UKFA高性能混凝土成岩外加剂技术诠释

UKFA

高性能混凝土掺合剂Thehighestconcretefeaturesperformanceisavailablebythethreemajorinnovationsof20-thcenturyintheconcreteindustry:-thewatertocementratio;theuseofproperlyentrainedairbyadmixtures;theinventionofthehigh-rangewater-reducingadmixturetoincreaseslump.Obviously,theyarededicatedtoimitatingthenaturalbehaviorofcementitiouspaste.©2005KALMATRON®Corporation

UKFA是一种革命性高性能混凝土外加剂，其KFA美国专利号为#5,728,208和#5,728,428.该外加剂由几十种粒度大小不等的无机材料氧化剂组成，在水的作用下，通过带相反电荷的作用，熟化水泥颗粒，熟化和水合反应的结果形成最大量的水泥浆体，进一步与加入的石子形成连续的固体。U.S.A.Patent5,728,208U.S.A.Patent5,728,428Transformingconventionalconcretemixesintohighperformanceconcretewithlowcost,KALMATRON®KF-Abroughtaneweconomicalvisiontotheconcreteindustry.Anyconcreteshouldnotbecracked,permeabletoliquids,contradictorytorebarpresenceandtobepricedbythenatureofapplication.ThereisnoHPCanymore.Concretemeansstablequalityjustasitsounds.现代高性能混凝土的特点:较高度额抗压强度,高密度,大量密实的非溶解成分UKFA高性能混凝土为有水溶性成分经化学反应形成的连续的高密度结构。UKFA用较低的成本就可以把普通水泥变为高性能水泥,UKFA改变了人们传统对水泥行业的观点.即任何水泥都可以达到不开裂,不渗透和不对钢筋产生腐蚀.以后将不需要特殊工艺就可得到高质量的高性能水泥.

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原理:

UKFA和水泥颗粒发生四步连续反应:-水泥颗粒初步水化溶解；-氧化金属元素；-游离水分子的胶体化；-水泥胶体的稳定化。这些反应允许用水量比常规减少10%到30%，较小的塌落度。效果:1）3天到7天的早期强度得到提高。2）抗压强度提高25%或更高；3）较强的附着力；4）收缩率降低2到3倍，甚至根本没有裂纹。5）发热量降低25%到50%。6）不起粉，不脱落。7）50mm厚度的混凝土100%不渗水。8）很高的耐化学腐蚀和耐候性。9）抗霜冻性提高35%。10）混凝土量增加3%到6%。©2005KALMATRON®Corporation

UKFA分四步改变混凝土的结构：加速所有的水泥颗粒的水化；加速所含金属元素的氧化；形成胶体；水泥胶体的稳定。与混凝土有关的气体通常为二氧化碳，将产生70%的粗毛细孔和30%的微毛细孔。而UKFA加入混凝土，产生的是乙炔气体，结果产生了97%的微毛细孔,粗毛细孔仅为3%。.28天后，发现水泥颗粒水化后的深度只有4um，一年后为8um，“Dr.Power”计算后认为，在正常条件下，完全水化是完全可能的，只要水泥颗粒直径小于50um,需要把磨后的水泥放到水内连续5天，但遗憾的是，通常的水泥颗粒直径大于90um.收缩率降低两倍.如何认识UKFA混凝土结构?

用水清洗表面,看到差异未水化的水泥颗粒在混凝土形成后期成为水的吸附中心。水化在原来未反应区继续进行.收缩实验结果早期水化彻底，形成完美的表面，没有收缩裂纹

水化过程缓慢形成的裂纹.©2005KALMATRON®Corporation耐腐蚀性:

把醋酸滴到含有UKFA混凝土样块上，醋滴一直保持至到自然挥发完为止；用同样的醋酸滴到任何其它的混凝土上，几分钟后，就与ca(OH)2发生反应了。UKFA可以与石灰发生反应转变成为有用的成分，最大的好处是消除了起粉，提高的抗腐蚀性和抗气体液体的渗透性。©2005KALMATRON®Corporation水化热减少25%-50%通过UKFA正电荷的作用，弱化了水分子的结合力,从而使水化反应加速进行.实际上，此反应类似与磁化水。区别之处在于kalmartonKFA混合物提供了稳定的残余磁效果，这个反应导致水化热减少25%-50%。

降低水化热有如下益处可减小水灰比到0.38甚至更低;降低混凝土的早期收缩

;不需热水养护;无需热接缝对大批量使用;不需冷却装置或补充材料;不需其他化学材料用来减少收缩.如何认识加有UKFA的混凝土

?UKFA产品已在许多世界知名大学做过研究实验，产品的性能用简单的工具在工地现场就可得出。

澳大利亚悉尼科技大学

.2000年澳大利亚墨尔本，整体混凝土顶，无任何热接缝或隔离装置©2005KALMATRON®Corporation不同的塌落度有等同的使用性能合适得塌落度：同样的混凝土的使用随加入UKFA引起的塌落度变化而变化，与水泥质量和石头大小无关。带有UKFA的水泥的水溶液为粘性的电解质，具有较低的塌落度，较高的工作性能,泵送行和光滑性能。塌落度范围为6cm到8cm,但与塌落度为12cm到15cm的常规水泥有同样的工作性能，如成型性，泵送行等。不需养护，节省振动所需劳动时间和收尾工作。可靠地密实性和塑性已被客户证实，取名为”混凝土汁状效果“。用VB实验评估混凝土的工作性能

Slump2.5”Slump3.5”Slump5”“Workabilitycanbebestdefinedastheamountofusefulinternalworknecessarytoproducefullcompaction”.Definitionofslumpis”...theslumptestdoesnotmeasuretheworkabilityofconcrete,butisveryusefulindetectingvariationsintheuniformityofamixofgivennominalproportions”-Dr.A.Nevill“Propertiesofconcrete”掺加KF-A的混凝土流掺加KF-A的砂浆流常规混凝土流©2005KALMATRON®Corporation耐化学腐蚀性

Viscouselectrolyteof“water-cement-KF-Asolution”hardensasahomogenouspastewheremostofthecementgrainsarehydrated.DarkercolorofconcretewithKF-Aindicatesincreasingofcementitiouspaste.TheabsenceofunhydratedcementgrainsandunsolvedmineralsincludingfreelimeascentersofhighsorptionabilityenableHighResistantConcretetowithstandanytypeofcorrosion.Resistancetothegivenenvironmentalconditionsiscreatedbynon-reactiveconcreteembodimentsandgenericgas-liquidimpermeability.澳大利亚的Korvest

工程公司镀锌厂用掺有UKFA的混凝土修补被盐酸和氯化铵溶液损害的混凝土地板,发现水泥基体比石头还耐腐蚀45days90days45days掺有UKFA的混凝土(左边)和对比样本(右边)在25%的硫酸溶液浸泡45天后的结果

硫黄酸浸过的地板九个月后显示混有7.5Kg/m3UKFA的混凝土和混有500Kg/m3高铝水泥AluminaCementR51,Lafarge.

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ORTHOPHOSPHORICACID10%MassLoss:KALMATRON®KF-A=45grSILICAFUME=87gr©2005KALMATRON®Corporation抗水蒸气渗透性UKFA不是毛孔阻塞器。在水泥浆体中的孔的最小直径为500到10,000，而水分子的直径只有4。因此混凝土空隙的直径不是防渗水性的关减因素，孔系的等级和孔内溶液的粘度才是重要的因素。UKFA可促进水泥完全水化，从而产生额外的水泥浆体并增加了毛细孔内溶液的粘度。另外该溶液其他用处可以用来抗冻。另外，毛细孔的等级不是常规的7个等级，而是2个等级，为3%的粗毛细孔和97%的细毛细孔。这以为着混凝土内部的水化热和环境中的温度达到一种平衡，这就是最好的水压密封，原理与天然石头一样，在天然岩石中，大部分为一种毛细孔。在常规的混凝土中，水化热平衡总是依靠外部的变化，这就是为何总是季节泄漏的原因。

该实验有客户提供：用掺有UKFA砂浆浇注在桶内，把橡胶软管插入1/3深度，在5巴压力下，保持15天，样本仍然是干的。该设备用来评估在水压1.5mPa条件下的混凝土的抗渗性混凝土和砂浆抗渗性实验比较©2005KALMATRON®Corporation抗压强度混凝土结构的耐久性取决于抗压强度，这又与抗拉强度有关。自身的破坏实验和腐蚀类型如深细孔内盐、冰等的增加，可能使抗拉强度达到5Mpa。下表显示水泥的抗裂性，那个数据的抗拉强度都在5mPa。通过增加水泥胶体量来增加混凝土的密度从而增加抗压强度。下边左边的图为常规2000PSI混凝土和带又UKFA的混凝土的比较实验。该表主要告诉我们UKFA可大大提高水化的速度。另一个比较结果是SILICAFUME被UKFA替换后，复杂的高性能水泥也就被普通水泥加5Kg/m3UKFA代替(见MIX7).尽一步分析抗腐蚀性、收缩性、抗渗性显示含有UKFA的混凝土具有明显的优点。Mix1SilicaFume40Kg+Pozzolith370ml;w/c=0.57Mix2SilicaRume40Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.57Mix3KF-A5Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.53Mix5KF-A10Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.53Mix7KF-A5Kg;w/c=0.5128thday58MPa=8,400PSI91stday62MPa=9,000PSI含有SILICAFUME((40Kg/m3)的高性能水泥和掺有UKFA(5Kg/m3)凝土实验结果1000400020007days14days28days在2000MPA抗压强度下，普通混凝土和掺UKFA(7.5Kg/m3)的混凝土比较实验结果28thday30MPa=4,200PSI28thday18MPa=2,600PSIStandardResistancetoRuptureforconcretewithCompressiveStrength,MPaCompressiveStrength51015202530354050556065TensileStrength0.550.781.171.761.952.72.83.13.53.854.24.55©2005KALMATRON®Corporation©2005KALMATRON®Corporation水泥颗粒减小水泥的细度是水泥的非常关建的指标，决定了工程现场的可用性,耐久性和价格。水泥的粒度直径在5μm到20μm

，可以很容易进入毁害的混凝土微笑裂纹，恢复原来性能。UKFA混合物对水泥颗粒的良好的水化性能，可使水泥颗粒大大减小，可代替超细水泥。可把kalmarton

UKFA加到普通硅酸盐Ⅰ,Ⅱ水泥中，可使水泥最大颗粒达到25μm

，其中直径在5μm到15μm占大多数。相反没有kalmarton

UKFA的水泥的颗粒直径大部分为40μm到60μm

。

45610.015.020.025.030.040.050.060.075.0100.0μm水泥颗粒直径,

μm.1.4.5.6μmVOLUME,%Researchprovidedby“TondaleeTradingCo.”,Taipei,TaiwanMicro-finecement90.2%Finecement9.8%PortlandCementTypeI+KF-AVolume,%1.0μm

CEMENTPARTICLESSIZEDISTRIBUTION100%90807060504035302520151050.0%PortlandCementTypeI©2005KALMATRON®Corporation根据ASTMC115-79a.，用Wagner’方法和浊度计来进行表面(SS)评估

对普通硅酸盐I;II水泥，SS值为s2,300cm2/gr。

带UKFA的水泥.SS值可达到6,000cm2/gr到8,000cm2/gr。

混有UKFA的水泥的SS的只需混合搅拌6到10分钟就可得到。不需昂贵的回转窑和球模设备。

很明显，水泥颗粒的中值和SS值是相反的两个指标。

通过UKFA的水化，可以把水泥颗粒直径缩小10倍。SS=2300cm2/GrSS=8000cm2/Gr在不同混合物中通过的总电量库伦此实验已在2000年悉尼科技大学证实.

氯化物的渗透性

加有UKFA混凝土完成氯化物渗透性实验后，干燥后，样本表面形成蓝色物质。该不溶性固体薄膜成分为Tetracalcium

Aluminoferrite

，为水泥和UKFA及氯化物反应的形成的产物。水泥浆体的导电性比混凝土的导电性高10到15倍，因此混凝土中的水泥浆体越多，混凝土结构的导电率也越大。通常，60到90天后，导电率回到正常水平。根据ASTMC1202，进行抗氯化物渗透性实验，实验样本为掺有kalmarton

UKFA混凝土和含有SilicaFume的混凝土比较样本，实验显示掺有kalmarton

UKFA混凝土的初时电流要大的多，也证实了加入kalmarton

UKFA后，水泥浆体得到增加。

©2005KALMATRON®Corporation普量的盐结晶体，表面松动，,很容易把混凝土中的石子取出。通混凝土样本氯化物渗透实验后，干燥后，可看到大Mix1SilicaFume40Kg+Pozzolith370ml;w/c=0.57–CONTROL1Mix2SilicaRume40Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.57–CONTROL2Mix3KF-A5Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.53–TRAIL…Mix4KSS5Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.53Mix5KF-A10Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.53Mix6KSS10Kg+Pozzolith1110ml;w/c=0.53Mix7KF-A5Kg;w/c=0.51Mix8KSS5Kg;w/c=0.51MixesMix1Mix2Mix3Mix4Mix5Mix6Mix7Mix8WaterpassedcoulombWPC1116.181070.14423.143461.222561.942934.92536.72556.27NetpassedcoulombNPC241.86293.861540.932029.052971.172127.782598.212665.08WPC:NPCratio4.503.642.871.710.861.380.980.96掺有UKFA10Kg/m3混凝土又很好的抗氯化物渗透性。抗渗透性比另一样本大5倍。该性能实验的条件与使用工矿类似。请参考右边的掺有UKFA混凝土的抗氯化物渗透实验的特点

.WPC:NPC4.50-3.64-2.87-1.71-1.38-0.98-0.96-0.86-Mix1Mix2Mix3Mix4Mix5Mix6Mix7Mix8UKFA的独特应用200公里穿越沙漠工程

洛山机供水灌渠建于19世纪初期，因年代久远，导致漏水，同时当地地层的含有的石油也通过灌渠

混凝土壁渗近灌渠。混合料很容易配比，普通砂、水泥、UKFA和水即可。使用喷涂砂浆工艺.该工艺的好处是不需

进行表面预处理，可大大节省劳动力成本和施工时间。对泄漏严重的区域，可在喷嘴末端安装一个加速器。该工程由洛杉矶水电工程部实施Formoredetailsvisitwebsite

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