常用混凝土外加剂在水利工程中及应用

1、.常用混凝土外加剂在水利工程中的应用学院 姓名： 学号：混凝土外加剂是在混凝土(包括砂浆、净浆)拌和时或掺入的一种能对混凝土的正常性能按施工要求而改性的精细化工产品,其掺量一般不大于水泥生理的5%(特殊情况除外)。在水利工程中,混凝土外加剂的应用也越来越广泛，同时混凝土中使用外加剂成为了提高混凝土的强度、改善其性能的有效措施。混凝土外加剂也成为混凝土中除水泥、水、砂、石之外的第五种比较重要的配比组成材料。首先我们先分析一下水利水电工程中用到的各种建筑材料：建筑材料的分类1.按化学成分a.无机非金属材料天然石料、烧土制品b.金属材料包括钢铁材料及各种有色金属材料。c.有机材料植物材料、沥青材料（

2、石油沥青、煤沥青和沥青制品）、合成高分子材料（塑料、涂料、胶粘剂）。d.复合材料钢筋混凝土、钢丝混凝土、塑铝混凝土、 聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等。2.按材料来源分类天然材料、人工材料a.天然建筑材料如土料、砂石料、石棉、木材等。b.人工材料石灰、水泥、金属材料、土工合成材料、高分子聚合物等。3.按功能分类结构材料、防水材料、胶凝材料、装饰材料、防护材料、隔热保温材料。a.结构材料混凝土、型钢、木材等b.防水材料防水砂浆、防水混凝土、紫铜止水片、膨胀水泥防水混凝土等。c.胶凝材料石膏、石灰、水玻璃、水泥、沥青等。d.装饰材料天然石材、建筑陶瓷制品、装饰玻璃制品、装饰砂浆、装饰水泥、塑料制品

3、等。e.防护材料钢材覆面、码头护木等。f.隔热保温材料石棉板、矿渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纤维板等。其次我们再看一下水利工程中对混凝土种类的需求及其质量要求：混凝土的分类和质量要求（一）混凝土的分类按施工方法不同可分为普通浇筑混凝土、离心成型混凝土、喷射混凝土及泵送混凝土等。按配筋情况不同可分为素混凝土、钢筋混凝土、纤维混凝土、钢丝混凝土及预应力混凝土等。（二）混凝土的主要质量要求水泥混凝土的主要质量要求。1.混凝土的和易性和易性是指混凝土拌合物在一定施工条件下，便于操作并能获得质量均匀而密实的混凝土的性能。包括流动性、黏聚性及保水性三个方面的含义。一般常用坍落度定量地表示拌合物流动性的大小

4、。坍落的高度（以mm计）称为坍落度。坍落度越大，表明流动性越大。按坍落度大小，将混凝土拌合物分为：低塑性混凝土（坍落度为1040mm）、塑性混凝土（坍落度为5090mm）、流动性混凝土（坍落度为100150mm）、大流动性混凝士（坍落度160mm）。对于干硬性混凝土拌合物（坍落度小于10mm），采用维勃稠度（VB）作为其和易性指标。（2）影响混凝土拌合物和易性的因素影响拌合物和易性的因素很多，主要有水泥浆含（1）和易性的指标及测定方法量、水泥浆的稀稠、含砂率的大小、原材料的种类以及外加剂等。水泥浆含量的影响。单位体积混凝土内水泥浆含量越多，拌合物的流动性越大；但若水泥浆过多，混凝土拌合物将会出

5、现流浆、泌水现象，使拌合物的黏聚性及保水性变差。因此，混凝土内水泥浆的含量，以使混凝土拌合物达到要求的流动性为准，不应任意加大。含砂率的影响。合理砂率是在水灰比及水泥用量一定的条件下，使混凝土拌合物保持良好的黏聚性和保水性并获得最大流动性的含砂率。即在水灰比一定的条件下，当混凝土拌合物达到要求的流动性，而且具有良好的黏聚性及保水性时，水泥用量最省的含砂率，即最佳砂率。水泥浆稀稠的影响。当水灰比较小时，水泥浆较稠，拌合物的黏聚性较好，泌水较少，但流动性较小，相反，水灰比较大时，拌合物流动性较大但黏聚性较差，泌水较多。普通混凝土常用水灰比一般在0.400.75范围内。 2.强度混凝土的强度包括抗压

6、强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度等。（1）混凝土抗压强度混凝土的立方体抗压强度。边长为l50mm的立方体试件，在标准养护（温度20±2、相对湿度95%以上）条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值（以MPa计），以fcu，k表示。混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个等级。例如，强度等级为C

7、25的混凝土，是指25MPafcu，k<30MPa的混凝土。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不小于C30。（2）混凝土的抗拉强度我国采用立方体的劈裂抗拉试验来测定混凝土的抗拉强度，称为劈裂抗拉强度。3.混凝土韵耐久性混凝土的耐久性是一个综合性概念，包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗碳化、抗磨性、抗碱-骨料反应等性能。（1）混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性用抗渗等级（W）表示，即以28d龄期的标准试件，按标准试验方法进行试验所能承受的最大水压力（MPa）来确定。混凝土的抗渗等级可划分为W2、W4、W6、W8、W10、W12等6个等级，相应表示混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水

8、压力分别为0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。（2）混凝土的抗冻性 分为F50、F100、F150、F200、F300、F400等6个等级，相应表示混凝士抗冻性试验能经受50、100、150、200、300、400次的冻融循环。 （3）提高混凝土耐久性的主要措施严格控制水灰比。混凝土所用材料的品质，应符合有关规范的要求。合理选择骨料级配。掺用减水剂及引气剂。保证混凝土施工质量。最后，让我们一起看一下常用混凝退外加剂的性质及其在水利工程中的应用：混凝土外加剂的应用已有5060a的历史，10余年来混凝土外加剂产业从无到有，从少到多得到了飞速发展。随着

9、水利工程建设向更高技术方向的发展，对混凝土也提出了更高的要求，尤其在东北地区混凝土的抗冻性愈来愈受到相关部门的重视，使得外加剂在水工混凝土工程中越来越广泛的得到应用。下面介绍水利工程中常用的几种外加剂及其性质：1、减水剂。减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下能减少拌和用水的外加剂。减水剂具有吸附分散作用、润滑作用、湿润作用,所以,只要掺加很少量的减水剂就能使新拌混凝土的工作性能显著改善,并对硬化后的水泥混凝土带来一系列的优点。 2、早强剂。早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水化有催化作用,能加强水泥的水化和硬化,为取得更为有效的早强效果,通常采

10、用复合早强剂。 3、引气剂。引气剂是在搅拌混凝土过程中引入大量均匀分布的微小气泡的外加剂。引气剂为憎水性表面活性物质,可改善混凝土的和易性,减少泌水和离析从而提高混凝土的抗冻性和抗蚀性。 4、缓凝剂。缓凝剂是延缓混凝土凝结时问的外加剂。它可以有效的调节混凝土的凝结时间,延缓水化作用、最高温升。确保在相对较长的时间内保持一定的和易性,以确保浇筑质量。 5、泵送剂。掺加泵送剂混凝土不仅满足设计规定的拌和物强度、耐久性能外,还能满足管道输送过程中对混凝土拌和物的要求,且具有摩阻小,不离析,不阻塞和良好的粘塑性。 6、防水剂。是由化学原料配置而成的一种能起到提高水泥砂浆或混凝土不透水性能的外加剂。在使

11、用中,一般按比例掺入砂浆或混凝土中,以形成防水砂浆或混凝土。 7、防冻剂。能显著降低混凝土的冰点,使其在一定的负温度范围内不受冻结,不受冻害,并能继续起水化反应,促使混凝土凝结硬化并获得预期强度。 8、膨胀剂。是在使混凝土在水化过程中,产生一定体积的膨胀,并产生一定自应力的外加剂。 总体来说，混凝土外加剂主要产品在改善混凝土本身性质方面有引气剂、减水剂、密实剂等，在改善混凝土施工工况方面有早强剂、脱模剂、养护剂、泵送剂等。早期的混凝土外加剂功能较单一，例如三乙醇鞍在混凝土中只起到早强作用，木质素磺酸钙减水剂(简称木钙) 在混凝土中只起到缓凝作用。而新型的混凝土外加剂多为复合型外加剂，例如高抗冻

12、高抗渗高性能混凝土硅质密实膨胀剂等。混凝土外加剂的经济效益在水利工程中推广应用混凝土外加剂不仅可以改善混凝土的物理力学性能,提高工程质量,节约水泥,节省能源、缩短工期、改善施工条件,满足水工混凝土施工浇筑仓面大、强度高、温控要求严、设计耐久年限长等特点的技术要求。同时,还具有投资少、见效快、技术经济效益明显,社会效益突出等特点。具体施工中根据不同技术要求,使用不同类型的外加剂可以获得不同的经济效益。在混凝土中掺加减水剂,可减少水泥用量,而达到同样的混凝土标号,一般可以节约水泥15 25 ,同时可以加速模板周转,缩短工期。混凝土中掺加减水剂有以下技术经济效益:(1)在保证混凝土工作性质和水泥用量

13、不变的条件下,可以减少拌和用水量,提高混凝土强度;(2)在保持混凝土用水量和水泥用量不变的条件下,可增大混凝土的流变性;在保证混凝土工作性质和强度不变的条件下,可减少水泥用量。混凝土中掺加高效减水剂、早强减水剂,可大幅减少用水量,制备早强、高强混凝土可使混凝土的1天强度提高1倍以上,这样使配制高强或超高强度混凝土就易于实现,同时还可节省建筑材料。混凝土中掺加BI气减水剂,能改善新拌混凝土的和易性,又能提高抗冻和抗渗的能力从而提高水利工程的耐久性。混凝土中掺加缓凝减水剂可延缓混凝土的凝结时间,避免施工缝的出现,并可延缓水化放热峰出现的时间、降低水化放热峰值。满足水工大体积混凝土工程的温控和施工要

14、求。混凝土中掺加膨胀、灌浆剂。可使混凝土的密实程度提高,从而增加了“混凝土的稳定性的抗渗、抗冻”等性能。混凝土中掺加阻锈剂。可提高对钢筋锈蚀的抵抗力和增加混凝土对钢筋的握裹力。混凝土外表喷射养护液于新浇混凝土表面形成薄膜,从而避免水分蒸发,达到保温、保湿的效果。混凝土中掺加流化剂。可制备自密度,大流动性混凝土,采用泵送溶流新工艺,可大大提高施工效率。混凝土中掺加着色剂。可制成各种装饰混凝土。混凝土中掺加复合外加剂。可以同时满足工程混凝土的多种要求,在性能上可以取长补短,并且要价格便宜,使用面广,性能良好。高效引气剂，主要作用是改善混凝土拌合物的和易性、降低混凝土拌合物的用水量，减少新拌混凝土泌

15、水离析现象。引气剂在混凝土中产生大量细小而较为稳定的微泡，能填充混凝土的空隙并堵塞毛细通路，因而使混凝土具有较好的抗冻、抗渗性能而提高混凝土的耐久性。密实剂使得混凝土微膨胀、密实，降低混凝土内部孔隙率50%以上，可有效的减少毛细孔及大孔的数量，具有防潮、防水、防渗的作用。减水早强剂，HSM是一种以减水、早强、引气等成分复合而成的混凝土高效减水早强剂，对混凝土有明显的早强、增强作用，可以大大缩短拆模时间，提高模板周转率，缩短工期并可连续7d最低温度在-5 以上的低温混凝土浇筑，加入亚硝酸盐类外加剂复合使用可以在-10温度以上进行混凝土浇筑。下面举一实例： 注：1996年水利部颁发的“水工混凝土结

16、构设计规范”中明确表述在混凝土抗冻等级标示中，黑龙江省的抗冻等级大部分在F150F300 ，无抗冻要求的地区，混凝土抗冻等级也不宜低于F50 ，尤其是流速较大的过冰、多沙或推移质的过水、输水、引水工程中必须考虑抗冻要求.抗冻混凝土必须掺加引气剂。 大庆市八百垧泡水体改善工程中污水提升泵站吸水池的混凝土标号为C25F200S8，面对如此高质量的混凝土工程，采用外加剂是保质保量的有效措施之一。在施工中采用的外加剂主要有4种： (1) 木钙，它在混凝土拌合物中对水泥颗粒起扩散作用，从而减少水泥用量，改善混凝土和易性，起到缓凝作用，延长混凝土初凝时间，适用于大体积混凝土或

17、混凝土运输距离较长、表面积较大的混凝土工程。在底板的浇筑过程中应用以利于瓦工进行抹面工作，此种外加剂在音河水库大坝整修加固工程混凝土护坡板的施工中也得以广泛应用； (2)高效引气剂(UNF-52型) ，主要作用增加混凝土硬化后的抗冻、抗渗、抗腐蚀性用以提高混凝土的耐久性。此种外加剂在音河水库大坝整修加固工程混凝土防浪墙的施工中使用(混凝土标号C20F150) 以提高混凝土抗冻性： (3) 密实剂用来提高混凝土的抗渗性能； (4) 高效减水早强剂，在吸水池立墙部分混凝土施工中使用，提高模板周转率，缩短工期。此外在音河水库大坝整修加固工程中防浪墙部分的施工中同样使用了此种外加剂大大缩短拆模时间，由原来的48h缩短至12h时。使用混凝土外加剂的最大优点是提高混凝土的性能，缩短工期。早强剂的使用有效的提高混凝土早期强度，根据此工程中对混凝土试块实测，3d抗压强度可达到设计强度的70%。密实剂的使用有效的提高混凝土抗渗性，使混凝土的抗渗性达至S12 ，大大高于