土木工程材料混凝土2

第五章水泥混凝土

CONCRETE

Part2第一页，共126页。第三节水泥混凝土的骨料

及拌和〔养护〕用水四大组成材料：水泥、水、砂、石混凝土的第5组分——外加剂〔Admixture〕混凝土的第6组分——掺合料第二页，共126页。各组成材料的作用：砂、石——骨料骨架作用〔小颗粒填充大颗粒的空隙〕水泥、水——水泥浆硬化前：光滑作用〔赋予混凝土流动性，便于施工〕硬化后：胶结作用〔将骨料胶结为整体，使混凝土产生强度〕第三页，共126页。各组成材料的作用外加剂化学外加剂：改善混凝土的性能缓凝剂——使水泥浆凝结硬化速度减慢；促凝剂——使水泥浆凝结硬化速度减慢；减水剂——减少拌和需水量；引气剂——在混凝土中引起封闭气孔；矿物掺合料：减少水泥用量，改善混凝土性能粉煤灰硅灰矿渣第四页，共126页。混凝土中的骨料经济上：在不影响混凝土性能的条件下，在混凝土中尽可能多地参加骨料，以降低混凝土的本钱；技术上：骨料可提供混凝土很好的稳定性和比水泥石更好的耐久性。第五页，共126页。混凝土中骨料的根本要求具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比外表积较小，以减少水泥浆用量；骨料颗粒外表干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；具有足够的强度和巩固性，以保证起到骨架和传力作用。第六页，共126页。一、细骨料〔砂〕〔0.16~5mm〕

(Fineaggregate)天然砂：天然岩石风化而成。〔河砂、海砂、山砂、湖砂〕人工砂：天然岩石轧碎而成。第七页，共126页。〔一〕颗粒形状及外表特征根据产源不同，天然砂可分为：

①河砂、湖砂：其颗粒圆滑，比较干净，产源广；

②山砂：与河砂相比有棱角，外表粗糙，但含泥量和含有机杂质较多；

③淡化海砂：虽然有河砂的优点，但常混有贝壳碎片和含较多盐分。

一般工程上多使用河砂，如使用山砂和海砂应按技术要求进展检验。第八页，共126页。砂按技术要求分为三类：I类宜用于强度等级>C60的混凝土II类宜用于强度等级C30~C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；III类宜用于强度等级<C30的混凝土和建筑砂浆第九页，共126页。〔二〕有害杂质表5-1砂中有害杂质含量的规定〔GB/T14684-2001〕项目品质要求（按质量计）（%）I类II类III类含泥量

＜1.03.05.0泥块含量0＜1.0＜2.0云母含量＜1.02.02.0轻物质＜1.01.01.0有机物含量合格合格合格硫化物、硫酸盐（ＳＯ３）＜0.50.50.5氯化物＜0.010.020.06第十页，共126页。含泥量很大的骨料第十一页，共126页。此外：砂中不应含有活性氧化硅。因为砂中含有的活性氧化硅，能与水泥中的碱分〔Ｋ2Ｏ及Ｎａ2Ｏ〕起作用，产生碱骨料反响，使混凝土发生膨胀开裂。碱－硅酸盐凝胶第十二页，共126页。〔三〕砂的粗细程度及颗粒级配

(Gradation)粗细程度指不同粒径的砂粒混合在一起的平均粗细程度。颗粒级配是指砂中不同粒径颗粒的组配情况。第十三页，共126页。1)测定方法：筛析法用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。标准筛：孔径〔净尺寸〕为、、、、、、0.15㎜第十四页，共126页。第十五页，共126页。细度模数的计算公式为：式中 ai-----分计筛余百分率，即该号筛的筛余量除以试样总量；Ａi---累计筛余百分率，即该号筛与大于该号各筛分计筛余百分率之和。第十六页，共126页。细度模数愈大，表示砂愈粗；砂的细度模数范围一般为～，其中粗砂：3.7～3.１，中砂：３.0～，细砂：～，特细砂：～。普通混凝土用砂的细度模数一般在2.2～之间较为适宜。第十七页，共126页。表5-3普通混凝土用砂级配区的规定〔GB/T14684-2001〕筛孔尺寸（㎜）级配区I区II区III区累计筛余百分率4.75（5.0）10~010~010~02.36（2.5）35~525~015~01.18（1.25）65~3550~1025~00.60（0.63）85~7170~4140~160.30（0.315）95~8092~7085~550.15（0.16）100~90100~90100~90第十八页，共126页。图5-1砂的1、2、3级配区曲线第十九页，共126页。例5-2．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配。筛孔尺寸（mm）4.752.361.180.600.300.15筛余量(ｇ)51001501458020第二十页，共126页。计算各筛的分计筛余百分数和累计筛余百分数如下表：筛孔尺寸(mm)分计筛余量（g）分计筛余（％）累计筛余（％）4.755a1=5/5=1A1=a1=12.36100a2=100/5=20A2=A1+a2=211.18150a3=150/5=30A3=A2+a3=510.60145a4=145/5=29A4=A3+a4=800.3080a5=80/5=16A5=A4+a5=960.1520a6=20/5=4A6=A5+a6=100第二十一页，共126页。计算细度模数：

根据细度模数，该砂属粗砂。在级配区内画出该砂的筛分曲线，见图5-1。该曲线落在１区〔粗砂区〕内，说明该砂为粗砂，级配合格。第二十二页，共126页。当砂中含有较多的粗颗粒、适量的中粗颗粒及少量的细颗粒时，砂的空隙率、总外表积均较小，级配较好。——经济、和易性、密实性、强度均较好2区砂优先选用。1区砂较粗，应进步砂率、水泥用量，保证和易性，3区砂较细，应降低砂率，保证强度。第二十三页，共126页。〔四〕物理性质1)视密度、堆积密度和空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1350kg/m3；空隙率小于47％。第二十四页，共126页。含水状态：完全枯燥气干饱和面干含水潮湿含水量：不含水＜有效含水量＝有效含水量＞有效含水量完全枯燥气干饱和面干含水潮湿骨料的含水状态

第二十五页，共126页。2)含水状态及饱和面干吸水率第二十六页，共126页。3)巩固性定义：砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗碎裂的才能。骨料的巩固性取决于孔隙率、裂缝和杂质。第二十七页，共126页。巩固性的测定A.天然砂采用硫酸钠溶液法进展试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合规定。测试原理：硫酸钠(NaSO410H2O)在砂的孔隙中结晶时将产生体积膨胀，使砂内部产生作用于孔壁的应力，如巩固性不好将会使砂碎裂。第二十八页，共126页。B.人工砂采用压碎指标法进展试验，压碎指标应小于5-5规定。第二十九页，共126页。4)石粉含量〔人工砂〕规定：6%~12%。石粉少，粘聚性差；石粉过多，增大用水量，W/C变大，强度降低。第三十页，共126页。二、粗骨料〔卵石与碎石〕(CoarseAggregate)种类：卵石〔砾石,Gravel〕：河卵石、海卵石、山卵石碎石(BrokenStone)：天然岩石或大卵石破碎、筛分而成。第三十一页，共126页。〔一〕颗粒形状与外表特征以接近立方体或球状为好，针片状颗粒含量要少。针状颗粒：长度大于平均粒径的2.4倍或3倍片状颗粒：厚度小于平均粒径的倍或1/3外表粗糙的骨料：和易性较差，但与胶结料的粘结力较强；外表光滑的骨料：和易性较好，一般与胶结料的粘结力较差。第三十二页，共126页。骨料的形状与外表特征骨料的形状骨料颗粒的外观几何形状，对于粗骨料有：等径颗粒球形体颗粒：没有菱角和边；多面体颗粒：有菱角和边。针状颗粒—长度大于颗粒所属的平均粒径的倍；片状颗粒—厚度小于平均粒径的倍。骨料的外表特征外表粗糙程度；是否有菱角；干净程度等。等径颗粒骨料针片状骨料颗粒针片状球状第三十三页，共126页。骨料中针状颗粒含量，应符合标准中的规定：混凝土强度等级>30针片状颗粒<15%C25~C15针片状颗粒<25%<C10针片状颗粒<40%第三十四页，共126页。〔二〕有害杂质与砂类似。碱活性骨料：对于重要工程的混凝土用石，先用岩相法检验出活性骨料的品种、类型、含量。活性二氧化硅：化学法或砂浆长度法——碱硅酸盐反响，不合格，按下述规定。活性碳酸盐：岩石柱法——碱碳酸盐反响不合格，弃用。规定：1〕使用低碱水泥或掺用某些掺合料。2〕当使用含钾、钠的外加剂时，必须进展专门的检验。第三十五页，共126页。水泥混凝土用粗骨料中有害杂质的含量，应符合GB/T14685-2001的规定，见表5-7。表5-7水泥混凝土用粗骨料中有害杂质含量的规定〔按质量计〕项目指标IIIIII含泥量（<0.08㎜）＜0.5%1.0%1.5%泥块含量＜00.5%0.7%针片状颗粒含量＜5%15%25%SO3含量＜0.5%1%1%有机质含量＜合格合格合格坚固性质量损失＜5%8%12%第三十六页，共126页。〔三〕最大粒径及颗粒级配1.石子最大粒径〔DM〕石子各粒级的公称上限粒径。石子的最大粒径增大，那么一样质量石子的总外表积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少进步混凝土的强度。第三十七页，共126页。DM过大，由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。受构造和施工条件等方面的限制。我国钢筋混凝土施工标准规定：混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于构造物最小断面的短边长度的１／４；不得大于钢筋最小净距的３／４。受搅拌机以及输送管道等条件的限制。粒径越大越好？？第三十八页，共126页。骨料最大粒径对混凝土强度的影响抗压强度〔MPa)骨料最大粒径〔mm〕

对于富水泥浆的混凝土：小粒径骨料可使混凝土强度较高；大粒径可使混凝土强度较低。对于贫水泥浆的混凝土：大粒径骨料使混凝土强度较高；小粒径骨料使混凝土强度较低；第三十九页，共126页。骨料最大粒径(Dmax)混凝土类型Dmax(mm)大坝混凝土150普通混凝土40高强混凝土25〔碎石〕15〔卵石〕活性粉末混凝土第四十页，共126页。〔2〕颗粒级配原理和要求与细骨料根本一样。级配试验采用筛分法测定:即用、、、、、、、、、、和90ｍｍ等十二种孔径的圆孔筛进展筛分。第四十一页，共126页。粗骨料的颗粒级配范围应符合标准要求。碎石、卵石的颗粒级配规格见表5-8(P83表5-8)。第四十二页，共126页。表4-3卵石或碎石的颗粒级配范围〔GB/T14685-2001〕级配情况公称粒级（㎜）累计筛余（%）筛孔尺寸（圆孔筛）（㎜）2.364.759.5016.019.026.5031.537.553.063.075.090连续粒级5~1095~10080~1000~150————————5~1695~10085~10030~600~100———————5~2095~10090~10040~80—0~100——————5~2595~10090~100—30~70—0~50—————5~31.595~10090~10070~90—15~45—0~50————5~40—95~10070~90—30~65——0~50———单粒级10~20—95~10085~100—0~150——————16~31.5—95~100—85~100——0~100————20~40——95~100—80~100——0~100———31.5~63———95~100——75~10045~75—0~100—40~80————95~100——70~100—30~600~100第四十三页，共126页。连续级配和连续级配连续级配:石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土和易性较好，不易发生离析现象。连续级配：空隙率小。由连续级配制成的混凝土，可以节约水泥。但容易产生离析现象，导致施工困难。连续级配是工程上最常用的级配。第四十四页，共126页。超径和逊径超径不得大于5%；逊径不得大于10%。第四十五页，共126页。〔四〕物理力学性质1.视密度、堆积密度及空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3；松散堆积密度大于1350kg/m3；空隙率小于47％。2.吸水率要求：视密度大，吸水率小。第四十六页，共126页。3.强度〔1〕母岩的立方体抗压强度——碎石用母岩制成5×5×5㎝立方体，或直径与高度均为5㎝的圆柱体试样，浸泡水中48ｈ，待吸水饱和后进展抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于。火成岩>80MPa变质岩>60MPa水成岩>45MPa第四十七页，共126页。(2)压碎指标气干状态下10～20ｍｍ的石子装入一定规格的金属圆桶内，加荷到200ｋＮ，卸荷后称取试样质量〔ｍ0〕，再用孔径为ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量〔m1〕，用下式计算压碎指标：式中 δa---------压碎指标值，%；ｍ0--------试样质量，g；m1--------压碎试验后试样的筛余量，g。压碎指标值越小，骨料的强度越高。第四十八页，共126页。PP骨料颗粒压碎强度试验示意图倍〔〕混凝土强度第四十九页，共126页。表5-9压碎指标第五十页，共126页。3)巩固性骨料的巩固性是指在气候、外力和其他物理力学因素作用〔如冻融循环作用〕下骨料抗碎裂的才能。第五十一页，共126页。四、混凝土拌合及养护用水按水源可分为：饮用水：可用地表水：须检验可用地下水：须检验可用海水：一般不用生活污水：不能用工业废水：不能用第五十二页，共126页。对混凝土用水的质量要求：不影响混凝土的凝结硬化；无损于混凝土强度开展和耐久性；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土外表。第五十三页，共126页。本卷须知：污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸盐〔按SO2计〕超过1％的水均不能使用。当对水质有疑问时，可将该水与干净水分别配制混凝土，做强度比照实验，如到达下述要求，那么此水可以用。凝结时间差不大于30分钟；强度比不小于90%。预应力钢筋混凝土构造，氯离子含量不大于350mg/l。缺乏淡水时，海水可拌制素混凝土，应加强强度检验，有抗冻要求W/C应下降。一般情况下不得用海水拌制混凝土。第五十四页，共126页。第五十五页，共126页。第四节混凝土外加剂(ChemicalAdmixture)

混凝土的第五组分定义：在拌制混凝土过程中掺入的不超过水泥重量的5%〔特殊情况除外〕，且能使混凝土按需要改变性质的物质，称为混凝土外加剂。第五十六页，共126页。为什么要使用外加剂？单纯依靠调节水、水泥和骨料用量，难以解决以下技术问题用水量与良好和易性间的矛盾；施工操作对凝结时间、放热速度、强度增长的要求；耐久性对低连通孔隙率的要求。外加剂是解决上述问题，改善混凝土性能，以满足工程特殊要求的重要技术途径；如今有70～80％以上的混凝土使用了外加剂。第五十七页，共126页。化学外加剂分为两类：通过影响水的外表张力和通过在水泥颗粒外表上的吸附进而同时对水泥—水体系产生作用；离解成离子态，并影响参加后的几分钟到几小时内水泥和水之间的化学反响。矿物外加剂将一些不溶的天然矿物或某些工业副产品磨细而成的粉状物。掺量较大。辅助性胶凝材料〔supplementarycementiingmaterials〕补充性胶凝材料〔complementarycementiingmaterials〕第五十八页，共126页。混凝土外加剂的分类按化学成分可分成三类：

〔１〕无机化合物，多为电解质盐类；〔２〕有机化合物，多为外表活性剂；

〔３〕有机无机复合物。按功能分为五类：

〔ｌ〕改善混凝土拌合物流变性能；

〔２〕调节混凝土凝结硬化性能；

〔３〕调节混凝土含气量；〔３〕改善混凝土耐久性；〔４〕改善混凝土其他特殊性能。第五十九页，共126页。一、混凝土外加剂的物理化学根底1.有机化合物：多为各种外表活性剂。外表活性剂分子构造亲水基团：以羟基、羧酸盐基、磺酸盐基及胺基为代表的原子团，易溶于水，极性。对水等极性分子具有较强的亲和力。憎水基团：以脂肪烃及芳香烃等为代表的原子团，难溶于水，非极性。对空气、油等非极性分子具有较强的亲和力。当分子中亲水基团的亲水性较强而憎水基团的憎水性较弱时，外表活性剂呈亲水性的，反之呈憎水性的。第六十页，共126页。分类：按离子类型分类，分为离子型和非离子型。其中离子型分为三种：阴离子型阳离子型两性离子型第六十一页，共126页。对水泥混凝土的作用：外表活性剂主要起物理化学作用，改变水泥浆体的物理化学性质。根据外表活性剂的不同，可起到:分散;稳定;引气;调凝等多种作用。第六十二页，共126页。2.无机化合物加气剂：铝粉早强剂：氯化钙、氯化钠、硫酸钠等；速凝剂：铝酸钠、硅酸钠、碳酸钠等；缓凝剂：氧化锌、硼砂、氟硅酸钠等。第六十三页，共126页。二、减水剂近几十年来，混凝土技术获得宏大的进步，混凝土减水剂技术的应用和开展起了决定性的作用。〔1〕混凝土拌合物性能从干硬性到塑性和大流动性，〔2〕混凝土强度从中低强度到中高强度，〔3〕混凝土的综合性能从普通性能向中高性能开展。第六十四页，共126页。减水剂的开展：一般认为，混凝土减水剂的开展经历了以下三个阶段：〔1〕以木钙为代表的第一代普通减水剂阶段；〔2〕

以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段；〔3〕

以聚羧酸盐为代表的第三代高性能减水剂阶段。第六十五页，共126页。目前我国对减水剂的定义：混凝土减水剂是指掺加后能在保持流动性根本一样的情况下，使混凝土用水量减少，从而进步混凝土的强度和耐久性;或者在水泥用量和水灰比不变的情况下，增加混凝土流动性，改善混凝土施工性能的外加剂。按照减水增强效果的不同，混凝土减水剂分为：普通减水剂;高效减水剂。第六十六页，共126页。〔一〕减水剂的作用机理及作用效果作用机理：分散作用引气作用润湿作用第六十七页，共126页。减水剂分散水泥的机理

加减水剂前加减水剂后絮凝分散没加减水剂的水泥浆加减水剂后的水泥浆第六十八页，共126页。作用效果：根据使用条件的不同，混凝土掺用减水剂后可以产生以下三方面的效果：在配合比不变的条件下，可增大混凝土拌和物的流动性，且不致降低混凝土的强度。在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，以节约水泥。在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度与耐久性得到进步。坍落度(inch)减水剂掺量(水泥质量的％)减水剂对混凝土拌合物坍落度的影响

当配合比一定时，混凝土拌合物的坍落度随着减水剂掺量的增加而增大

水灰比减水剂掺量(水泥质量的％)减水剂掺量对水灰比的影响

当坍落度恒定时，新拌混凝土的水灰比随着减水剂掺量的增加而减小

第六十九页，共126页。作用效果：根据使用条件的不同，混凝土掺用减水剂后可以产生以下三方面的效果：在配合比不变的条件下，可增大混凝土拌和物的流动性，且不致降低混凝土的强度。在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，以节约水泥。在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度与耐久性得到进步。第七十页，共126页。减水剂的品种及其应用普通减水剂高效减水剂复合减水剂早强减水剂；缓凝减水剂；引气减水剂。第七十一页，共126页。普通减水剂Water-reducer特点：一般含有杂质；减水率较小，约10%；有一些副作用；主要品种木质素磺酸盐(木钙，)

副作用：引进气泡多而大羟基羧酸及其盐(如柠檬酸、葡萄糖酸钠等)

副作用：缓凝作用明显，有引气剂时会增大拌合物含气量多元醇(如糖钙等)；

副作用：缓凝但不影响含气量第七十二页，共126页。高效减水剂High-rangeWater-reducer特点：具有较高的分子量，纯度较高；减水效率高，在掺量较小的条件下，可获得高效；副作用小。种类：改性木质素磺酸盐，较高分子量的纯木质素盐；磺化密胺缩合树脂，一般是钠盐；磺化萘－甲醛缩合树脂，一般也是萘磺酸钠盐；含有羧基和/或醚基的聚合物，如聚丙烯酸钠、聚羧酸酯，聚醚等。高效减水剂的应用，成为混凝土技术开展里程一个重要的里程碑，应用它可以配制出流动性满足施工需要且水灰比低，因此强度很高的高强混凝土、可以自行流动成型密实的自密实混凝土，以及充分满足不同工程特定性能需要和匀质性良好的高性能混凝土。第七十三页，共126页。(二〕常用的减水剂1.木质素系减水剂及改性木质素减水剂2.萘系高效减水剂3.三聚氰胺树脂减水剂4.氨基磺酸盐减水剂5.羧酸盐接枝共聚物减水剂第七十四页，共126页。1.木质素系减水剂有木质素磺酸钙〔木钙或M剂〕、碱木素及纸浆废液塑化剂等。以木钙为例：简称Ｍ剂,由消费纸浆或纤维浆的废液，经发酵提取酒精后的残渣，再经磺化、石灰中和、过滤喷雾枯燥而成。主要成分木质素磺酸钙60%以上。含糖率低于12%，pH值为4~6。第七十五页，共126页。M剂的特性：掺量0.2%～0.3%，减水率10%左右，混凝土28天抗压强度进步10%～20%。在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥8%～10%。有缓凝作用，并可减少水泥水化放热的速率。价格低廉，用处广泛。第七十六页，共126页。2.萘系高效减水剂萘系减水剂为高效减水剂，以煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料，经磺化、水解、缩聚、中和而得。有NF、NNO、FDN、MF、ZB-1等等。第七十七页，共126页。萘系减水剂的特性：掺量较小，适宜掺量为0.5%~1.5%，多为0.5%～0.75%。减水率15%～20%以上，混凝土28天抗压强度进步20%以上。有早强作用。掺入非引气型高效减水剂，可将混凝土的水灰比降至～，可配制高强混凝土。可配制大流动性混凝土和泵送混凝土。可与早强剂、缓凝剂或引气剂复合使用。第七十八页，共126页。3.三聚氰胺树脂高效减水剂水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子外表活性剂。我国产品有ＳＭ树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。第七十九页，共126页。树脂系减水剂特性：

ＳＭ适宜掺量为％～％，减水率达20％～27％。最高可达30％。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d强度进步一倍以上，7ｄ强度即可达空白混凝土28d的强度，长期强度亦明显进步，并可进步混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。第八十页，共126页。4.氨基磺酸盐减水剂非引气型可溶性树脂减水剂〔代号ASPF)特点：掺量少〔适宜掺量％～％〕；减水率高〔掺量0.5%~1.0%时，减水率达13％～27％，掺量为1.5%时减水率达34％〕；坍落度损失小〔90min内根本不变〕含碱量低掺量敏感第八十一页，共126页。5.羧酸盐接枝共聚物减水剂特点：减水率高，一般在30％以上；坍落度损失小，1～2h坍落度根本不变；后期强度高，28d强度增长一般都在20％以上；掺量较小，一般都在0.3%以下。价格高。第八十二页，共126页。6.复合减水剂可与引气剂、早强剂或消泡剂复合，不同减水剂也可复合，可获得两种外加剂的双重效果。第八十三页，共126页。减水剂使用中的几个注意的问题减水剂—水泥相容性问题混凝土拌合物坍落度损失问题第八十四页，共126页。减水剂—水泥的相容性相容性，过去称“适应性〞，是指减水剂与水泥之间是否有不利于减水剂效率发挥的互相作用。相容性好表现为减水率大、坍落度损失小，拌合物和易性良好。一般来说，C3A含量高的水泥与高效减水剂的相容性较差；此外，用含碱量大、放热量大的水泥时，通常相容性较差。当水泥的C3A含量大于6%时，掺木质磺酸盐后反而会使混凝土的水灰比增大。相容性好坏可以用净浆流动度测定方法评价。第八十五页，共126页。水泥—高效减水剂相容性及其检测研究

流动度(cm)流动度(cm)水泥与减水剂相容性好水泥与减水剂相容性不好水泥与减水剂相容性好水泥与减水剂相容性不好第八十六页，共126页。减水剂—坍落度损失

70年代以后，萘系和密胺两个系列的高效减水剂开场在国内外逐步推广应用。但其中最大的障碍就是掺有这类外加剂后，混凝土坍落度损失迅速，无法满足长途运送与长间隔泵送工艺的要求。第八十七页，共126页。延缓坍落度损失的措施后掺法与屡次添加法；载体流化剂法；与缓凝剂复合使用；超剂量添加法；开发新系列高效减水剂。第八十八页，共126页。三代减水剂对混凝土性能的不同影响第八十九页，共126页。三、缓凝剂品种1.多羟基碳水化合物类：木质素系、糖钙类2.羟基羧酸及其盐类：酒石酸、柠檬酸、酒石酸钾钠3.无机盐类：磷酸钠、硼砂作用机理不同的品种，机理不同，主要以以下三种方式：1.影响水泥矿物成分的水化速度；2.影响水泥水化产物与硫酸盐〔石膏〕互相作用速度；3.影响水泥水化产物的生成速度或水化产物的粘结和结晶特性。第九十页，共126页。缓凝剂的作用机理

缓凝剂分子吸附在水泥颗粒外表，屏蔽活性点，阻碍水泥的水化；能产生多元酸根离子吸附在金属离子上，阻碍水泥水化物的结晶沉淀，从而延缓了水泥浆体构造的形成，使混凝土的凝结时间延缓几小时。缓凝剂对水泥浆凝结时间的影响第九十一页，共126页。常用缓凝剂木钙糖蜜柠檬酸酒石酸酒石酸钠等第九十二页，共126页。四、引气剂引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。也是外表活性剂，其憎水基团朝向气泡，亲水基团吸附一层水膜，由于引气剂离子对液膜的保护作用，使气泡不易破裂。引入的这些微小气泡〔直径为20~1000μｍ〕在拌合物中均匀分布，明显地改善混合料的和易性，进步混凝土的耐久性〔抗冻性和抗渗性〕，使混凝土的强度和弹性模量有所降低。第九十三页，共126页。引气机理

搅拌水可产生气泡，但很快消失，为什么？水的外表张力使气泡不稳定！水中参加引气剂后水的外表张力降低，在搅拌过程中将空气引入而产生许多气泡；通过吸附于气泡外表形成单分子膜，减小液－气界面能(外表张力)，使气泡外表的液膜巩固不易破裂而稳定存在。亲水基团憎水基团气泡引气剂稳泡作用的机理第九十四页，共126页。常用引气剂

松香热聚物；松香皂；烷基苯磺酸钠；脂肪酸硫酸钠；烷基酚环氧乙烷缩合物等。其用量一般为水泥质量的(0.5~1.2)/10000问题？减水剂与引气剂均是外表活性剂，那么，减水剂是否可当引气剂用？为什么？答：不能！因为减水剂没有稳泡作用，减水剂分子中的碳氢链是极性，与水有较强的互相作用；而引气剂分子的碳氢链是非极性的，完全憎水！木质素磺酸盐的重复结构单元松香酸第九十五页，共126页。引气剂品种：松香热聚物、松脂皂及801引气剂等。〔品牌有DH9、PC-2、H10、AEA等〕作用机理：降低界面张力，引气，稳定泡膜。作用效果：改善混凝土拌和物的和易性；进步混凝土的耐久性〔抗冻性、抗渗性、抗裂性〕强度和耐磨性下降。第九十六页，共126页。五、早强剂能加速混凝土早期强度开展的外加剂，多用于冬季施工或紧急抢修工程。

常用的早强剂有:氯盐类;硫酸盐类;有机胺类等。第九十七页，共126页。早强剂的作用机理通过同离子效应，降低水泥水化物在水中的溶解度，促使水化物快速结晶沉淀；形成结晶性很好、化学结合水量较大、且有一定膨胀性的不溶性复合盐水化物晶体，如氯铝酸钙、硫铝酸钙水化物，降低了孔隙率、加快了水泥浆构造的形成；进步了水泥浆体的碱性，使水泥矿物的水化速度加快，如三乙醇胺。早强剂使用中需注意的哪些问题？Ⅰ:CaSO42H2O;

Ⅱ:CaCl2,Ca(NO3)2;

Ⅲ:K2CO3,NaCO3,NaSiO3;

Ⅳ:

碳氢链上带有极性基团的外表活性剂(如葡萄糖酸盐、木质素磺酸盐和糖),

磷酸、硼酸、草酸和氢氟酸的钠盐；

Ⅴ:甲酸盐和三乙醇胺第九十八页，共126页。〔１〕氯盐类早强剂氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应用最广。适宜掺量为1%~2%。早强效果显著,能使混凝土3ｄ强度进步50%~100%，7ｄ强度进步20%~40%。氯化钙早强剂因其能产生氯离子，易促使钢筋产生锈蚀，故施工中必须严格控制掺量。我国标准中规定：在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的1%；在无筋混凝土中掺量不得超过3%。第九十九页，共126页。〔２〕硫酸盐类

〔硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠〕硫酸钠的适宜掺量为0.5%~2%，常以复合使用效果更佳。使用时应防止引起碱集料反响。第一百页，共126页。〔３〕有机胺类〔三乙醇胺，三乙丙醇胺〕

三乙醇胺是一种非离子型外表活性剂，它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过程中起着“催化作用〞，与其他早强剂复合效果更好。

〔４〕其它：如甲酸盐等

有些减水剂具有早强效果。也有些早强减水剂是由早强剂和减水剂复合而成。第一百零一页，共126页。六、速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。多用于喷射混凝土及紧急抢修工程。主要产品：红星一型、711型、782型及ZC-2等。主要成分：铝氧熟料〔烧结铝酸钠〕第一百零二页，共126页。速凝剂的作用机理使水泥消费时掺入的起调凝作用的石膏分解，从而使C3A迅速水化；速凝剂中的组分与硫酸钙反响生成能促进水泥水化的化合物；水溶性的铝酸盐能迅速促进水泥浆的凝结硬化。第一百零三页，共126页。七、其它外加剂复合外加剂防冻剂膨胀剂第一百零四页，共126页。第五节混凝土的掺合料

〔MineralAdmixture)为了节约水泥、改善混凝土的性能，在混凝土拌制时掺入的掺量大于水泥质量5%的矿物质粉末，称为混凝土掺合料。掺合料可分为两大类：活性掺合料磨细工业废料：粉煤灰、矿渣、钢渣、稻壳灰、硅灰等；天然磨细矿粉：沸石、煤矸石、硅藻土、膨润土、高岭土、石灰石等天然磨细矿粉。非活性掺合料第一百零五页，共126页。矿物外加剂(掺合料)问题？混凝土中为什么要使用矿物外加剂或掺合料？代替水泥，所以也称水泥代用材料改善混凝土微构造，尤其是界面过渡区构造改善混凝土性能，尤其是耐久性保护生态环境，节约资源和能源第一百零六页，共126页。一、粉煤灰〔FlyAsh)从煤粉炉排出的烟气中搜集的颗粒粉末。按排放方式不同：湿排灰：水力收尘干排灰：静电收尘灰、机械收尘灰再加工：磨细灰、风选灰第一百零七页，共126页。粉煤灰综合利用的历史20世纪40年代，开场在大坝工程混凝土中应用；20世纪50年代，混凝土大坝工程量增多，在水利工程中也得到了一定程度的应用；20世纪60年代，对粉煤灰的根底理论进展了研究；20世纪70年代，国外利用粉煤灰制造水泥已非常普遍，我国也先后建成了一批粉煤灰砖厂、砌块厂和加气混凝土厂；20世纪80年代，研究工作日趋深化，应用方面也有了长足的进步；20世纪90年代，利用已更加广泛。第一百零八页，共126页。粉煤灰利用的优势及其前景世界各国都很重视粉煤灰的资源化利用，一些兴隆国家粉煤灰资源化率相当高：如荷兰到达100%，意大利92%，丹麦90%，比利时73%。美国将粉煤灰列在主要固体资源中的第7位，排在矿渣、石灰和石膏之前。第一百零九页，共126页。优势：由于粉煤灰所具有的独特的物理、化学性能，使粉煤灰建筑材料有着其他相关材料无可比较的优势。例如，掺有粉煤灰的优质混凝土，其耐久性大大优于普通混凝土；在水库建立中，粉煤灰是浇筑大坝混凝土的不可缺少的组分。粉煤灰墙体材料更是改革开放以来国家大力倡导的墙体材料。第一百一十页，共126页。〔一〕质量要求化学成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3矿物组成：铝硅玻璃体。构造：玻璃微珠〔实心、空心〕多孔玻璃体玻璃碎屑结晶体碳粒第一百一十一页，共126页。第一百一十二页，共126页。GB1596-2005?用于水泥混凝土中的粉煤灰?，用作掺合料的粉煤灰成品分为三个等级：指标粉煤灰种类粉煤灰级别IIIIII细度[0.045mm方孔筛筛余F类及C类≤12.0≤25.0≤45.0需水量比（%），不大于F类及C类≤95≤105≤115烧失量（%），不大于F类及C类≤5.0≤8.0≤15.0含水量（%），不大于F类及C类≤1.0三氧化硫（%），不大于F类及C类≤3.0游离CaOF类≤1.0C类≤4.0安定性，试样净浆雷氏法检验C类合格表5－10粉煤灰的等级及其品质指标第一百一十三页，共126页。粉煤灰对混凝土性能的改善作用〔1〕改善混凝土的和易性；〔2〕能进步混凝土的强度，特别是后期强度；〔3〕降低单位体积混凝土内的水化热；〔4〕能减少混凝土的收缩，主要是减少枯燥收缩；〔5〕显著改善混凝土的耐久性，特别是改善混凝土的抗渗性、抗腐蚀性，抑止混凝土的碱一骨料反响。第一百一十四页，共126页。掺用方法等量取代水泥法粉煤灰代砂法超量取代水泥法双掺技术第一百一十五页，共126页。二、硅粉〔SiliconPowder〕从冶炼硅铁及其他硅金属工厂的废烟气中回收的副产品，其主要成分为无定形二氧化硅。第一百一十六页，共126页。特点：细〔～1微米、比外表积20000～25000m2/kg〕活性高。作用效果：改善混凝土拌和物的和易性。配制高强混凝土。改善混凝土的孔隙构造，进步耐久性。第一百一十七页，共126页。硅粉的应用由于会使拌合物粘聚性明显增大，并加剧自身收缩，通常限制掺量为10%以内；由于表观密度小，运输时体积大、费用高，通常只用于等级很高的混凝土〔>100MPa〕；掺硅粉混凝土必须尽早开场湿养护，以防止开裂。硅灰、凝胶相和未水化水泥颗粒的堆积图像掺加10％硅灰的水泥浆体水化14天后的SEM(3500倍)照片第一百一十八页，共126页。GB/T18736-2002高强高性能混凝土矿物外加剂烧失量不大于％；含水率不大于％；需水量比不大于125％；比外表积不小于15×103m2/kg；SiO2含量不小于85％；氯离子含量不大于％；28d活性指数不小于85％。第一百一十九页，共126页。三、粒化高炉矿渣粉〔SlagPowder)指符合GB/T203标准规定的粒化高炉矿渣经枯燥、粉磨〔或添加少量石膏一起粉磨〕到达相当细度且符合相应活性指数的粉体。第一百二十页，共126页。对于普通粒化高炉矿渣粉，GB/T18046-2000?用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣?规定按28d活性指数分为三个级别。矿渣各龄期的活性指数按下式计算，计算结果取整数。

A7＝R7/R07×100

式中A7——7d活性指数，％；

R07——比照