益广泛的应用。（一）缓凝剂品种与性能（一）缓凝剂品种与性能 缓凝剂主要用于延缓水泥的水化硬化速度，以使新拌混凝土在较长时间内保持塑性。目前在混凝土中使用的缓凝剂品种也较多。不同的缓凝剂其使用效果及作用机理也是不尽相同的。 l 按其生产来源分，可以分为工业副产品类及纯化学品类。l 按其化学成分来分又可分为：无机盐类、羟基羧酸盐类、多羟基碳水化合物类、木质素磺酸盐类等。 按其化学成分分类如下：按其化学成分分类如下：l1、无机盐类缓凝剂最常用的无机盐类缓凝剂有磷酸盐、硼砂、硫酸锌、氟硅酸钠等。磷酸盐是近年来研究较多的无机缓凝剂。磷酸（H3PO4）并无明显的缓凝作用，某些磷酸盐则有较强的缓凝作用。如焦磷酸钠、二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等。掺入磷酸盐会使水泥水化的诱导期延长，并且使硫酸钙的水化速度大大减缓。缓凝的机理主要是：磷酸盐与氢氧化钙反应在已生成的熟料相表面形成了“不溶性”的磷酸钙，从而阻碍了正常水化的进行。 出于性价比的综合考虑，在混凝土中使用较多的为三聚磷酸钠，其掺量在0。1%左右，根据工程要求及施工温度来确定适合掺量。 硼砂又名四硼酸钠，它的缓凝机理，主要是硼酸盐的分子与溶液中的钙离子形成络合物，从而抑制了氢氧化钙结晶的析出。络合物以在水泥颗粒表面形成一层无定形的阻隔层，从而延缓了水泥的水化与结晶析出。硼砂的掺量为水泥质量的12%。 其他的无机缓凝剂还有氟硅酸钠，主要用于耐酸混凝土。 硫酸锌具有一定的缓凝作用。但因无机盐类缓凝剂缓凝作用不稳定因此不常使用。2、有机物类缓凝剂、有机物类缓凝剂 有机物类缓凝剂是较为广泛使用的一大类缓凝剂，其中又可按其分子结构分成羟基羧酸盐类、糖类及其化合物、多元醇及其衍生物。 A、羟基羧酸盐类、羟基羧酸盐类 这是一类纯化工产品。由于其分子结构上含有一定数量的羟基（OH）和羧基（COOH）而得名。 其缓凝作用的机理：这些化合物的分子具有（OH）、（COOH），它们具有很强的极性，由于吸附作用，被吸附在水化物的晶核（晶胚）上，阻碍了结晶继续生长，主要是对硫酸钙水化物结晶转化过程延缓和推迟。缓凝剂的掺量在0。050。2%范围，根据在不同使用温度下对缓凝时间的要求来定。 B、糖类（多羟基碳水化合物类）葡萄糖、蔗糖、糖蜜等。、糖类（多羟基碳水化合物类）葡萄糖、蔗糖、糖蜜等。糖类化合物掺量在0。1%-0。3%“范围。掺量过大如蔗糖掺量达到4%反而会起促凝作用。糖类化合物因其属天然化合物，价廉、丰富而得到了广泛的采用。 C、多元醇及其衍生物类如丙三醇（甘油）、聚乙烯醇、山梨醇、甘露等，其中丙三醇可以缓凝到全部、多元醇及其衍生物类如丙三醇（甘油）、聚乙烯醇、山梨醇、甘露等，其中丙三醇可以缓凝到全部停止水化。停止水化。此类缓凝剂缓凝作用较为稳定，特别在使用温度变化时有较好稳定性。它的缓凝作用同样是因为极性基团的吸附作用导致水化受阻。多元醇类缓凝剂掺量在0。05-0。2%范围。 D、纤维素类如甲基纤维素、羧甲基纤维素、纤维素类如甲基纤维素、羧甲基纤维素，均有一定缓凝作用。但它们主要用于增稠、保水，同时具有缓凝作用。掺量一般较低，在0。1%以下。 缓凝型减水剂缓凝型减水剂 缓凝减水剂是指同时具有缓凝与减水作用的外加剂。缓凝减水剂主要品种有糖钙、木钙、木钠。 糖钙减水剂是制糖工业的副产品废蜜经与石灰乳化制成的产品。糖钙减水剂的制备：糖钙减水剂是由制糖工业下脚料废蜜制成，废蜜的成分因制糖原料不同而不同。主要是废蜜中蔗糖和单糖的含量不同，如甜菜糖废蜜含糖总量45%，其中蔗糖43%、单糖2%。甘蔗糖废蜜总含糖量51%，其中蔗糖40%、单糖11%。其余为水分和杂质。废蜜和石灰乳反应生成蔗糖化钙络合物和单糖化钙络合物及剩余的糖和氢氧化钙。 糖钙减水剂同时具有减水作用，减水率在57%左右，属非引气型，掺量范围在0。00。3%。可以与减水剂、引气剂等复合使用。除了延长混凝土的凝结时间外，还能抑制坍落度损失。糖钙减水剂掺量较小，价格便宜，在改进生产工艺后水溶性提高，沉淀减少。 糖钙减水剂和木钙减水剂一样，在使用硬石膏及氟石膏为调凝剂时会发生假凝现象，以及程度不同的坍落度损失。这主要是因为糖钙降低了石膏的溶解度，促使了铝酸三钙的急速水化而假凝，即使达不到假凝程度也会大大降低浆体的流动性，造成坍落度损失。 缓凝剂的作用机理缓凝剂的作用机理目前，对缓凝剂作用机理的认识主要存在四种理论： 一、 吸附理论 二、络合物生成理论 三、沉淀理论 四、氢氧化钙结晶成核抑制理论。 1、吸附理论、吸附理论 由于大多数有机缓凝剂具有表面活性，能在水泥颗粒的固液界面吸附，改变了水泥颗粒表面的亲水性，形成一层可抑制水泥水化的缓凝剂膜层，从而导致混凝土凝结时间的延长。 2、络合物生成理论、络合物生成理论 缓凝剂分子可与水泥水化生成的钙离子形成络盐，在水泥水化初期控制了液相中的钙离子浓度，阻止水泥水化相的形成，产生缓凝作用。 3、沉淀理论、沉淀理论 有机或无机缓凝剂通过在水泥颗粒表面形成一层不溶性的薄层，阻止了水泥颗粒与水的接触，因而延缓了水泥的水化，起到缓凝作用。 4、氢氧化钙结晶成核抑制理论、氢氧化钙结晶成核抑制理论 缓凝剂是通过吸附在氢氧化钙晶核上，抑制氢氧化钙晶体继续生长而产生缓凝作用的。 不同类型和种类缓凝剂的作用并不能用同一理论进行解释，通常，多数有机类缓凝剂（含有羟基、羧酸基）的缓凝作用归结为吸附理论，也有的观点认为，羟基羧酸及其盐类是典型的络合物生成剂，采用络合物生成理论解释更为合理；多数无机类缓凝剂的作用则主要归结为水泥颗粒表面不溶物的生成，宜用沉淀理论解释，如磷酸盐类缓凝剂作用机理在于磷酸盐与氢氧化钙反应在水泥颗粒表面形成不溶性的磷酸钙，但硼砂的缓凝作用在于硼酸盐与溶液中的钙离子形成络合物，包裹在水泥颗粒表面阻止了水泥的水化。 此外，缓凝剂的作用程度还与水泥熟料矿物组成有关。 水泥矿物组成对凝结和水化放热的影响次序为铝酸三钙铁铝酸四钙硅酸三钙硅酸二钙。因此，同等掺量下，缓凝剂对铝酸三钙含量高的水泥缓凝效果较差。请大家休息泵泵 送送 剂剂 混凝土的泵送技术目前使用已十分普遍，尤其是商品泵送混凝土。因为商品混凝土的质量控制比施工现场搅拌混凝土的质量控制要好得多。目前国内的泵送水平也较高，垂直泵送已可达到一泵高度130m（上海东方明珠电视塔）。 泵送混凝土与普通混凝土是不一样的，它属于流态化混凝土。流态化混凝土首先是德国提出来的，是为了改善混凝土的施工性能而提出的。1974年原联邦德国制定了流态化混凝土施工指南，接着美国、英国、日本等均提出有关的报告书，有的称为超塑性混凝土。 流态混凝土特点为：流态混凝土特点为： 对坍落度较小的基准混凝土（3.59厘米坍落度），在浇筑以前加入流化剂（高效减水剂的复合剂），拌制成坍落度达到20cm以上流动度的混凝土。即在不改变原配合比和用水量的情况下，用加外加剂的办法来调整混凝土的工作度，使其流动性更好。这种混凝土粘性好、容易流动、不离析、不泌水。 泵送混凝土是流态化混凝土的一种，由于它有泵送的要求，它所掺的外加剂还必须满足泵送的特殊要求。泵送混凝土占流态混凝土和商品混凝土中很大的一部分，泵送剂也就成为了外加剂中重要的品种之一。 泵送剂的组成及机理泵送剂的组成及机理 泵送剂常常不是一种外加剂就能满足性能要求，而是根据泵送剂的特点由不同作用的外加剂复合而成。 具体的复配比例应根据不同的使用目的、不同的使用温度、不同的混凝土标号、不同的泵送工艺来确定。 主要由以下几种组分组合而成主要由以下几种组分组合而成: 1、减水组分 2、缓凝组分 3、引气组分 4、保水组分 5、矿物超细掺合料 6、膨胀组分减水组分1）普通减水剂）普通减水剂 有减水作用，可在保持泵送混凝土所需要的流动度条件下，降低水灰比，以提高后期强度。 木质磺酸钙与木质磺酸钠是最常用的减水剂。除了减水作用外，还有些缓凝和引气性。有些标号较低，坍落度要求又不太高的泵送混凝土甚至只加木质磺酸盐类减水剂就能满足要求。普通减水剂中的糖钙类减水剂，则常常作为缓凝组分引入泵送剂中减水组分（2）高效减水剂）高效减水剂 在混凝土设计强度高、坍落度值要求高的泵送混凝土中，如高性能混凝土用的泵送剂中必须使用高效减水剂，如萘系减水剂、三聚氰胺减水剂、脂肪酸系减水剂。这些减水剂减水率高，适于配制高标号、大坍落度、自流平泵送混凝土。这些减水剂坍落度损失较大，需要复合缓凝剂。氨基磺酸盐减水剂、聚羧酸盐减水剂属低坍落度损失减水剂，而且更适用于配制低水灰比的高性能混凝土。在水灰比0。3时，氨基磺酸盐的减水率可高达30%，而在水灰比较大时使用，它们就很容易产生泌水。 在泵送剂中往往使用两种以上的减水剂来复合，常见的复合方式有： 萘系+木质素磺酸盐系； 三聚氰胺+木质素磺酸盐系； 萘系+氨基磺酸盐系等。复合使用往往比单独使用掺量低、效果好。 2、缓凝组分、缓凝组分 泵送混凝土多采用商品混凝土。要求坍落度损失小。尤其是对大体积混凝土或夏季高温施工混凝土，必须添加缓凝组分。 在普通减水剂不能满足缓凝要求时，要选择加入化学缓凝剂，如羟基羧酸盐、糖类、多元醇等。使坍落度损失减小，也可以控制混凝土的水化放热，避免温度裂缝。3、引气组分、引气组分 适当的混凝土含气量可以减少泵送阻力，防止混凝土泌水、离析，又可以提高抗渗、抗冻融性能。 国外混凝土中几乎都保持一定的含气量。 选用气泡性能好的引气剂是不会影响混凝土的强度的。如日本混凝土中几乎都掺有引气剂。 引气组分可选用引气剂及引气减水剂 。4、保水组分、保水组分 保水剂亦称增稠剂。其作用是增加混凝土拌合物的粘度，使混凝土在大水灰比、大坍落度情况下不泌水、离析。 有些保水剂还兼有减水、保持坍落度等性能。 这些材料包括如下几种： （1）聚乙烯醇掺量在0。3%以下，具有缓凝和增稠作用。常用的聚乙烯醇有1799、0588等。 （2）甲基纤维素、羧甲基纤维素掺量很小，只占水泥用量的0。0。10。05%。 （3）羟丙基纤维减小坍落度损失，增加稠度，掺量为0。01%。 其他还有糊精、木糖醇母液、动物胶等。 5、矿物超细掺合料、矿物超细掺合料 这些材料均具有一定的火山灰活性，或在碱性激发条件下具有水化活性。如硅粉、粉煤灰、矿渣粉、沸石粉、页岩粉、膨润土、石粉、硅藻土等，它们掺入后可改善级配，防止泌水离析，增加体积稳定性，增加混凝土耐久性，防止碱,骨料反应。 这些材料比表面均大于水泥，掺量较大，一般采用内掺法，可取代等量水泥做胶结材用。其中以粉煤灰、矿渣粉、硅粉、沸石粉使用最普遍。硅粉掺量在5-10%，其他几种掺量在15-30%不等。 6、膨胀组分、膨胀组分 在大型基础及大体积混凝土中，为补偿混凝土收缩常常要加入膨胀剂。 泵送剂水灰比较大，坍落度也大，为保持体积稳定性，特别是大体积混凝土的伸缩缝，后浇带中都要使用膨胀剂。 选用的膨胀剂中最好不要复合其他外加剂，而与泵送剂、掺合料共同使用。 泵送剂一般在外加剂工厂已复配成产品，但其中不包括掺合料与膨胀剂。早早 强强 剂剂分为无机盐类早强剂、有机盐类早强剂、复合早强剂等。分为无机盐类早强剂、有机盐类早强剂、复合早强剂等。一、无机盐类早强剂一、无机盐类早强剂 ： 、氯化钙、氯化钙氯化钙具有明显的早强作用，特别是低温早强和降低冰点作用。在混凝土中掺氯化钙后能加快水泥的早期水化，最初几个小时的水化热有显著提高，这主要是由于氯化钙能与水泥中的铝酸三钙反应，在水泥微粒表面上生成水化氯铝酸钙。具有促进硅酸三钙、硅酸二钙的水化反应而提高早期强度。当掺以下时对水泥的凝结时间无明显影响，掺时凝结时间约提前小时左右，掺以上就会使水泥速凝。无机盐类早强剂氯化钙使混凝土收缩值明显增大，掺。时收缩约增加，掺。.时达到，掺时增加至。同时由于引入氯离子，对钢筋锈蚀有促进作用，因此最好与阻锈剂（如硝酸钠）同时使用。基于氯化钙对钢筋混凝土的不良影响，在使用氯化钙早强剂时应当按照有关的施工验收规范的规定使用。 、氯化钠、氯化钠 氯化钠是一种早强剂，也是一种很好的降低冰点的防冻材料。而且价格便宜、原料来源广泛。在掺量相同时，氯化钠降低冰点作用优于氯化钙，几乎是所有降低冰点材料中效果最好的一种。但作为早强剂，其混凝土后期强度会有所降低，对钢筋也有锈蚀作用，在钢筋混凝土中使用必须按规定复合阻锈剂。氯化钠一般不单独用做早强剂，多用于防冻剂中的防冻组分。它与三乙醇胺复合使用效果较好，一般使用量。与钠同一族的碱金属氯盐也都具有很好的早强作用，如氯化钾、氯化锂。按金属活动顺序表，氯化物随着阳离子半径的增加而对水泥水化促进作用增强，按如下顺序：氯化钾氯化钠氯化锂。但是氯化钾、氯化锂价格较贵，我国西北地区有不少锂盐渣、钾盐副产品等均可以利用。 、氯化铁、氯化铁 在掺量不超过时，氯化铁具有早强作用，掺量大于时多用做防水剂。氯化铁作为早强剂优点为早强、密实性好，且后期天强度均较不掺早强剂的有所提高。缺点为含氯盐对钢筋有锈蚀作用，但掺量较小时无明显的锈蚀作用。 较少单独使用于早强剂，多复合其他外加剂用于要求早强、防水、防冻等要求的混凝土中。还有一些氯化物如氯化铝、氯化亚锡、氯化铵也都有良好的早强作用，但因成本及来源问题而很少使用。 、硫酸盐、硫酸盐 是使用最广泛的早强剂，其中尤以硫酸钠、硫酸钙用量大。 硫酸钠又名元明粉、无水芒硝，其天然矿物称为芒硝，白色晶体，很容易风化失水变成白色粉末，即元明粉。硫酸钠资源丰富，价格亦较低廉。硫酸钠很容易溶解于水，在水泥硬化时，与水泥水化时产生的$氢氧化钙发生下列反应：Na2SO4+Ca(OH)2+2H2OCa2SO4.2H2O+2NaOH 所生成的二水石膏颗粒细小，它比水泥熟料中原有的二水石膏更快地参加水化反应：Ca2SO4.2H2O+C3A+12H2O3Ca.Al2O3.CaSO4.12H2O 使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度。它的1天强度提高尤其明显。由于早期水化物结构形成较快，结构致密程度较差一些，因而后期天强度会略有降低，早期强度愈是增加得快后期强度就愈容易受影响，因而硫酸钠掺量应有一个最佳控制量，一般在，掺量低于早强作用不明显，掺量太大后期强度损失也大，一般在。为宜。 硫酸钠早强剂在水化反应中，由于生成了氢氧化钠，而使碱度有所提高，这对掺有火山灰和矿渣的水泥，及掺有活性超细掺合料的混凝土早强作用更为明显。但同时对于活性骨料来说也容易导致碱骨料反应。 在蒸养混凝土中使用硫酸钠早强剂更应注意掺量，当掺量过多时由于大量、快速生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）而使混凝土膨胀造成裂缝破坏。 硫酸钠在混凝土中使用，当掺量过大或养护条件不好时，容易在混凝土表面产生“返碱”现象，即在混凝土表面析出一层毛茸状的氢氧化钙细小晶体，而影响混凝土表面的光洁程度，也不利于表面的进一步装饰处理。冬季施工或干燥天气尤其容易发生。 、硫酸钙、硫酸钙 硫酸钙又称石膏，在水泥生产中已作为调凝剂使用，一般掺量在左右，做为调节凝结时间而混磨于水泥中。当混凝土中再掺入硫酸钙时则有明显的早强作用。由于硫酸钙与水泥中的铝酸三钙反应，迅速形成大量的硫铝酸钙，很快结晶并形成晶核，促进了水泥其他成分的结晶、生长，因而使混凝土的早期强度提高。 硫酸钙在混凝土中的最佳掺量，随水泥中含量铝酸三钙与铁铝酸四钙而变化，掺量不可过大，否则会降低后期强度，甚至发生膨胀裂缝。其他硫酸盐如硫酸铝钾（明矾石）、硫酸钾、硫代硫酸钠、硫酸铝、硫酸铁、硫酸锌等均有早强作用，但使用量不多。 、硝酸盐类早强剂、硝酸盐类早强剂 硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙都具有早强作用，尤其是在低温、负温时作为早强、防冻剂。 亚硝酸钠和硝酸钠对水泥的水化有促进作用，而且可以改善混凝土的孔结构，使混凝土的结构趋于密实。亚硝酸钠又是很好的阻锈剂，尤其适合用于钢筋混凝土中。 亚硝酸钙和硝酸钙往往组合使用，前苏联即有此产品，它们能促进低温、负温下的水泥水化反应。对加速混凝土硬化，提高混凝土的密实性和抗渗性都有好的影响。在水泥石微观结构中起到强化水泥矿物的水化过程、增加胶凝态物质的体积、使气孔和毛细孔得以封闭，对混凝土耐久性提高起了良好的作用。 硝酸铁亦可以用于早强剂，它与熟料成分经水解和水化生成的氢氧化钙反应生成氢氧化铁和硝酸钙，既有早强作用，又利用氢氧化铁胶体来封闭毛细孔达到防渗的效果。 、碳酸盐类早强剂、碳酸盐类早强剂 碳酸钠、碳酸钾均可作为混凝土的早强剂及促凝剂。 在冬季施工中使用具有明显加快混凝土凝结时间及提高混凝土负温强度增长率。并且碳酸盐由于能改变混凝土内部孔结构的分布、减小混凝土总孔隙率，而使混凝土在掺入碳酸盐后抗渗性能有所提高。碳酸盐亦属于原料来源广且价格较低的原料。有机盐类早强剂三乙醇胺分子中因有氮原子（N），它有一对未共用电子，很容易与金属离子形成共价键，发生络合，与金属离子形成较为稳定的络合物。这些络合物在溶液中形成了许多的可溶区，从而提高了水化产物的扩散速率。可以缩短水泥水化过程中的潜伏期；提高早期强度。当三乙醇胺掺量过大时，水泥矿物中C3A与石膏在它的催化下迅速生成钙矾石而加快了凝结时间。三乙醇胺对C3S、C2S水化过程则有一定的抑制作用，这又使得后期的水化产物得以充分地生长、致密，保证了混凝土后期强度的提高。有机盐类早强剂其他如二乙醇胺、三异丙醇胺亦有类似的作用。所以在使用中，往往选择价格较便宜的三乙醇胺残渣，它实际上是三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胶等的混合物，由于超叠效应，其效果有时优于纯三乙醇胺。三乙醇胺作为早强剂时，掺量为0.020.05%，掺量0.1%则有促凝作用。三、复合早强剂三、复合早强剂 复合早强剂可以是无机材料与无机材料的复合，也可以是有机材料与无机材料的复合或有机材料与有机材料的复合。 复合早强剂往往比单组分早强剂具有更优良的早强效果。掺量也可以比单组分早强剂有所降低。 众多复合型早强剂中以三乙醇胺与无机盐型复合早强剂效果较好，应用面最广。 该类早强剂主要有：三乙醇胺复合早强剂、无机盐类早强剂等。1、三乙醇胺复合早强剂、三乙醇胺复合早强剂 A、三乙醇胺-硫酸钠复合早强剂 是最常用的复合早强剂。复合早强剂在低温下效果更加明显，在低于20使用时随着养护温度的降低，复合早强剂的早期和后期强度都有显著的增加。三乙醇胺-硫酸钠复合早强剂的早强效果往往大于单独使用三乙醇胺和硫酸钠增强效果的算术叠加。而且复合早强剂28天强度比不掺的有明显提高，与单掺硫酸钠早强剂28天强度有所降低情况完全不一样，其强度增长情况可见下表。 三乙醇胺与硫酸钠复合时，三乙醇胺掺量为0。020。05%,硫酸钠为1-3%，主要根据使用温度、水泥品种不同来确定主要根据使用温度、水泥品种不同来确定。 也可以用三异丙醇胺、二乙醇胺等代替三乙醇胺来复合，或者用几种混合物三乙醇胺残渣来代替。B、三乙醇胺、三乙醇胺-氯化物复合早强剂氯化物复合早强剂 通过试验，发现三乙醇胺-氯盐复合早强剂的增强效果，无论是三乙醇胺-氯化钠或三乙醇胺-氯化钙或三乙醇胺残渣-氯化钠复合早强剂，其早期强度的增长值都超过其各单组分增强值的算术叠加值。但28天强度却略低于算术叠加值或持平。 三乙醇胺（包括三异丙醇胺、二乙醇胺及三乙醇胺残渣）还可以与硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐等复合使用，但这些多用于防冻剂，在负温下使用。2、无机盐类复合早强剂、无机盐类复合早强剂 硫酸盐复合早强剂主要有硫酸钠-氯化钠早强剂、硫酸钠与硫酸钙或同时再复合三乙醇胺等。无机盐类早强剂通常在低温下使用效果最好，而随着温度的升高其早强作用就不明显了，因此在20以上温度（常温）早强作用较低温差得多，这主要是因为水泥的水化硬化速度受温度影响较大，常温下的水化硬化速度比低温时快得多。早强剂主要是提高水泥早期（17天）的水化反应速度，常温下水泥水化速度已足够快了，早强剂的促进作用也就不明显了。而在低温时早强剂的促进作用就能比较明显地影响水化速度，使早期强度提高达到或超过常温下的水平。 无机盐类复合早强剂也存在一些不足之处：无机盐类复合早强剂也存在一些不足之处：一般来讲，早期强度，特别是1天、3天强度增加较快时，由于水泥石内部结构很快搭接生长产生强度，这种快速生长的结构往往较为疏松，不够密实，这就给后期强度带来一些损失。 此外硫酸钠早强剂因其掺量相对大些（13%），会引入大量的Na+离子，增加了混凝土含碱量，如遇活性骨料则容易产生碱-骨料反应。氯化物类早强剂又会引入氯离子而引起钢筋锈蚀，这些对混凝土的耐久性都有不利影响，使用中必须考虑这些影响因素。 请大家休息各类减水剂适应性性价比配技术分子形式水泥成份粉 煤 灰硅 灰矿 粉沙 子石 子检测方法配合比设计施工要求泵送剂应用中的实际问题 P.O 普通硅酸盐水泥定义为凡由硅酸盐水泥熟料、6%15混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，简称普通水泥。 P.S 矿渣硅酸盐水泥定义为凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，简称矿渣水泥。 P.P 火山灰质硅酸盐水泥定义为凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，简称火山灰水泥。 P.F 粉煤灰硅酸盐水泥定义为凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，简称粉煤灰水泥。 P.C 复合硅酸盐水泥定义为凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，简称复合水泥。粉煤灰胶胶 凝凝 材材 料料水 泥掺 合 料硅 灰其 它 掺活性混使材料时，最大掺量不得超过15%，其中允许 用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活 性混合材料来代替。 掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过10%。 水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量分数计为20%70%。 允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的 一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的8%， 替代后水泥中粒化高炉渣不得少于20%。 水泥中火山灰质混合材料掺量分数计为2050。 水泥中粉煤灰掺量按质量分数计为20%40%。 水泥中混合材料总掺加量按质量分数计应大于15%， 但不超过50%。硅酸三钙 C3S （3CaOSiO2）硅酸二钙 C2S （2CaOSiO2）铝酸三钙 C3A （3CaOAl2O3）铁铝酸四钙 CAF (4CaO Al2O3 .Fe2O3）C-S-H凝胶 60%-70%钙矾石 20%-25%氢氧化钙 20%-25%其 它 类水灰比 0.35-0.4掺 合 料砂粒径在5mm以下山沙河沙江沙海沙特细沙细 沙中中 沙沙粗 沙 吸水、湿胀（干缩）吸水、湿胀（干缩）：含水5%8%湿胀最大（20%3%体积） 沙率：沙率：骨料总生量中细骨料的所占比率 含泥量：含泥量：砂中的含泥量规定：C30级混凝土或有抗冻、抗渗或其他特殊要求的 混凝土用砂，其含泥量均不得大于3%；30级混凝土，砂含泥量不得大于5% 有害物质：有害物质：砂中含有害物，如云母不得大于2%；轻物质如煤、贝壳等不大于1% 硫化物及硫酸盐按SO3重量计不大于1%。 使用海砂时，钢筋混凝土位于水位变动区、潮湿或露天条件下则氯离子含量 不得大于0.1%，位于水下或干燥环境则不限制。粘聚性保水性减水率干 缩强 度塌落度外 观外加剂适应性风化沙质 轻可泵性表面密度低多微裂孔强度低泌水塌损大降强石：由天然岩石经破碎筛选粒径大于5mm的岩石颗粒或卵石、碎卵石硬 度表面密度形 态比重含泥量粒 径杂质有害物火成岩沉积岩变质岩花 岗 岩、长 岩致 密 长 石 玄 武 岩、辉 绿 岩、辉 长 岩橄 榄 岩石 灰 岩、白 云 石砂 岩燧 石砾 岩、 角 砾 石页 岩片 岩、 片 麻 岩石 英 岩大 理 石蛇 级 岩闪 岩板 岩吸水性方园状针棒状石粉含量强 度碱水率可泵性塌落度混凝土强度石子强度自流平性能高密度钢筋通透性扩展度流动性实用配方介绍实用配方介绍l恒盛搅拌站l氨基700 kg、糖密80 kg、糖15 kg、保塑剂8 kg、水200 kg，掺量2-2.5%。l市政搅拌站l萘液（33%）690 kg、氨基250kg、糖密50 kg、保塑剂（型）10 kg，掺量1.8-2.2%。l众喜水泥配方l氨基700 kg、萘液（33%）200 kg、保塑剂（型） 5 kg、糖2 kg、葡萄糖酸钠10 kg、水250 kg，掺量1.8-2.2%。实用配方介绍实用配方介绍l天津水泥、天辉水泥、天散水泥、振兴水泥、曲塞水泥、六九水泥、太行山水泥适应本方。l萘液（40%）600 kg、氨基200 kg、葡萄糖酸钠10 kg、三聚磷酸钠5 kg、保塑剂（型）5 kg、水275 kg、硫酸钠50 kg，掺量2%。实用配方介绍实用配方介绍l安徽蚌埠水泥、珍珠水泥、淮北水泥配方l萘粉400 kg、葡萄糖酸钠20 kg、三聚磷酸钠6.7kg、保塑剂（1型）8 kg、碳酸钠60 kg、水600 kg，掺量2-2.5%。功功 能能 性性 外外 加加 剂剂 加 气 剂增 稠 剂纤维增强剂耐 酸 剂耐 碱 剂防 腐 剂碱-集料反应抑制剂膨 胀 剂灭 菌 剂着 色 剂速 凝 剂养 护 剂烧结球磨脱 膜 剂功 能 性 减 水 剂泵 送 剂早强减水剂引气减水剂缓凝减水剂防冻减水剂防水泵送剂减水组份缓凝组份早强组份引气组份助滑组份防水组份抗冻组份加温合成外外加加剂剂与与水水泥泥适适应应性性助磨剂助磨剂水水砂水 泥塌塌落落度度控控制制早强无机盐三乙醇胺缓凝增强类PH值可溶性酸性物可溶性碱性物水处理剂水处理剂强酸类羧酸类湿 膨 胀吸 水 性云母及杂质含量强电位杂质温温 度度存放时间氧化钙及其它含量外加剂其 它减水组份选型及配伍缓 凝 组 份总减水率调 节 剂沙率 沙温 料温气 温检 测 方 法掺 量组份量沙 吸 水 膨 胀漂白粉外外 加加 剂剂 检检 测测浆体性能混凝土性能水泥净浆初拌合易性沙浆扩展度流动度水泥品种毛 巾检测方法操作手法标准湿度玻璃板模 具温度外加剂加入方法同 掺 法同掺先加法同掺慢加法半先掺法半同掺法擦板模时间差入模速度提模速度合易性减水率塌落度10分合易性20分合易性泵前合易性浇注合易性湿润过程电位衰减包裹离散初拌塌落度10分塌落度20分塌落度1 h塌落度泵前塌落度混合浆外加剂水 水外加剂GB标准检测现场集料检测检检 测测 观观 察察随时间变化搅拌力(手工)2分钟停止状况粒 结 性混合状态流动变化稠度表现泌 水起 泡数 量速 度外外加加剂剂性性能能评评价价同类产品性价比净浆相同强度相同塌落度相同掺量不对同照产方品法甲产品单价掺量乙产品掺量乙产品单价甲产品单价掺量乙产品单价乙产品掺量减水保塑型泵送剂缓凝保塑型泵送剂泵送剂结构减水+缓凝减水+缓凝+引气减水+缓凝+引气+适应性调节剂单组分份双组分份多组分份水泥适应性差减水组份为主+保塑组份掺量2%-2.5%水泥适应性好保塑组份为主+减水组份掺量1%-1.8%多 多 多 多组 品 组 组分 种 分 分减 缓 引 调水 凝 气 节剂 剂 剂 剂混凝土使用性能常见问题工作性能抗渗性能抗折性能强度性能抗冻融性能耐久性能塌落度合易性可泵性收缩裂缝病害泌水混凝土强度立方体试件强度轴心抗压强度轴心抗压=0.83立方体抗压0.35抗拉强度约为抗压强度1/10-1/13抗折强度约为抗压强度1/5-1/8粒结强度支承点强度疲劳强度（200万次）静强度的55%-65%混凝土热工性能比 热导热系数导温系数热膨胀系数热膨胀系数耐 热 性动载构件炼轨枕桥 梁道 路混凝土病害冻 融碳 化化学侵蚀磨 损电 腐 蚀钢筋锈蚀碱集料反应混凝土（环境）中含有足量的碱混凝土含有活性集料一定的湿度水分冻冰体积约膨胀9%硬化混凝土Ca(OH)2与空气CO2反应，降低碱性破筋钝化膜氯盐侵蚀、海水侵蚀、软水侵蚀水流、气流、流沙、车轮磨损引起表层破坏钢筋、混凝土受到高压直流电后、钢筋氧化锈蚀膨胀使用锈蚀钢筋、保护层过簿、氯盐.混凝土开裂碱硅酸反应碱碳酸反应产生凝胶膨胀控制集料含碱量控制拌合水外加剂含碱量采用碱集料反应抑制外加剂混 凝 土 裂 缝自收缩裂缝泌水性裂缝浇注件形变裂缝泌水浮浆裂缝温差裂缝浇注裂缝设计结构性裂缝浇注件硬化前振 动形变裂缝配合比不合理裂缝快速失水裂缝塌落度差因素浇注时间差因素配筋率低因素模板移动变形因素缓凝减水剂到工地加水到工地加水交通状况大面积小厚度浇注浇注后不及时覆盖暑期烈日强光下大面积浇注强曾水性外加剂反泌水水泥未对浇注基层作保水处理未及时抹面处理多组份外加剂调整引气组份调整缓凝组份加增稠促强组份未凝结前新增浇注模板承重受力不够混凝土抗渗性以及几种侵蚀机理混凝土抗渗性以及几种侵蚀机理 l影响混凝土渗透性能的主要因素影响混凝土渗透性能的主要因素l混凝土抗渗性是指混凝土抵抗内部和外部物质渗透的能力，而渗透性能是指气体和液体在混凝土中的迁移，决定了水和侵蚀性物质所能到达混凝土中的范围。许多因素影响混凝土的渗透性，这些因素虽然分开研究，但实际上是相互关联、相互作用的。混凝土抗渗性是决定混凝土耐久性的重要因素。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l孔结构 混凝土的孔有两种类型：毛细孔和凝胶孔。毛细孔的尺寸为1-3m，形成内部连通体系，在基材中任意分布，可为侵蚀离子提供直接通道。凝胶孔占凝胶体积的28%，比毛细孔小得多，对浆体的渗透性影响不大，但对收缩和徐变有影响。l孔的结构对混凝土渗透性、冻融循环耐久性影响很大，可以用来预测建筑的使用寿命，参数为：孔隙率；膨胀系数；饱和度。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l掺用矿物外加剂时，由于矿渣微粉、粉煤灰、硅灰等使混凝土早期强度发展变慢，孔结构变小，从而使孔的总体积和平均尺寸变小。在水泥粒子和水中，矿物外加剂与Ca(OH)2反应是有益的，这样可以减小孔径。在对波特兰水泥混凝土中氯离子扩散的研究中发现：矿渣微粒占据了孔的一半空间，孔径只有原来的1/3。由于填充效应，任何非常细小粒子的存在都将使混凝土性能有所改变。填充效应具有十分重要的作用，尤其是在早期。 影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l例如，硅灰的粒径约为水泥粒径的1%，并含有一定量的纳米级分布。当在水泥中掺用硅灰时，这些微细粒子将填充于水泥空隙中，达到物理堆积密实。由于填充效应以及硅灰与水泥水化产物之间的化学作用，掺用硅灰的水泥，7天和28天强度均比对比试件明显提高，即使硅灰对水泥质量的置换率在10%以下时也是如此。l因此，掺用矿物外加剂可显著降低混凝土渗透性。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l水胶比 为了使混凝土更加密实，减少混凝土用水量非常重要。水泥完全水化大约需水泥重量28%的水，多余的水用来满足和工作的要求。对一定的设计强度，用水量越高，基材含量越高，产生热量越多，收缩越大，空隙也越多，抗渗性能就降低。l混凝土中应有足够的浆体保证强度和耐久性，然而，浆体含量在大体积混凝土中要保持在较小范围以降低水化热。水胶比的选择要满足强度和耐久性的需要。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l低水灰（胶）比水泥浆体具有较高的体积密度，同时也具有更高的致密度和强度。由计算可知，当水灰比为0.60时，水泥在浆体中的体积含量为34%；而当水灰比为0.30时，水泥在浆体中的体积含量为51%，更趋于密实堆积（假定水泥相对密度为3.20）。若使用一定量的活性矿物材料等量置换水泥，则胶凝材料在浆体中的体积含量将更高。l实践证明，低水胶比混凝土具有优异的抗渗性能。实现低水胶比的主要技术途径是掺用高效减水剂和高性能减水剂。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l膨胀剂或膨胀剂与高效减水剂复合产物，可使混凝土具有抗渗、防水、防裂作用。l有机防水剂具有憎水作用，可降低混凝土渗透性。l集料 一些集料中存在大量的孔，可能增加混凝土的渗透性，如果必须使用这种集料，可以把它们掺在密度大、抗渗性和耐久性好的材料中。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l养护和泌水 如果要求混凝土具有优良的抗渗性和耐久性，就必须强调养护的重要性，对所有混凝土都是如此，尤其是掺用高掺量的混凝土外加剂时，更应加强混凝土养护。精心养护不仅可保证混凝土耐久性，还可以阻止表面的水分散失，不产生塑性收缩和裂纹。影响混凝土渗透性的主要因素影响混凝土渗透性的主要因素:l泌水会导致混凝土匀质性变差。微观结构的不均匀是水泥基材料性能降低的症结所在。为获得足够的匀质性，除了充分搅拌，还应控制混凝土泌水率。泌水对混凝土耐久性的影响很大，泌水通道在干燥后形成空隙，从而降低了混凝土的抗渗性能。这些通道的危害在于，它们不仅渗水还可以吸水或毛细吸水，会导致外部水和盐分渗入到混凝土内部。影响混凝土渗透性能的主要因素l加水过多是泌水的主要原因，这样会使大颗粒沉在混凝土底部，保水性下降。浆体不足也会导致泌水。l当水的蒸发量大于其泌水时，混凝土产生塑性收缩开开明，如发现及时可以重压闭合，但一般只有在混凝土硬化后才能发现。l通过配合比设计可将泌水率降到最低，如使用引气减水剂、掺用矿物外加剂和掺用纤维素醚可提高混凝土黏聚性，从而降低泌水率。 混凝土侵蚀机理混凝土侵蚀机理l氯盐侵蚀氯盐侵蚀l氯化对混凝土的有害侵蚀通常仅发生在混凝土表面。但对于钢筋混凝土和预应力混凝土，氯盐侵蚀可能会导致很严重的后果，不仅钢筋受侵蚀后形成体积蓬松的铁锈而膨胀，使混凝土破坏，而且钢筋会因锈蚀失去对混凝土的增强作用。氯盐侵蚀l在强碱环境中，钢筋表面形成氢氧化铁而不发生锈蚀，这是因为表面形成了钝化膜。加入氯化物，这层钝化膜被可溶性的氯盐破坏，钢筋发生化学腐蚀。l氯化铁及海水中的氯离子，在混凝土中的扩散取决于混凝土中孔的结构。氯盐侵蚀氯盐侵蚀l总之，通过掺用高性能AE减水剂和矿物外加剂，提高混凝土密实度、匀质性和抗渗性，可预防氯盐侵蚀。混凝土侵蚀机理混凝土侵蚀机理 l软水侵蚀软水侵蚀l在软水中，纯水“离子缺乏”的特性使其进入混凝土，从混凝土中滤出Ca(OH)2。由于纯水可持续补充，因此混凝土中的Ca(OH)2将从表面到内部逐步被滤去。l如果水中存在未溶解的CO2,软水的侵蚀破坏可大幅增加，CO2可将Ca(OH)2变为CaCO3，从而可能使消耗尽混凝土中的Ca(OH)2。 软水侵蚀l水泥浆硬化时，Ca(OH)2损失使孔隙水的pH值从12.5降到8.0。此时，硅酸钙、铝酸盐和水化铁铝酸盐处于不稳定状态，易合CaO从水化物中分解出来。因此，纯水对Ca(OH)2的过滤作用，破坏了硬化水泥浆体的基体组成。l无定形的磨细矿渣微粉可保护混凝土不受软水侵蚀。混凝土侵蚀机理混凝土侵蚀机理 l海水侵蚀海水侵蚀l大量临海建筑都会发生海水侵蚀破坏，这种破坏降低了混凝土的耐久性。海水对混凝土的破坏是许多因素共同作用的结果，与混凝土中含氯盐的情况类似，但海水的破坏程度比混凝土中含氯盐引起的破坏要轻。海水中含3.5%的盐，包括NaCl、MgCl2、MgSO4、CaSO4，也可能含有KHCO3。海水侵蚀海水侵蚀lCO2和Ca(OH)2反应生成重碳酸钙，使Ca(OH)2发生迁移。CO2也会与单硫型硫铝酸发生反应，破坏C-S-H凝胶的组分形成霰石和硅。l即使MgCl2和硫酸盐的含量很低，也会与Ca(OH)2反应形成可溶的CaCl2或石膏，引起破坏。海水中的氯化钠会影响水泥浆体中某些组分的溶解度，发生离析现象致使混凝土强度降低。如果有足够的Ca(OH)2，MgSO4也可能与单硫型硫铝酸盐发生反应生成钙矾石，如果存在NaCl，反应速度变慢，当与Ca(OH)2反应时耗尽，则不会发生上述反应。 海水侵蚀海水侵蚀l海水中几乎不会形成氯铝酸钙，由于海水中含有硫酸盐，钙矾石将优先生成。当水泥中C3A的含量超过3%时，钙矾石的生成对海水环境下混凝土的耐久性不利。高C3A、高C3S的水泥配制而成的混凝土，抗盐水侵蚀的能力低于高C3A的混凝土，原因可能在于C3S水化消耗了大量的Ca(OH)2。l图为粉煤灰中含有活性成分SiO2和Al2O3，能与Ca(OH)2发生反应，所以，掺粉煤灰可以提高混凝土抵抗海水侵蚀的能力。同样，掺入高炉矿渣，水化反应后残余的Ca(OH)2量低，可以提高混凝土的抗海水侵蚀的能力。混凝土侵蚀机理混凝土侵蚀机理 l碳化碳化l钢筋的锈蚀主要是由于酸性气体（CO2）和硬化水泥浆、混凝土发生反应而引起的，反应后混凝土中的pH值降低，通常低于10。而混凝土碳化与钢筋锈蚀不同，碳化过程如下。一开始，CO2 扩散进入混凝土孔隙中，在孔溶液中溶解，之后与可溶的碱金属反应形成氢氧化物，使得溶液的pH值降低，致使更多的Ca(OH)2进入溶液。CO2 和Ca(OH)2反应生成Ca(HCO3)2和CaCO3,pH值降低致使使其他的氢氧化物如铝相、C-S-H凝胶、硫铝相分解。碳化碳化l孔溶液中的相对湿度的大小对碳化速度的影响很大，相对湿度的大小取决于混凝土孔中水-空气界面的形状和面积。当相对湿度超过80%时，弯曲面的面积小，降低了CO2吸收率；当相对湿度低于40%，不存在弯曲面，孔隙水主要为吸附水，不能有效地溶解CO2。因此，碳化发生在相对湿度为50%70%之间。l除了环境条件外，混凝土以及水泥浆的扩散性对碳化时间和碳化速度也有影响。当混凝土中的水泥含量为15%，发生碳化的可能性很小，水泥的含量增大对碳化的影响不大，但如果水泥的含量减小，则混凝土抵抗碳化的能力大幅度下降。总的来说，如果混凝土密实，养护良好，使得混凝土的渗透性降低，则不容易发生碳化。 碳化碳化l碳化深度与碳化时间的平方根成比例，比例常数是混凝土渗透性有关的系数，与混凝土中水泥含量，空气中CO2的浓度，相对湿度，混凝土的密度等有关。如果几年后，碳化深度达到几毫米，对于预制和预应力混凝土，系数值；对于高强度混凝土，系数值为1；对于普通钢筋混凝土，系数值为45。如果系数取值为1，钢筋混凝土的保护层厚度设计为25mm，碳化深度达到钢筋表面时，需要625年。碳化深度越大，混凝土越致密，混凝土中的孔隙被封闭，这对混凝土来说是有益，但碳化会使混凝土收缩和开裂。碳化碳化l在混凝土中掺入粉煤灰后，混凝土中的孔隙不连通，因此渗透性减弱，粉煤灰掺量很高（约为50%），虽然混凝土的渗透性减弱，但碳化却加大。混凝土碳化开裂后，混凝土的暴露面加大，连通孔隙增多，渗透性增大，碳化深度将持续增加。混凝土侵蚀机理混凝土侵蚀机理 l钢筋锈蚀钢筋锈蚀l钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构耐久性的重要因素，是当前最突出的工程问题，已引起各国工程界的关注，许多国家都十分重视研究混凝土结构中钢筋的锈蚀与防护问题，不断推出新的检测评价方法与监控防护措施。钢筋锈蚀l钢材的腐蚀分湿腐蚀及干腐蚀两种，钢筋在混凝土结构中的锈蚀是在有水分子参与的条件下发生的腐蚀，属湿腐蚀。这种腐蚀属电化学腐蚀，钢筋的锈蚀过程是一个电化学反应过程。钢筋锈蚀钢筋锈蚀l由于混凝土浆体的pH值很高，钝化可保护钢筋不锈蚀，但当pH值改变时，金属自身的氧化还原本质使钢筋发生锈蚀。当pH值为9.512.5时，金属表面存在一层氧化铁或氢氧化铁膜，钢筋不容易发生锈蚀，通常将这层氢氧化物称为-Fe2O3。水泥水化时很快便在金属上形成了钝化膜，随着水化的缓慢进行，该保护膜的厚度逐渐变大，一般为10-310-1m。通过阴极测量，发现该层钝化膜确实存在，但是对于保护膜的形成条件、化学和矿物组成仍不确定，很可能该层的保护膜中存在着多个相。防止钢筋锈蚀的措施防止钢筋锈蚀的措施l人们采用了很多方法来防止钢筋锈蚀，如在混凝土表面上加盖防护层，不透气的保护层，进行阳极保护，使用阻锈钢筋，在钢筋表面镀锌或采用环氧保护钢筋等。l利用微电池原理，在低碱混凝土中使用镀锌钢筋对防止钢筋锈蚀非常有效。当混凝土中氯离子的含量为1.2%时，环氧具有保护钢筋的作用，但当氯离子含量达到4.8%时，保护层就会被破坏。可见，混凝土中氯离子的含量非常重要。高性能混凝土的特点高性能混凝土的特点l高性能混凝土是当今国际土木工程界最为热门的研究课题之一，其具有如下特点：所用水泥标号高，并掺用大量的微细矿物外掺料；水胶比小，水泥浆体积的相对含量高；水泥水化快，水化结束得早；水泥石结构密实，总孔隙率降低，毛细孔细化，且界面过渡区消失。 高性能混凝土的特点高性能混凝土的特点l高性能混凝土的缺陷之一是混凝土内部产生自干燥，这不仅消耗了水泥水化所需的水分，而且使内部相对湿度持续下降直至水化过程终止。因此混凝土可在早期的任何时候停止强度发展。当水灰比分别为0.4、0.3和0.17时，水泥浆体的自收缩值占总收缩值的份额分别为40%、50%和约100%。l高性能混凝土或低水胶比混凝土在工程应用中的最大障碍是早期开裂问题。由于水泥水化过程中产生化学收缩，在水泥浆体中形成空隙，导致内部相对湿度降低和自收缩，致使混凝土结构开裂。l另外，碱-集料所应产生膨胀破坏也是迫切需要解决的课题。高性能混凝土的特点高性能混凝土的特点高性能混凝土的特点高性能混凝土的特点l混凝土材料裂缝的成因多种多样，极具复杂性，有施工工艺引起的，有施工过程中形成的，有混凝土材料自身引起的等。目前，国内外防治由混凝土材料收缩引起的裂缝的技术方法，因大幅增加材料成本费用（约增加10%20%），推广应用受到制约。 混凝土收缩混凝土收缩l在导致钢筋混凝土结构劣化的诸多因素中，自收缩和混凝土失水造成的体积变化包含其中。在混凝土养护和干燥过程中，因水泥水化及混凝土失水将产生拉应力，使混凝土产生收缩。干燥收缩是混凝土因失水，随龄期增长而体积减小；而自收缩则是混凝土弹性模量、徐变及抗拉强度影响。尽管混凝土还存在其他收缩变形，如塑性收缩、碳化收缩等，但干燥收缩、自收缩及冷缩构成了低水胶比混凝土早期收缩开裂的主要成因。干燥收缩干燥收缩l干燥收缩是由毛细水的损失而引起的硬化混凝土的收缩。这种收缩使拉力应力增加，或产生内部翘曲变形和外部挠度变形，可能使混凝土在未随任何载荷之前便出现裂纹。所有的硅酸盐水泥混凝土都随着龄期增长产生干燥收缩或水化物体积的变化。对建筑结构设计师而言。混凝土的干燥收缩是在设计时需要考虑的重要因素。在板层、梁、柱体、支承面、预应力构件和地基中，混凝土均可能发生干燥收缩。干燥收缩随龄期而变化。干燥收缩干燥收缩l干燥收缩受多种因素影响，这些因素包括：原材料性能、混凝土配合比、搅拌方式、养护时的湿度条件、干燥环境和构件尺寸等。一般情况下，混凝土硬化都会产生体积变化。新拌混凝土含水越多，收缩也越大。l一般混凝土的收缩与混合料的数量、加水时间、气温变化和养护条件有关。拌制混凝土的材料性能也是重要的影响因素，不同品种的集料和水泥，其性能特点有差别，因而对混凝土的收缩影响也不同。用水量与外加剂掺量都直接或间接影响干燥的收缩值。混凝土的收缩的面积、位置和环境温度。 干燥收缩l混凝土的材料组成直接影响干燥收缩。湿度降低直接导致冷缩。水泥成分和细度不同，水泥浆体的收缩值也不同。l在不同的水泥中加入石膏可明显缩小干燥收缩的差异。集料尽寸对混凝土收缩的影响并不显著，但对含水量有间接的影响。l集料体积增加，收缩减少。自由收缩和总裂缝宽度存在线性关系。集料尺度小时，混凝土自由收缩比集料尺度大时显著得多。干燥收缩l密度高、弹性模量大的集料会降低混凝土的可压缩性，从而减少收缩。l混凝土的配合比参数如水灰比、集料和含水量都影响混凝土的干燥收缩，其中用水量影响最大。l新拌混凝土用水量与收缩值成线性关系。用水量每增加1%，干燥收缩增加约3%。改变水灰比或改变集料用量，对干燥收缩的影响程度相近。干燥收缩干燥收缩l干燥收缩程度还与环境条件有关，相对湿度、温度和空气流状况都影响干燥收缩量。l在干燥环境中的混凝土的收缩程度要比在干湿循环系统中大得多。l低温下，温度低，水的蒸发量小，混凝土收缩将减小。干燥收缩干燥收缩l当应力使底部开裂时，混凝土构件的面积减少，曲率增加。因此，由于收缩使开裂面上的曲率比未开裂面要大得多。l当混凝土收缩时，拉应力增加，产生弯曲和收缩。曲率大小取决于混凝土的尺寸和裂纹的数量。混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 l自干燥是水泥水化过程中发生的一种内部干燥现象。l自收缩是由自干燥或混凝土内部相对湿度降低引起的收缩，是混凝土在恒温绝温条件下，由于水泥水化作用引起的混凝土宏观体积减少的现象。它不包含温度变化、湿度变化、外力或处部约束及介质的侵入等引起的体积变化。l它也不同于化学减缩，即未水化的水泥与水发生化学反应时，生成物的体积小于前两者总和的现象。 l化学减缩并不引起混凝土宏观体积的变化，仅仅增加了孔隙的体积，体积变化可以通过水化反应方程式根据反应物与生成物的质量和密度计算获得。自收缩发生在整个混凝土中（三维）。l混凝土因干燥产生体积变化的同时发生自收缩。混凝土自收缩的产生，主要是由于水泥硬化体空隙中的相对湿度低，发生自干燥。胶凝材料反应活性越高，自收缩越大。混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 l由于测试技术方面的原因，混凝土自收缩很难准确测定。另外，在测定混凝土总收缩值时，试件于水化初期在水中养护，大部分自收缩已经完成，因而测试结果所反映的主要是干缩值。 l混凝土自收缩值可达到甚至超过干燥收缩值。自收缩与水灰（胶）比有关，水灰（胶）比越低，自收缩越大。l因而，高强混凝土往往比普通混凝土开裂的概率大。 混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 l不管混凝土的水灰比多大都可能发生自干燥，然而，不同种类的混凝土发生自干燥后的影响不同。在普通混凝土中，当水灰比超过0.45或0.50，自干燥的影响很小，很少被注意。l直到近几年水灰比越来越低，才逐渐受到重视。高性能混凝土的自干燥很明显，对混凝土诸多性能产生影响。混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 l相同水灰比和养护条件下，水泥、砂浆与混凝土的自收缩值排列规律为：水泥浆砂浆混凝土l根据排列符合理论分析结果，因为砂浆中细集料对收缩具有限制作用，而混凝土中的集料体积含量大于砂浆。混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 l自收缩可划分为三个分阶段：流动阶段、凝结阶段和硬化阶段，在最初的流动阶段，所有的体积改变都发生在垂直方向。l在凝结阶段，水平方向和垂直方向都会发生自收缩。当水灰比降低、集料的体积减少、使用高效减水剂时，混凝土早期的自收缩加大。l而使用减缩剂SRA时，在减少混凝土干燥收缩的同时，使混凝土自收缩降低。混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 l对不同种类组分的减缩缩剂用于混凝土试验研究结果表明，低级醇及低级醇的环氧化合物对于降低混凝土的早期和后期收缩有着明显的作用，其降低混凝土收缩量最大达50%以上。l但低级醇在明显降低混凝土收缩量的同时，会使混凝土的强度降低，幅度达10左右，而低级醇环氧化合物对混凝土强度影响较小，其混凝土的28天抗压、搞折强度略有降低或提高。l研究结果还表明，低级醇及低级醇的环氧化合物对混凝土的含气量无明显影响作用。混凝土自干燥与自收缩混凝土自干燥与自收缩 混凝土的冷缩混凝土的冷缩l水泥水化过程中放出大量的热量，主要集中在浇筑后的前7天内，一般每克水泥放出50焦耳的热量，混凝土内部和表面的散热条件不同，因而使混凝土的内部温度较外部高，形成较大的温度差，造成温度应力l当温度应力超过混凝土的内外约束力（包括混凝土抗拉强度）时，就会产生裂缝，即为冷缩裂缝。l大体积混凝土有三个重要的温度值指标：l内部最高温度；l内部最大温差值；l最大内外温差值。l虽然掺入具有缓凝功能的外加剂后，混凝土在高温下工作性能良好，但必须精心养护，保证最大温升不会引起内起内部破坏。l一般，宜控制最高温度在70以下，内部温差最大值不能超过25，否则混凝土会产生开裂。混凝土的冷缩混凝土的冷缩l如果在硬化混凝土上浇筑新的混凝土结构层时，内外温差的最大值至关重要，新混凝土由于水泥水化放热而膨胀。l在冷却过程中，拉应力使裂纹从混凝土底部向上发展。混凝土的冷缩混凝土的冷缩混凝土收缩裂缝混凝土收缩裂缝l楼梯、楼面、路面等都出现收缩裂缝，裂纹与经时应力和平衡材料性质有关，收缩量和收缩程度由混凝土类型和环境环境决定。l单个裂纹的宽度与其收缩应变成比例。是由于底部基础的约束，混凝土表面裂纹的分布情况。l大多数裂纹随机分布，从内部延伸到表面，这些独立的裂纹称为原生裂纹。 混凝土收缩裂缝混凝土收缩裂缝l原生裂纹中形成的裂纹称为次生裂纹，次生裂纹随轴应力的增加变宽，原生裂纹消失。l干燥收缩对裂纹的影响可通过调配合比、调整混凝土构件尺寸来减少内部收缩应力、优化养护条件和适当使用黏结件来控制。 混凝土收缩裂缝混凝土收缩裂缝l通过对高强混凝土薄片进行微观试验，研究了集料与水泥基材界面裂缝形成、可能的新相形成和碳化。l试验采用42.5级早强水泥和硅灰、0.25的低水灰比（掺用高效减水剂），比较了养护方法、除冰盐的影响。l研究结果表明，所配制的高强混凝土微观结构致密，过渡区状况良好，但在垂直方向出现微裂纹，并观察到混凝土有轻微碳化现象。l裂缝形成的可能原因是收缩（干缩、自收缩和碳化收缩）。 影响混凝土收缩的主要因素影响混凝土收缩的主要因素l影响混凝土收缩的主要因素有：l混凝土组成材料；l养护条件；l环境条件l构件尺寸。化学外加剂对混凝土收缩的影响化学外加剂对混凝土收缩的影响l凝土减缩目前仅局限于特定领域应用，而各种混凝土减水剂特别是高效减水剂则在国内外得到了广泛应用。l减缩剂减小了水泥浆体孔隙中水溶液的表面张力，从而减小收缩应力，并减小混凝土因收缩而开裂的机会。 化学外加剂对混凝土收缩的影响化学外加剂对混凝土收缩的影响l高效减水剂对混凝土收缩变形不会产生影响，但经复合后的减水剂使水的表面张力提高，因而使毛细水更易蒸发；减水剂的掺用，降低了混凝土水灰比，水灰比越低，混凝土自收缩越大（但当水泥用量一定时，混凝土干缩值随水灰比增加而增加）。l掺用减缩剂，可大幅度减小混凝土干燥干燥收缩。l随着湿养护时间延长，混凝土干燥收缩也显著降低，且较长的养护时间使 水灰比与收缩的关系不再像平常那么敏感。养护条件的影响养护条件的影响l湿养时间越长，混凝土收缩越小。环境条件的影响环境条件的影响l在无风的情况下，随着相对温度的提高，混凝土中水分的蒸发量减少，而在有风的条件下，相对温度对控制混凝土中的水分蒸发无实际意义。l与无风时相比，增加风力将加速水分蒸发，增加裂缝长度、开裂面积及早期开裂。环境温度越高，混凝土中的水分蒸发越快，开裂长度和开裂的面积越大。l可以认为，控制水分蒸发是防止塑性收缩开裂的主要途径。混凝土碱混凝土碱集料反应集料反应l碱集料反应定义l碱集料反应是混凝土中的碱与集料中的活性组分之间发生的膨胀性化学反应。l碱集料反应按活性组分类型可分为碱硅酸反应和碱碳酸盐反应。l碱硅酸反应是由蛋白质、玻璃质的火山岩以及含90%以上硅的岩石反应产生的。l碱硅酸反应和碱碳酸盐反应的不同之处在于反应产物不同。能生生碱硅反应的岩石包括硬砂岩、硅质黏土岩、硬绿泥石。l混凝土发生碱集料反应后会出现圆形裂纹，同其他反应的破坏特征相似。反应过后，会在混凝土表面形成凝胶，干燥后为白色的沉淀物。l碱集料反应多在混凝土浇筑几个月或几年后发生。 混凝土碱混凝土碱集料反应集料反应l许多从事混凝土研究工作的科研人员对碱集料反应可能的机理进行了研究和论述。l在水泥中，碱的存在使PH值提高到13.513.9.有报道说由高碱水泥制成的混凝土其溶液中氢氧化物的浓度是低碱水泥溶液的10倍，是饱和Ca(OH)2溶液的15倍。l一般来说，反应的第一阶段，OH-使活性二氧化硅发生水解形成碱二氧化硅凝胶，接下来水被凝胶吸附，这使得体积增大。l水泥是混凝土中碱的主要来源，但其他来源也不容忽视。拌和水、海水、集料中可能的活性矿物组分如伊利土、云母或长三石、地下水、化冰盐以及外加剂都是碱的来源。碱硅酸反应机理碱硅酸反应机理 碱硅酸反应机理碱硅酸反应机理l混凝土中的活性组分可分为硅质活性组分（硅质活性集料）；碳酸岩活性组分（碳酸岩活性集料）。l一些被认为是具有碱活性的天然矿物包括蛋白三石、玉髓、火山性玻璃、硅质水泥、微晶石英和白云石等活性岩石。l有些外加剂，如CaCl2基的组分和超塑化剂可能加剧碱二氧化硅反应。l碱硅酸反应膨胀是混凝土中的碱与含有硬砂岩（含有长石或黏土的白砂石）和如蛭石一样分层的集料把反应的结果。l活性的硅酸盐和其他矿物也能与碱溶液反应。在高PH值条件下，含有硅酸盐（沸石和黏土矿）的反应曾有过报道，但这些反应对碱集料膨胀的重要意义仍不清楚。碱硅酸反应机理碱硅酸反应机理碱硅酸反应作用机理：碱硅酸反应作用机理：l第一步：集料处于碱溶液中。l第二步：集料表面受OH-攻击。l第三步：集料表面的SiOH基团被OH-分解为SiO-分子。l第四步：SiO-分子与孔隙中的碱反应，在集料周围形成胶状物质。l第五步：碱硅凝胶膨胀并向周围混凝土施加作用力。碱硅酸反应作用机理：碱硅酸反应作用机理：l第六步：当膨胀应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土开裂。l第七步：当裂缝延伸到混凝土结构表面时，将在表面形成龟裂。碱碳酸盐反应与碱硅酸反应不同碱碳酸盐反应与碱硅酸反应不同l碱碳酸盐反应与碱硅酸反应不同之处在于受影响的混凝土不含大量的二氧化硅凝胶，并且集料中并不存在遇碱反应产生膨胀的二氧化硅矿物。碱集料反应发生条件碱集料反应发生条件l碱集料反应发生条件是：l混凝土（或环境）中含有足量的碱；l混凝土含有活性集料；l湿度。l三者缺一不可。混凝土外加剂使用过程中易出现的问题混凝土外加剂使用过程中易出现的问题l一、塌落度损过快，泵送前加水。l二、缓凝剂超量，使用烈性减水剂。l三、引气剂、引气减水剂超量。l四、快凝造成注罐。l五、流动性差，震捣不够引起的空鼓。混凝土外加剂使用过程中易出现的问题混凝土外加剂使用过程中易出现的问题l六、堵塞泵管。l七、混凝土外观不合格。l八、冻害。l九、钢筋锈蚀。l十、碱含量超标。l十一、混凝土离析。l谢 谢 大 家国家建筑材料工业技术情报研究所国家建筑材料工业技术情报研究所混凝土发展中心混凝土发展中心 赵大志赵大志 总工总工13513238353