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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,第四章,混凝土（4）,北京科技大學,劉娟紅,11/27/2024,1,4.0,前言,4.1,混凝土的組成及結(jié)構(gòu),4.2,混凝土的主要技術(shù)性質(zhì),4.3,混凝土強度的檢驗評定,4.4,普通混凝土的配合比設(shè)計,4.5,混凝土外加劑,4.6,混凝土摻合料（礦物細摻料）,4.7,輕混凝土,4.8,其它品種混凝土簡介,11/27/2024,2,混凝土外加劑的發(fā)展,最早的外加劑,古羅馬人用動物油脂、乳液和動物血來改善混凝土的工作性和耐久性；,我國清乾隆年間用糯米、石灰加牛血建造永定河河堤；,明代南京城墻用糯米汁石
2、灰，并用桐油石灰封頂；,宋代用糯米汁石灰建筑了安徽和州城墻。,11/27/2024,3,普通減水劑,20世紀30年代末，美國發(fā)明紙漿廢液減水劑；德國在紙漿廢液中提取木質(zhì)素磺酸鹽減水劑。,混凝土外加劑的發(fā)展,11/27/2024,4,高效減水劑,自七十年代初，德國就在路面工程中采用摻有密胺類高效減水劑的流態(tài)砼澆注路面板；日本則在結(jié)構(gòu)砼里摻用萘系減水劑配制流態(tài)砼。,在八十年代，美國在高層建筑施工中用高效減水劑配制高強砼澆注鋼管砼柱，提高在水平荷載下的穩(wěn)定性；一些北歐國家，如丹麥、挪威、冰島等國則以90150MPa的高強砼鋪筑路面和港口的道面，以大幅度改善其耐磨耗、耐鹽凍的性能。,混凝土外加劑的發(fā)展
3、,11/27/2024,5,混凝土外加劑定義,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(zhì)，摻量不大于水泥質(zhì)量的5%（特殊情況除外）。它能賦予新拌混凝土和硬化混凝土優(yōu)良的性能，如提高抗凍性、調(diào)節(jié)凝結(jié)時間和硬化時間、改善工作性、提高強度等等，是生產(chǎn)各種高性能混凝土和特種混凝土必不可少的組分。,混凝土外加劑的發(fā)展,11/27/2024,6,外加劑的分類,混凝土外加劑按其主要功能分為四類：,(1)改善混凝土拌和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)調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。,(3)改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水
4、劑和阻銹劑等。,(4)改善混凝土其他性能的外加劑。包括加氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑等。,11/27/2024,7,減水劑,減水劑定義,減水劑是一種在混凝土拌和料坍落度相同條件下能減少拌和水量的外加劑。減水劑按其減水的程度分為普通減水劑和高效減水劑。減水率在5-10%的減水劑為普通減水劑，減水率大于10%的減水劑為高效減水劑。,11/27/2024,8,減水劑的作用機理,減水劑是一種表面活性劑。表面活性劑分子由親水基團和憎水基團二部分組成，加入水中后親水基團指向溶液，憎水基團指向空氣、固體或非極性液體并作定向排列，形成定向吸附膜而降低水的表面張力和二相間的界面張力。,減水劑,11/27
5、/2024,9,減水劑,11/27/2024,10,減水劑的作用原理,吸附分散作用：水泥加水后會產(chǎn)生一些絮凝結(jié)構(gòu)，降低了混凝土的工作性。加入減水劑后，減水劑的疏水基團定向吸附在水泥顆粒表面，組成吸附膜，,使水泥粒子表面帶有相同符號的電荷，產(chǎn)生排斥，絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放出其中的水。,潤濕作用：摻入減水劑后，不但使水泥顆粒分散，,并由于潤濕作用，會增加水泥顆粒的水化面積,，影響水化速度。,潤滑作用：減水劑的極性親水基團吸附于水泥顆粒表面，,形成吸附膜，阻礙水泥顆粒直接接觸，,同時伴隨部分引氣，氣泡外被減水劑吸附，都帶有相同符號的電荷，增加了水泥顆粒之間的滑動能力。,空間阻隔作用：新型接枝共聚物減水劑
6、的特殊結(jié)構(gòu)，,可在水泥顆粒表面形成較厚的吸附層，產(chǎn)生很強的空間斥力。,減水劑,11/27/2024,11,減水劑的作用效果,在不減少單位用水量的情況下，改善新拌混凝土的工作性，提高流動性。,在保持一定工作度下，減少用水量，提高混凝的強度。,在保持一定強度情況下，減少單位水泥用量，節(jié)約水泥。,改善混凝拌和物的可泵性以及混凝的其它物理力學性能。,減水劑,11/27/2024,12,11/27/2024,13,11/27/2024,14,高效減水劑的特點：,高效減水劑的摻量超過一定量后，減水效果不再提高；對混凝土性能沒有不利影響。,高效減水劑減水率越高，坍落度損失越大。,減水劑,11/27/2024
7、,15,主要減水劑介紹,1、普通減水劑,木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑,減水率10%，一般摻量0.25%,腐植酸減水劑,減水率6-8%，一般摻量0.2-0.35%,2、,高效減水劑,多環(huán)芳香族磺酸鹽系減水劑。這類減水劑通常是由工業(yè)萘或煤焦油的萘、蒽、甲基萘等餾分，經(jīng)磺化、水解、縮合、中合、過濾、干燥而制成。由于其主要成分為萘的同系物的磺酸鹽與甲醛的縮合物，故又稱萘系減水劑，摻量0.5-1.0%,減水率10-20%,。,11/27/2024,16,水溶性樹脂系減水劑。水溶性樹脂減水劑是以一些水溶性樹脂為主要原料的減水劑，如三聚氰胺樹脂、古瑪隆樹脂等。此類減水劑的摻量為水泥質(zhì)量的,0.5%,2.0%,，其減
8、水率為,15%,30%,，混凝土的強度提高,20%,30%,，混凝土的其他力學性能和抗?jié)B性、抗凍性也得到提高，對混凝土的蒸養(yǎng)適應性也優(yōu)于其它外加劑。,主要減水劑介紹,11/27/2024,17,3、高性能減水劑,高性能減水劑是指近年來開發(fā)并投入使用的聚羧酸系減水劑，聚羧酸系高性能減水劑是由含有羧基的不飽和單體和其他單體共聚而成，使混凝土在減水、保坍、增強、收縮及環(huán)保方面具有優(yōu)良性能的減水劑。,主要減水劑介紹,11/27/2024,18,聚羧酸系高性能減水劑性能特點主要為：,（1）摻量低、減水率高。一般摻量為膠凝材料的0.15-0.25%，減水率一般在25-30%，在接近極限摻量0.25%時，減
9、水率一般可以達到40%以上。,（2）混凝土拌和物的流動性好，坍落度損失低，2小時坍落度基本不損失，其高工作性可保持6-8小時。,（3）對混凝土增強效果潛力大。早期抗壓強度比提高更為顯著。以3天、7天抗壓強度為例，奈系高效減水劑的3天、7天抗壓強度比一般在130%左右，而聚羧酸系高性能減水劑的同齡期抗壓強度比一般在180%以上。,主要減水劑介紹,11/27/2024,19,（,4）混凝土收縮低?；究朔说诙鷾p水劑增大混凝土收縮的缺點。,（5）總堿含量極低，其帶入混凝土中的總的堿含量僅為數(shù)十克，降低了發(fā)生堿骨料反應的可能性，提高混凝土的耐久性。,（6）環(huán)境友好，聚羧酸系高性能減水劑合成生產(chǎn)過程
10、中不使用甲醛和其他任何有害的原材料，在生產(chǎn)和使用過程中對人體健康無危害。,（7）一定的引氣量，與第二代（高效）減水劑相比，其引氣量有較大提高，平均在3-4%。,主要減水劑介紹,11/27/2024,20,使用聚羧酸系減水劑配制的大摻量粉煤灰和礦渣C40混凝土，混凝土厚13米，混凝土和易性好，無離析泌水，保證2小時內(nèi)運輸?shù)浆F(xiàn)場，泵送前坍落度，出泵后混凝土坍落度，混凝土泵送順利。,央視大樓新址工程使用PCA,11/27/2024,21,新中央電視臺大廈底板混凝土澆注2005,11-2006,1,拌合物配合比與工作度：,水泥 205kg/m,3,粉煤灰 205kg/m,3,用水量 150kg/m,3
11、,外加劑：聚羧酸或萘系高效減水劑；水膠比 0.36,坍落度200220mm,11/27/2024,22,11/27/2024,23,未摻早強防凍劑的大摻量粉煤灰混凝土（50質(zhì)量比）正在澆注,11/27/2024,24,11/27/2024,25,引氣劑,在混凝土攪拌過程中引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗凍性和耐久性的外加劑，稱為引氣劑。我國應用較多的的引氣劑有松香類引氣劑、木質(zhì)素磺酸鹽類引氣劑等。松香類引氣劑包括松香熱聚物、松香酸鈉及松香皂等。其適宜摻量為水泥質(zhì)量的0.0050.02%，混凝土含氣量約為35%,。,11/27/2024,26,引氣劑的作
12、用機理,引氣劑屬于表面活性劑，其界面活性作用基本上與減水劑相似，區(qū)別在于減水劑的界面活性作用主要在液固界面上，而引氣劑的界面活性主要發(fā)生在氣液界面上，降低界面能，使新拌混凝土中微小氣泡穩(wěn)定存在并保留。,引氣劑,11/27/2024,27,界面活性作用,吸附在顆粒表面，降低界面能。,起泡作用,在砼中引入大量微小、封閉的氣孔。,氣泡的穩(wěn)定性,引入砼中的氣泡能保持形態(tài)，含氣量相對穩(wěn)定。,引氣劑,11/27/2024,28,引氣劑對混凝土的質(zhì)量的影響,混凝土中摻入引氣劑可改善混凝土拌和物的和易性，可以顯著減少混凝土漿體粘性，使它們的可塑性增強，減少單位用水量。通常每增加含氣量1%，能減少單位用水量3%
13、。,減少離析和泌水量，提高抗?jié)B性。,提高抗腐蝕性和耐久性。,含氣量每提高1%，抗壓強度下降45%，抗折強度下降23%。,引氣劑,11/27/2024,29,引入空氣會使干縮增大，但若同時減少用水量，對干縮的影響不會太大。,使混凝土對鋼筋的粘結(jié)強度有所降低，一般含氣量為4%時，對垂直方向的鋼筋粘結(jié)強度降低1015%，對水平方向的鋼筋粘結(jié)強度稍有下降。,引氣劑,11/27/2024,30,緩凝劑,緩凝劑定義,緩凝劑是一種能延遲水泥水化反應，從而延長混凝土的凝結(jié)時間，使新拌混凝土較長時間保持塑性，減少混凝土坍落度損失。在大體積混凝土施工時，可防止出現(xiàn)裂縫和冷縫，同時對混凝土后期各項性能不會造成不良影
14、響的外加劑。,11/27/2024,31,緩凝劑的特點：,摻量合適，24小時后的強度不會受影響；,摻量過多，混凝土的正常水化速度和強度受影響；,超摻，會使水泥水化完全停止；,不同的緩凝劑種類，對混凝土泌水、離析情況不同。,緩凝劑,11/27/2024,32,4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計算,1、提高混凝土強度,設(shè)計原則：（1）水泥用量不變；（2）降低水灰比；（3）砂率減小1%3%。,【例題,8】,：不摻加減水劑時混凝土基準配合比為：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=,=0.44，砂率為35%。使用高效減水劑，其摻量為水泥用量的0.5%，減水率為15%(砂率減小
15、2%)。求：,（1）用此減水劑提高強度時的試驗室配合比（混凝土實測表觀密度為2405kgm,)；,（2）,若使用碎石、42.5#普通硅酸鹽水泥，估算混凝土28天強度。,答案,下一頁,11/27/2024,33,解：,（1）,水用量：W=182(1-15%)=155 kg；,水泥用量不變：C=410 kg；,砂率：；,由公式：C+W+S+G=2405 kg/m,3,有：S+G=2405-155-410=1840 kg/m,3,所以，S=184033%=607 kg/m,3,；,G=1840-607=1233 kg/m,3,。,混凝土各材料用量為：C:W:S:G=410:155:607:1233。
16、,（2）,所以使用碎石和42.5#普通硅酸鹽水泥配制的混凝土其28天強度估計可達57.0MPa。,4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計算,11/27/2024,34,2、節(jié)約水泥,設(shè)計原則：,（1）水泥用量依據(jù)減水率相應減少10%15%；,（2）水灰比不變，用水量減少，則水泥用量減少；,（3）砂率不變，計算砂石。,【例題9】：不摻加減水劑時混凝土基準配合比為：C:W:S:G=410:182:636:1181，W/C=0.44，砂率為35%。使用木鈣減水劑，其摻量為水泥用量的0.25%，可節(jié)約水泥8%。求：,（1）用此減水劑提高強度時的試驗室配合比（混凝土實測表觀密度為2405kgm,)；,（2）若使用碎石、42.5#普通硅酸鹽水泥配制混凝土，估算混凝土28天強度。,答案,下一頁,4.5.7 摻減水劑的普通混凝土配合比計算,11/27/2024,35,解：,（1）摻入木鈣減水劑可節(jié)約水泥8%，則水泥用量為：,C=410,（1-8%）=41092%=377kg;,水灰比不變，W/C=0.44，則水用量：W=3770.44=166 kg；,砂率：；,由公式：C+W+S+G=2405 kg
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