现代混凝土试验与检测 课件 项目2 现代混凝土试验与检测-化学外加剂

土木工程检测技术专业教学资源库现代混凝土试验与检测TestingofHighPerformanceConcrete现代混凝土化学外加剂项目2混凝土组成材料任务3化学外加剂的性能与检测教学内容1.化学外加剂概述2.减水剂性能与技术指标3.减水剂性能检测试验4.水泥与减水剂的适应性检测1.掌握减水剂的种类与功能，了解作用机理2.掌握检测减水剂的基本性能的方法3.掌握水泥与外加剂适应性检测方法教学目标

GB8075－2005《混凝土外加剂分类、命名与定义》将混凝土化学外加剂定义为：

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料。（P32）

混凝土化学外加剂定义1.化学外加剂概述外加剂的分类（按功能分类）1.改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如减水剂、泵送剂等。2.调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。如缓凝剂、速凝剂、早强剂等。3.改善混凝土耐久性的外加剂。如引气剂、防水剂、阻锈剂等。4.改善混凝土其他性能的外加剂。如：防冻剂、膨胀剂、着色剂等。1.化学外加剂概述在火山灰等凝胶材料中使用一些牛血、牛油、牛奶来改善使用性能

罗马角斗场外加剂的应用历史1.化学外加剂概述以粘土、石灰等作为凝胶材料，糯米汁、猪血、豆腐汁等用以增加其粘结力1.化学外加剂概述正式的工业产品始见于1910年，到30年代在美国开发北美洲时，混凝土路面由于严寒气候的除冰而很快受到破坏，为提高路面混段土质量而使用了“文沙树脂”来提高混凝土的耐久性。真正的科研产品当算1935年美国MasterBuilder的E．W．Scxiptrr研究制造成功的以纸浆废液中木质素磺酸盐为主要成分的“普浊里”减水剂(Pozzolitn)。

1.化学外加剂概述

1937年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利

1954年制定了第一批混凝土外加剂检验标准

20世纪50年代还只有普通减水剂，当时主要是美国的“普浊里”，后来日本引进了“普浊里”并加以改进和发展，使“普浊里”得到了广泛的应用。

40年代中期开发出了羟基羧酸盐类减水剂。由于要求混凝土具有更高的强度和更大的流动度，而普通减水剂如木质磺酸盐及文沙树脂等引气剂已不能满足要求。

减水剂的发展

1962年日本花王石碱公司的服部健一首先研制成功了萘系减水剂，即“麦地”高效减水剂。

1964年前西德又研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的另一类高效减水剂“Melment”(梅尔门特)。这类减水剂减水率可达到15％以上，并且不引气，适于配制高强大流动度混凝土，很快得到各国的公认。

1.化学外加剂概述

为满足混凝土多种性能的要求，国外还大力发展兼有多种性能的复合多功能外加剂以及特殊性能的外加剂。复合减水剂国外应用量最大的当数引气减水剂(AE剂)，它不仅可以改善工艺、节省水泥，同时可以提高混凝土的耐久性。如日本应用最广，几乎100％混凝土中都要加入引气剂。

20世纪90年代，新型聚羧酸系高性能减水剂在国外进入推广阶段，其中日本占60％～70％，欧美占20％左右。1.化学外加剂概述现在已经进入到中国市场的跨国混凝土外加剂企业有美国的格雷斯建材公司（GRACECONSTRUCTIONPRODUCTS），麦斯特建材技术公司（MASTERBUILDERTECHNOLOY），瑞士西卡公司（SIKA）、英国富斯乐公司（FOSROC）、日本花王公司（KAOCO）等。1.化学外加剂概述1910年疏水剂和塑化剂20世纪30年代引气剂20世纪50年代木质素类减水剂20世纪60年代萘系减水剂20世纪60年代密胺类减水剂第二代高效减水剂20世纪90年代聚羧酸系减水剂第三代高性能减水剂第一代普通减水剂由于混凝土的迅速发展，各种外加剂蓬勃发展期1.化学外加剂概述我国外加剂的发展历史起步阶段：20世纪50年代初期到60年代中期

1950年华北窑业公司研究所制出我国第一个外加剂产品，即长城牌引气剂。1.化学外加剂概述50年代还广泛地使用了氯化钙早强剂，其后又提出了用制糖工业废液经加工后制成糖钙缓凝减水剂。

60年代末中科院工程力学所研制成功了复合早强剂及喷射混凝土用速凝剂。

第二个阶段:20世纪70年代中期至80年代中期

直到1973年，受国际建筑技术和混凝土新型工艺的影响，在我国才推动了高效减水剂的研制和生产。尤其是以萘及其同系物为主要原料所生产的减水剂获得迅速发展。

1.化学外加剂概述1987年我国首次颁布了:《混凝土外加剂标准》（GB8076－1987）；《混凝土外加剂的分类，命定和定义》（GB8075－1987）《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB8077—1987）这3个标准分别对混凝土外加剂从种类区分，技术指标和检验方法上作出了具体规定。1.化学外加剂概述第三个阶段:20世纪80年代到90年代中期现在GB8076－1987已被GB8076－2008代替，GB8075－1987已被GB/T8075—2005代替，GB8077—1987已被GB/T8077—2000代替。近年来，我国又陆续修订了《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119－2003）；《混凝土防冻剂》（JC472－2005）；《混凝土泵送剂》（JC473－2001）；《混凝土膨胀剂》（JC476－2001），《砂浆、混凝土防水剂》（JC474—2008），《喷射混凝土用速凝剂》（JC477—2005）。

1.化学外加剂概述第四个阶段:20世纪90年代至今

随着90年代出现的高性能混凝土(HPC)，对外加剂提出了更高要求，今后复合型外加剂、新的更高性能外加剂是发展方向。

21世纪初，聚羧酸系减水剂也开进入应用阶段。1.化学外加剂概述教学内容1.化学外加剂概述2.减水剂性能与技术指标3.减水剂性能检测试验4.水泥与减水剂的适应性检测1.掌握减水剂的种类与功能，了解作用机理2.掌握检测减水剂的基本性能的方法3.掌握水泥与外加剂适应性检测方法教学目标(1)分类：根据减水率大小或坍落度增加幅度分为普通减水剂、高效减水剂和高性能减水剂三大类。此外，尚有大量复合型减水剂。减水剂的主要功能配合比不变时显著提高流动性。流动性和水泥用量不变时，减少用水量，提高强度。流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。建筑工程中常用的混凝土外加剂品种（减水剂）2.减水剂性能与技术指标普通减水剂的主要成分为木质素磺酸盐，通常由亚硫酸盐法生产纸浆的副产品制得。常用的有木钙、木钠和木镁。具有一定的缓凝、减水和引气作用，以其为原料，加入不同类型的调凝剂，可制得不同类型的减水剂。早强型普通减水剂：WR-A标准型普通减水剂：WR-S

缓凝型普通减水剂：WR-R（1）普通减水剂2.减水剂性能与技术指标木钙木钠2.减水剂性能与技术指标根据生产原料不同而分为萘系减水剂；蒽系减水剂；甲基萘系减水剂；古马隆系减水剂；三聚氰胺系减水剂；氨基磺酸盐系减水剂；磺化煤焦油减水剂；脂肪酸系减水剂；2.减水剂性能与技术指标标准型高效减水剂：HWR-S缓凝型高效减水剂：HWR-R

（2）高效减水剂2.减水剂性能与技术指标（2）高效减水剂目前主要为聚羧酸盐类产品，具有“梳状”的结构特点，由带有游离的羧酸阴离子团的主链和聚氧乙烯基侧链组成。改变单体的种类、比例和反应条件可生产具各种不同性能和特性的高性能减水剂。可由分子设计、引入不同功能团而生产，也可掺入不同组分复配而成早强型HPWR-A、标准型HPWR-S和缓凝型高性能减水剂HPWR-R。2.减水剂性能与技术指标（3）高性能减水剂聚羧酸系高性能减水剂

2.减水剂性能与技术指标分为匀质性指标和掺外加剂混凝土性能指标。

匀质性是表示外加剂自身质量稳定均匀的性能，用来控制产品生产质量的稳定、统一、均匀，用来检验产品质量和质量仲裁。

主要指标包含：含固量或含水量、密度、氯离子含量、水泥净浆流动度、细度、PH值、表面张力、总碱量、硫酸钠。2.减水剂性能与技术指标掺外加剂混凝土性能指标：是检验评定外加剂质量的依据，是在统一的检验条件下用掺外加剂的混凝土与不掺外加剂的混凝土（基准混凝土）性能的比值或差值来表示。主要包括：减水率、泌水率、含气量、凝结时间差、抗压强度比、收缩率比、相对耐久性。分为匀质性指标和掺外加剂混凝土性能指标。2.减水剂性能与技术指标教学内容1.化学外加剂概述2.减水剂性能与技术指标3.减水剂性能检测试验4.水泥与减水剂的适应性检测1.掌握减水剂的种类与功能，了解作用机理2.掌握检测减水剂的基本性能的方法3.掌握水泥与外加剂适应性检测方法教学目标PH值检测：使用酸度计测量密度检测：用已校正容积的比重瓶装入被测溶液，在20±1℃恒温，在天平上称出质量后计算密度。3.减水剂性能检测试验细度检测：试样与100-150℃烘干后，秤取10g倒入孔径为0.315mm的铜丝网试验筛，加筛盖，以120次/min速度摇动筛并用手拍打，称量筛余物计算细度。含固量：称取固体产品（1-2g），液体产品（3-5g）样品于已知重量的秤量瓶中，开启瓶盖，放入100-105℃烘箱中烘干30min，直至恒重后称量计算剩余物体重量。3.减水剂性能检测试验教学内容1.化学外加剂概述2.减水剂性能与技术指标3.减水剂性能检测试验4.水泥与减水剂的适应性检测1.掌握减水剂的种类与功能，了解作用机理2.掌握检测减水剂的基本性能的方法3.掌握水泥与外加剂适应性检测方法教学目标普通减水剂与高效减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要包括分散作用和润滑作用两方。

憎水基（亲油基）亲水基图4-16表面活性剂（减水剂）分子链示意图（a）絮凝结构（b）静电斥力静电斥力减水剂水泥颗粒（c）水膜润滑水泥颗粒水膜图4-17减水剂作用机理示意图4.水泥与减水剂的适应性检测(1)减水剂的作用机理凝聚凝聚分散分散4.水泥与减水剂的适应性检测

固体颗粒表面活性剂离子相互排斥

水溶液

表面活性剂离子在悬浮体系内固体颗粒上的吸附4.水泥与减水剂的适应性检测减水剂的吸附分散----作用

游离水游离水水泥颗粒水泥浆体絮凝状结构的形成絮凝结构解体后，包裹水被释放，浆体流动性改善4.水泥与减水剂的适应性检测水泥颗粒气泡

掺加减水剂的浆体中水泥颗粒与极性微气泡之间的相互作用。减水剂的润滑作用4.水泥与减水剂的适应性检测聚羧酸系高性能减水剂的减水作用主要在于空间位阻斥力。4.水泥与减水剂的适应性检测(2)水泥与外加剂相容性试验

——JC/T1083-2008（水泥与减水剂相容性试验方法）水泥与减水剂相容性：使用相同减水剂或水泥时，由于水泥或减水剂的质量而引起水泥浆体流动性、经时损失的变化程度以及获得相同的流动性减水剂用量的变化程度。4.水泥与减水剂的适应性检测

Marsh筒法

Marsh筒为下带圆管的锥形漏斗，具体方法为让注入漏斗中的水泥浆体自由流下，记录注满200ml容量筒的时间，即Marsh时间，此时间的长短反映了水泥浆体的流动性。4.水泥与减水剂的适应性检测净浆流动度试验将制备好的水泥浆体装入一定容量的圆模后，稳定提起圆模，使浆体在重力作用下在玻璃板上自由扩展，稳定后的直径即流动度，流动度的大小反映了水泥浆体的流动性。4.水泥与减水剂的适应性检测初始Marsh（马歇尔）时间initialMarshtime：新拌水泥浆体通过Marsh筒注满200mL烧杯所用时间。60minMarsh时间：将水泥浆体放置60min后，重新搅拌后注满200ml烧杯所用时间。4.水泥与减水剂的适应性检测初始流动度：固定量的新拌水泥浆体的最大扩展直径60min流动度：将水泥浆体放置60min后，重新搅拌后所测量的最大扩展直径4.水泥与减水剂的适应性检测减水剂饱和掺量点：当Marsh时间不再随减水剂掺量的增加而明显减少时或浆体流动度不再随减水剂掺量的增加而明显增加时所对应的减水剂掺量流动性经时损失率：经60min后，水泥浆体流动性的损失比率。4.水泥与减水剂的适应性检测实验室温度应保持在20±2℃，相对湿度应不低于50%。仪器设备水泥净浆搅拌机；配备6只搅拌锅圆模：上口直径36mm、下口直径60mm、高度60mm，内壁光滑无暗缝的金属制品；玻璃板：直径400mm、厚5mm；刮刀、游标卡尺、秒表、天平、烧杯、Marsh筒、量筒。试验条件4.水泥与减水剂的适应性检测4.水泥与减水剂的适应性检测Marsh法（基准法）1、用湿布将Marsh筒、烧杯、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将烧杯置于Marsh筒下料口的下面中间位置，并用湿布覆盖。2、将基准减水剂和约1/2的水同时加入锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准减水剂的容器直至干净并全部加入锅中，秤取500±2g水泥，175±1ml水，在5-10S内将水泥加入水中，把锅固定在搅拌机上，以低速搅拌120S，停15S，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120S的程序制作净浆。Marsh法（基准法）3、将锅取下，用搅拌勺边搅拌边将浆体立即全部倒入Marsh筒内，打开阀门，让浆体自由流下并计时，当浆体注入烧杯达到200ml时停止计时，此时间为初始Marsh时间。4、让Marsh筒内的浆体全部流下，无遗留的回收到搅拌锅内，并密封静置以防水分蒸发。5、清洁Marsh筒、烧杯。6、调整基准减水剂掺量，重复上述步骤，依次测定基准减水剂各掺量下的初始Marsh时间。7、自加水泥起到60min时，将静置的水泥浆体按上述搅拌程序重新搅拌，重复第三条，依次测定基准减水剂各掺量下的60minMarsh时间。净浆流动度法（代用法）1、玻璃板置于工作台上，并保持表面水平。2、用湿布将玻璃板、圆模内壁、搅拌锅、搅拌叶片全部润湿。将圆模置于玻璃板的中间位置，并用湿布覆盖。3、将基准减水剂和约1/2的水同时加入锅中，然后用剩余的水反复冲洗盛装基准减水剂的容器直至干净并全部加入锅中，秤取500±2g水泥，145±1ml水，在5-10S内将水泥加入水中，把锅固定在搅拌机上，以低速搅拌120S，停15S，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120S的程序制作净浆。净浆流动度法（代用法）4、将锅取下，用搅拌勺边搅拌边将浆体立即倒入置于玻璃板中间位置的圆模内，对于流动性差的浆体要用刮刀进行插捣，使浆体充满圆模，用刮刀将高出圆模的浆体刮除并抹平，立即稳定提起圆模。圆模提起后，应用刮刀将粘附于圆模内壁上的浆体尽量刮下，以保证每次试验的浆体量基本相同，提取圆模1min后，用卡尺测量最长径及其垂直方向的直径，二者的平均值即为初始流动度。5、快速将玻璃板上的浆体用刮刀无遗留的回收到搅拌锅内，并密封静置防止水分蒸发。6、清洁玻璃板、圆模。7、调整基准减水剂掺量，重复上述步骤，依次测定基准减水剂各掺量下的初始流动度值。8、自加水泥60min时，将静置的水泥浆体按上述搅拌程序重新搅拌，重复第4条，依次测定基准减水剂各掺量下的60min流动度值。数据处理1、经时损失率：用初始流动度或Marsh时间与60min流动度或Marsh时间的相对差值表示，反映水泥使用外加剂后随着时间，流动度损失的程度。2、饱和掺入点的确定：以减水剂掺量为横坐标、净浆流动度或Marsh时间为纵坐标做曲线图，然后做两直线段曲线的趋势线，两趋势线的交点的横坐标即为饱和掺量点。3、试验报告应给出水泥品种、生产单位、生产批号、基准减水剂信息、试验方法、饱和掺量点、基准减水剂0.8%掺量下的初始Marsh时间或流动度、基准减水剂0.8%掺量时的经时损失率。4、饱和掺量点越低，经时损失率越小的水泥减水剂适应性越好GB/T8077-2000《混凝土外加剂均质性试验方法》水泥净浆流动度测定使用水泥300g，水87g或105g，使用外加剂厂家推荐剂量的外加剂掺量，搅拌3min，圆模提起后自由扩散30s后测量。此种方法简单易行，用于快速判断某一水泥与特定减水剂相容性的程度水泥外加剂适应性不良的表现：外加剂对水泥工作性能改善不明显混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝造成混凝土结构构件更易出现的裂缝普通减水剂容易出现的工程质量问题

流动性不好

混凝土拌合物流动性达不到预期要求，坍落度不够、发粘。可能是外加剂掺量不够，可适当增加掺量。但不可随意增加木钙减水剂掺量以免影响强度或凝结时间。实际上木钙减水剂在超过适宜掺量以后减水率与掺量也不再保持线性关系。（六）早强剂（AC）早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀。主要功能是缩短混凝土施工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率。主要适用于有早强要求的混凝土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护等等。早强剂的主要品种有氯盐、硫酸盐和有机胺三大类，但更多使用的是它们的复合早强剂。

（七）引气剂（AE）引气剂是指混凝土在搅拌过程中能引入大量均匀、稳定且封闭的微小气泡的外加剂。气泡直径一般为0.02～1.0mm，绝大部分<0.2mm。其作用机理为引气剂作用于气－液界面，使表面张力下降，从而形成稳定的微细封闭气孔。常用引气剂有松香树脂、烷基苯磺碱盐、脂肪醇磺酸盐等等。最常用的为松香热聚树脂和松香皂两种。掺量一般为0.005%～0.01%。严防超量掺用，否则将严重降低混土强度。当采用高频振捣时，引气剂掺量可适当提高。

引气剂的主要功能。（1）改善混凝土拌合物的和易性。（2）提高混凝土耐久性。引气剂主要应用于具有较高抗渗和抗冻要求的混凝土工程或贫混凝土，提高混凝土耐久性，也可用来改善泵送性。工程上常与减水剂复合使用，或采用复合引气减水剂。

混凝土抛光表面气泡分布图

放大后硬化混凝土中气泡的形状

引气剂的使用方法

掺加方法

引气剂的掺量一般只有水泥质量的万分之几，50kg一袋的水泥只掺几克引气剂，这在施工现场是很难掺准的，而掺量过大的结果会导致强度下降。因此在单掺引气剂时；先将引气剂配成溶液，再稀释到一定的浓度，再按要求掺入。掺入时计量要准，搅拌要均匀。

水泥及掺合料水泥细度大，用量多时要增加引气剂掺量。粉煤灰对引气剂有强烈的吸附作用，使用粉煤灰时应适当增加引气剂的掺量。

混凝土中掺用引气剂或引气减水剂时由于引入了一定量的气体，必然导致混凝土体积的变化，在计算混凝土配合比时应加以考虑。

使用混凝土材料，配合比及搅拌、装卸、浇筑、振捣等方面尽可能保持稳定，使含气量波动范围尽量小。由于近年来施工中采用高频(频率12000～19000Hz)插入式振捣器，在强烈的振动作用下，混凝土中气体容易外溢，造成含气量下降。故对混凝土含气量有严格要求的混凝土工程不宜采用高频振捣器振捣，而应采用一般频率的振捣器。如果施工时只能使用高频振捣，则必须保持不同部位的振捣时间和振捣方法一致。

近年来由于建筑工程的数量和质量不断增长，为了提高砂浆的质量，节约和代用一些短缺的原材料，节约能源，保护环境等，在使用砂浆外加剂方面也有了长足的进步。特别是应用最普遍的M2.5、M7.5砌筑砂浆，其灰砂比在1.6～1.2左右。这种砂浆工作性能差，容易泌水、离折、不易铺展、操作费力。过去多以加石灰膏的混合砂浆来解决。当使用砂浆外加剂后大大地改善了砂浆工作性，在取代石灰膏后砂浆性能更好。施工操作过程中砂浆变得柔软而富于弹性，便于施工。

从经济效益来看，使用外加剂能以很小的掺量来代替砂浆中的石灰，减少拌合用水、节约水泥、节约原材料和能源，有资料表明每使用1t砂浆外加剂，可代替石灰9600kg或节约水泥4600kg，节约淋灰用水30t，因而有效地降低了工程造价。其他如减轻劳动强度、提高施工质量、加快工期、降低成本、改善施工环境都有一定效果。（八）缓凝剂（RE）缓凝剂是指能延长混凝土的初凝和终凝时间的外加剂。最常用的缓凝剂为木钙和糖蜜。糖蜜的缓凝效果优于木钙，一般能缓凝3h以上。

（五）速凝剂速凝剂是指能使混凝土迅速硬化的外加剂。一般初凝时间小于5min。速凝剂主要用于喷射混凝土和紧急抢修工程、军事工程、防洪堵水工程等。如矿井、隧道、引水涵洞、地下工程岩壁衬砌、边坡和基坑支护等等。

（六）防冻剂防冻剂指能使混凝土中水的冰点下降，保证混凝土在负温下凝结硬化并产生足够强度的外加剂。绝大部分防冻剂由防冻组分、早强组分、减水组分或引气剂复合而成，主要适用于冬季负温条件下的施工。

（七）膨胀剂膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。掺入膨胀剂的目的是补偿混凝土自身收缩、干缩和温度变形，防止混凝土开裂，并提高混凝土的密实性和防水性能。常用膨胀剂品种有硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁、铁屑膨胀剂和复合膨胀剂。也有采用加气类膨胀剂，如铝粉膨胀剂。地下室底板和侧墙混凝土、钢管混凝土、超长结构混凝土、有防水要求的混凝土工程等等有大量应用。

膨胀剂对新拌混凝土的影响

流动度

掺硫铝酸盐系、石灰系、复合型膨胀剂有相同的作用即流动度有所降低，或者说在相同坍落度时，掺膨胀剂的混凝土水胶比要增大。而且掺膨胀剂以后坍落度损失也会增加原因：在水泥水化的同时膨胀剂也迅速水化生成钙矾石或氢氧化钙，与水泥有“争水”现象，因而坍落度减小的同时坍落度损失却增大。

膨胀剂的膨胀率与水灰比成正比关系，即水灰比大时膨胀值大．而水灰比小时膨胀值小，这一点与混凝土强度的发展正好相反；水灰比越小强度就越高。这主要是由于掺膨胀剂以后膨胀性能与早期强度有关，一般膨胀时间发生在浇筑后1～14d之内。如果混凝土早期强度高就会遏制了混凝土膨胀，但混凝土强度太低又会因膨胀而损坏，因此标号小于C20级的混凝土不宜使用膨胀剂。

泌水率

掺硫铝酸盐、石灰系及复合系膨胀剂的泌水率比不掺时要低些。这或许是由于早期膨胀而水化较充分的原因，但总的影响不十分明显。

含气量

各种膨胀剂并无引气性，因而加入混凝土后，含气量不受影响。

钢筋锈蚀

各种膨胀剂的原材料中均不含氯离子。且膨胀剂本身均含有一定的碱性，其pH值与水泥相当，因此对钢筋没有锈蚀作用，也不影响对钢筋的握裹力。

凝结时间

接硫铝酸盐膨胀别、石灰膨胀剂及两者复合膨胀剂均使凝结时间缩短一些。这主要是因为膨胀剂早期生成了钙矾石加快了水化速度因而混凝土凝结时间略有缩短。对凝结时间的影响还和使用温度有关，夏季施工则影响明显，因此要根据施工要求适当加一些缓凝剂。冬季施工则影响不大。

膨胀剂对硬化混凝土的影响

强度影响

在限制的情况下，掺加膨胀剂取代等量水泥对混凝土强度(包括抗压强度与抗拆强度)无明显的不利影响。早期强度(3d、7d)会略比不加的提高一些，而28d强度则会略有一些下降。但在养护条件好(如水中养护)的情况下，则后期强度会因为混凝土内部的密实性增加而提高。对某些复合了减水剂的多功能膨胀剂则强度及其他相关性能都会相应提高。

抗渗性

抗渗性的大小与混凝土的密实性有直接关系。膨胀剂在补偿收缩的同时会提高混凝土的密实性。由于膨胀剂在水化过程中都要生成大于自身体积的水化产物，如使用最为广泛的硫铝酸盐系膨胀剂在生成钙矾石后体积为原来的145％，它是一种针棒状的晶体，随着水泥石结构的形成过程它逐步的在水泥石构架中搭接延伸有效地堵塞了空隙和切断了毛细管通路，使结构一步步更加致密而大大地降低了渗透系数，提高了混凝土的抗掺标号，增加了混凝土耐久性。

抗冻性

抗冻性与抗渗性同表示混凝土的耐久性，膨胀剂的掺入，由于增加了混凝土密实性，其抗冻性能应有所改善，至少不低于不掺者。膨胀剂的应用范围

补偿收缩混凝土

混凝土在凝结硬化过程中要产生大约相当于自身体积0.04％～0.06％的收缩，当收缩产生的拉应力超过泥凝土的抗拉强度时就会产生裂缝，这些裂缝的存在和不断扩展又会导致渗漏、腐蚀破坏，因而影响了混凝土耐久性。

膨胀剂的作用在于混凝土凝结硬化的初期1～14d龄期内产生一定的体积膨胀，用以补偿混凝土收缩。用膨胀剂产生的自应力来抵消收缩应力，从而保持混凝土的体积稳定性。

膨胀应是一种混凝土防裂、密实的好材料。特别是对大体积混凝土由于体积大，收缩应力也大，混凝土水化放热造成的温差冷缩严重，因此考虑用化学方法来补偿收缩也是十分必要的。如大型基础后浇带、混凝土构件补强、设备基础二次灌浆、地脚螺栓固定、梁柱接点浇筑以及钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、预填集料混凝土、高速公路、机场跑道、桥梁等。

混凝土自防水

许多混凝土构筑物有防水、防渗要求，除采取混凝土外部的防水处理外，混凝土的结构自防水也是非常重要的。膨胀剂常常用来做混凝土结构自防水材料。如用于地下防水工程、地下室、地下建筑混凝土工程、地铁、蓄水池、游泳池、屋面防水工程等。地下防水工程地下室游泳池屋面防水工程

自应力混凝土

混凝土在拌入膨胀剂后，除补偿自身收缩外．在限制条件下还保留一部分的膨胀能力形成自应力混凝土。其自应力值在0.7～7N／mm2。也就是说混凝土还具有在一定时期内形成膨胀预应力。自应力混凝土可用于有压容器、水池、自应力管道、桥梁、预应力钢筋混凝土、预应力混凝土以及需要预应力的各种混凝土结构。

自应力管道桥梁养护条件对掺膨胀剂的混凝土非常重要

膨胀剂的膨胀作用主要发生在混凝土浇筑的初期，一般在14d以后其膨胀率就趋于稳定。达时也是水泥水化的重要阶段，两者之间就有“争水”现象。如果养护不好就有可能出现：或者由于硫铝酸钙水化不充分形不成足够的膨胀值，或者膨胀速率大于水泥水化速度而影响了强度的发展甚至膨胀力被尚有塑性的混凝土“吸收”。

一般掺有膨胀剂混凝土必须加强养护，在浇筑后的7～14d必须采取湿养护。曾有一些施工单位提出“不掺膨胀剂还好，一掺反而有裂，实际上掺膨胀剂防止裂缝不是万能的。必须与诸多条件配合起来才能实效。其中养护不好是在施工中最容易出现的问题，尤其是在炎热或者干燥的天气。

(八)加气剂以化学反应的方法引入大量封闭气泡，用以调节混凝土的含气量和表观密度，也可以用来生产轻混凝土。(九)絮凝剂

絮凝剂主要用以提高混凝土的粘聚性和保水性，使混凝土即使受到水的冲刷，水泥和集料也不离析分散。因此，这种混凝土又称为抗冲刷混凝土或水下不分散混凝土，适用于水下施工。

加气混凝土用铝粉木质纤维素(十)减缩剂减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张力，从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。另一方面，减缩剂增强了水分子在凝胶体中的吸附作用，进一步减小混凝土的最终收缩值。特别是对减小混凝土的自收缩具有很强的针对性。(十一)、养护剂养护剂又称混凝土养生液，其主要作用是涂敷于混凝土表面，形成一层致密的薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，防止水分蒸发，使混凝土利用自身水分最大限度地完成水化的外加剂。

减缩剂乳液类混凝土养护剂应用(十二)、阻锈剂

阻锈剂是指能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。(十三)、泵送剂（PA）

能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂称为泵送剂。所谓泵送性，是指混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、塑性良好的性能。

(十四)脱模剂用于减小混凝土与模板粘着力，易于使二者脱离而不损坏混凝土或渗入混凝土内的外加剂。

常用的外加剂掺用方法

同掺法

即粉状外加剂与混凝土集料混合在一起，一同加水搅拌，液体外加剂则加入拌合水中共同进入搅拌机。同掺法使混凝土在一开始水化时就有外加剂介入，立即被吸附到水泥表面，从而迅速降低了液相中的浓度。

后掺法(滞水法)

在混凝土加水搅拌了一段时间后，再加入外加剂进一步搅拌，即水泥水化反应进行了一段时间后，外加剂才介入水化反应，从而保持了混凝土液相中的外加剂浓度不会很快降低。

多次加入法

在混凝土搅拌过程中，把外加剂分几次加入混凝土拌合物中，这种方法对减小拌合物的坍落度损失效果很好。在相同的条件下，后掺法、分次加入法都可以降低外加剂的掺量。有试验表明后掺法可以降低外加剂掺量30％～40％，特别是对水泥矿物中C3A及C4AF含量高的水泥。

给我一片蓝天，我就展翅飞翔。。。。。。Ifyougivemeabluesky,Icanflyhigher......谢谢！Thanks!陕西铁路工程职业技术学院现代混凝土试验与检测项目二

任务3粉煤灰密度试验土木工程检测技术专业教学资源库01020304【依据规范】【试验仪器及材料】目录CONTENTS【试验方法】【数据评定】依据规范01依据GB/T1596-2017规定，粉煤灰密度测定，按GB/T208执行。试验仪器及材料02

孔径0.90mm1、方孔筛控制温度110±5℃2、烘箱3、干燥器感量0.01g。4、电子天平

容量300mL，精度0.1mL5、李氏瓶恒温范围20±1℃6、恒温水浴及温度计（一）试验仪器：1、粉煤灰过0.90mm筛，烘干、冷却。取样质量60g,精确至0.01g.…（二）试验材料:2、无水煤油试验材料:试验过程03试验原理：液体介质：采用无水煤油或不予粉煤灰反应的其他液体。将一定质量的粉煤灰，倒入装有足够量液体介质的李氏瓶内，液体的体积可以充分浸润粉煤灰颗粒。根据阿基米德定律，粉煤灰颗粒的体积等于它所排开的液体的体积，从而算出粉煤灰单位体积的质量即为密度。6、恒温读数再次把装有煤油和粉煤灰的李氏瓶恒温读数。）4、恒温读数把装有煤油的李氏瓶，放入恒温水浴中恒温读数。）5、给装有煤油的李氏瓶中装入粉煤灰1、试验准备准备和检查试验仪器能否满足要求3、装无水煤油将无水煤油装入李氏瓶中。2、材料准备和称量按规范要求准备材料，取样。7、清洗、整理仪器按6S管理要求清洗、整理试验仪器。第一步：准备检查仪器。1、按规范要求准备好仪器；2、按规范要求确定各仪器的量程、精度是否能满足要求：方孔筛：孔径0.90mm；干燥器：密封是否良好；电子天平：感量0.01g；李氏瓶：最小刻度0.1mL；温度计：分度值不大于0.1℃。第二步：材料准备和称量1、取粉煤灰试样，过0.90mm方孔筛；方孔筛2、放入烘箱中在110±5℃下烘干1h；

烘箱第二步：材料准备和称量3、将烘干后粉煤灰，放入干燥器中冷却至恒温；4、称取烘干冷却后的粉煤灰试样m=60g，精确至0.01g，备用；

干燥器

天平第三步：装无水煤油、恒温5、将无水煤油注入李氏瓶中，至“0～1”mL刻线之间；6、盖上瓶塞，放入恒温水浴中，使刻度部分浸入水中，调节温度至20±1℃，恒温时间t=30min，恒温结束后，读取煤油体积，记录数据V1；

李氏瓶

恒温水浴1mL0mL第四步：装粉煤灰7、从恒温水槽中取出李氏瓶，用滤纸将细长颈内没有煤油的部分仔细擦干净；再将60克粉煤灰装入恒温后有煤油的李氏瓶中，使液面上升至18mL～24mL刻线之间；24mL18mL第四步：装粉煤灰24mL18mL嗨！你遇到问题了吗？第四步：装粉煤灰小丽：我的60g粉煤灰还没装完，液面已经快到24mL处，再装就超过了！小明：我的60g粉煤灰埋头装完后，液面超过了24mL，已经没法读数，要溢出来了！第四步：装粉煤灰小丽的问题：60g粉煤灰还没装完，液面已经快到24mL处，再装就超过了。——解决办法：用减量法称取剩余的粉煤灰质量，二者之差即为装入李氏瓶的粉煤灰质量,即试样质量m。小明的问题：60g粉煤灰埋头装完后，液面超过了24mL刻线，已经没法读数。——解决办法：倒出重新做试验。第五步：恒温、读数8、装完粉煤灰后，反复摇动（也可用磁力搅拌或超声波震动等），直至没有气泡，盖上瓶塞，再次放入恒温水浴中，使刻度部分浸入水中，调节温度至20±1℃，恒温时间t=30min，恒温结束后，读取煤油体积，记录数据V2；注：第一次恒温读数和第二次恒温读数，恒温水槽温差不大于0.2℃.数据评定04密度密度按下式计算，精确至0.01g/cm3。试验结果取两次测定结果的平均值，两次测定之差不大于0.02g/cm3。注：粉煤灰试样质量m不一定是60g，用减量法确定。注意事项？数据评定方法？试验过程？依据规范？试验原理？试样要求及质量？课后小结

THEEND陕西铁路工程职业技术学院现代混凝土试验与检测项目二

任务3粉煤灰需水量比试验土木工程检测技术专业教学资源库01020304【参考规范】【试验仪器及材料】目录CONTENTS【试验过程】【数据评定】依据规范01规范一12014测定试验胶砂和对比胶砂的流动度，二者达到规定流动度范围时的加水量之比，为粉煤灰的需水量之比。方法原理3规范二22014胶砂搅拌依据GB/T17671中进行。胶砂搅拌4试验仪器及材料02电子天平量程大于等于1Kg，感量小于等于1g。搅拌机GB/T17671中规定的行星式水泥胶砂搅拌机跳桌符合GB/T2419规定卡尺量程不小于300mm，分度值不大于0.5mm.主要仪器设备：1、水泥试验材料：依据规范GB/T1596-2017：符合GSB14-1510规定，或符合175规定的等级42.5规定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。依据规范GB/T18736-2017：采用GB8076-2008附录A中规定的基准水泥。2、标准砂试验材料：符合GB/T17671-1999中规定的ISO标准砂，粒径0.5mm-1.0mm，中砂。3、水试验材料：洁净的淡水：自来水或蒸馏水。1、水泥、粉煤灰用量试验材料用量：试验胶砂水泥与粉煤灰按7：3混合。胶砂中胶凝材料与标准砂按1：3用量。2、标砂用量试验材料用量：标准砂与胶凝材料按3：1用量。3、水用量试验材料用量：依据规范GB/T1596-2017：对比胶砂用水量为125ml，对比胶砂流动度必须在145-155mm范围内，试验胶砂流动度达到对比胶砂流动度的±2mm，此时为加水量。依据规范GB/T18736-2017：对比胶砂用水量为225ml，试验胶砂流动度达到对比胶砂流动度的±5mm，此时为加水量。试验过程036、整理仪器，6S管理试验完成，清洗仪器，并按6S要求管理。4、测对比胶砂流动度按照规范GB/T2419-2005规定，检测胶砂流动度，并正确测量。5、依据3和4步骤，测定试验胶砂流动度试验胶砂按上面3搅拌及4步测定流动度。1、检查准备仪器准备试验所需仪器，并检查电子天平能否满足量程、精度要求，检查搅拌机、跳桌能否正常运转。3、搅拌对比胶砂依据规范17671正确搅拌胶砂。2、称量材料根据规范正确选取、准备材料，并称量。，数据评定04需水量比计算：X=依据规范GB/T1596-2017：—m-试验胶砂流动度达到对比胶砂流动度±2mm时的用水量—125对比胶砂用水量—m-试验胶砂流动度达到对比胶砂流动度±5mm时的用水量—225对比胶砂用水量依据规范GB/T18736-2017：需水量比计算：X=课后思考：依据规范GB/T1596-2017：对比胶砂用水量为125mm时，胶砂流动度一定会达到145-155mm吗？THEEND现代混凝土试验与检测项目三

任务1狄仁杰断案新篇——泵送混凝土堵管分析01发展历史目录CONTENTS发展趋势02诞生了石棉纤维混凝土的第一项专利申请美国正式提出高性能混凝土发明了波特兰水泥英国人阿斯普丁（J.Aspdin）法国人朗波特(Lambot)发明了用钢筋加强混凝土发表了著名的计算混凝土强度的水灰比理论美国人艾布拉姆斯(D.A.Abrams)

现代混凝土发展大事记1824年1850年1918年1902年1960年前后19世纪30年代1990年5月

1928年（法国佛列西涅(E.Freyssinet)发明了预应力钢筋混凝土硅灰70年代末挪威O.E.Gjorv各种混凝土外加剂不断涌现减水剂的发明被公认为第三次技术飞跃粉煤灰替代部分水泥美国R.E.Davis1923年左右引入钢纤维1950年耐碱玻璃纤维之后聚合物纤维高炉矿渣1942年德国R.Grunt高性能混凝土推广应用形成了以高性能混凝土为代表的现代混凝土体系

其后20年丹麦在1998年首先提出了绿色混凝土的概念我国吴中伟院士1998年提出了绿色高性能混凝土罗马万神殿公元128年罗马帝国时期建造圆形壁厚：6.1m;穹顶的直径：43.3m高：21.6m组成：石灰+砂子+火山灰英国爱迪斯顿灯塔1779年

约翰斯米顿煅烧石灰石1.水泥混凝土材料的发展在历史上可以追溯到很古老的年代。2.波特兰水泥，使混凝土胶结材料发生了质的变化。粘土铁矿石CaOAl2O3SiO2Fe2O3Fe2O3石灰石此后混凝土生产技术迅速发展，用量巨增，使用范围日益扩大。波特兰水泥的生产材料石膏水泥生料熟料混合材粉磨煅烧粉磨1450℃1860-1960年间大量的工业与民用建筑中低等级居多，耐久性行为不好3.钢筋加强混凝土，弥补了混凝土抗拉及抗折强度低的缺陷。

预应力钢筋混凝土，使混凝土技术出现了一次飞跃。为大跨度桥梁等结构物中的应用开辟了新的途径。钢筋和预应力的使用均改善了混凝土构件的性能，但并没有提升混凝土材料自身的性能。4.引入纤维材料提升混凝土基体抗拉强度与断裂能，将混凝土的研究与应用推向了一个新高度。石棉纤维耐热、不燃、耐水、耐酸、耐化学腐蚀，有致癌性钢纤维合成纤维掺入纤维的混凝土合成粗纤维镀铜钢纤维钢纤维10μm硅灰10μm粉煤灰5.矿物外加剂(如矿渣、粉煤灰)被引入混凝土是混凝土技术发展的又一个重要里程碑。矿物外加剂通常是工业废渣。硅灰：冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅蒸气氧化后的粉体材料。粉煤灰：电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。泵送混凝土、流态自密实混凝土等都与高效减水剂的研制成功与应用有关。6.减水剂的发明降低了混凝土用水量且同时增大了混凝土工作性，被公认为是混凝土领域的第三次技术飞跃。自密实混凝土泵送混凝土7.

形成了以高性能混凝土为代表的现代混凝土体系。《高性能混凝土应用技术指南》高性能混凝土定义为：以建设工程设计、施工和使用对混凝土性能特定要求为总体目标选用优质常规原材料，合理掺加化学外加剂和矿物外加剂采用较低水胶比并优化配合比通过预拌和绿色生产方式以及严格的施工措施具有优异的拌合物性能、力学性能、耐久性能和长期性能的混凝土。2001年青藏铁路1994年三峡大坝1999年田湾核电站开工2008年京沪高铁开工01发展历史目录CONTENTS发展趋势021.

发展适用于不同品质、组成等特性的机制砂高性能化学外加剂。机制砂岩石破碎建筑废料矿山尾矿机制砂占砂石使用总量比例已超过50%机制砂级配不良，粒形不规整，石粉与黏土含量波动较大不同矿物组成的机制砂，聚合物超塑化剂的吸附特性不同如何科学的生产、使用机制砂？2.常规原材料、常规工艺的超高性能（

Ultra-HighPerformanceConcreteUHPC）混凝土制备技术。改变传统混凝土的组成或添加特殊功能型组分，利用传统或特殊工艺可以制备出具有特殊功能的多功能混凝土。高流动超高强度超高韧性高耐久超高性能混凝土典型特征传统UHPC的制备工艺较为复杂，需要高温甚至高压成型与养护，苛刻的工艺和较高的成本限制了UHPC在实际工程中的应用。近年来基础设施逐步扩展到西部盐湖与盐渍土、北方冻融与除冰盐、南部海洋高温、高盐与高湿的严酷环境，对钢筋混凝土的服役性能提出了更高的要求。现有实验室模拟评价方法为人工加速手段，不能真正模拟实际工程中多因素环境耦合的劣化条件。3.提升混凝土耐久性技术，完善耐久性评价方法。实验室人工加速老化结果实际户外暴露结果建立相关性“绿色混凝土”是一种具有工程应用所需的流变性能、荷载能力、体积稳定性和耐久性，在制备和服役过程中具有节约资源和能源，保护环境和生态能力的建筑材料”。原材料制备生产施工服役拆除再生混凝土全生命周期分析

我国的建材环保认证和绿色认证4.使用全生命周期分析方法来表征混凝土的绿色度。欧美等国家采用全生命周期分析（LCA，LifeCycleAnalysis）。THEEND现代混凝土试验与检测减水剂取样方法及数量上篇01020304【依据规范】【取样方法】目录CONTENTS【取样数量】【工程案例】依据规范1取样批量2

生产厂应根据产量和生产设备条件，将产品分批编号。掺量不小于1%同品种的外加剂每一批号为100t；掺量小于1%的外加剂每一批号为50t，不足100t或50t的也应按一个批量计，同一批号的产品应混合均匀。取样方法3

取样方法应符合标准要求，取样数量应满足试验检测需要，同时考虑留样数量要求。取样时填写《样品取样单》，取样人应在取样单上签字，如有见证人应同时签字。

取样方法3样品名称混凝土外加剂规格型号SDHQ-HPWR-S聚羧酸高性能减水剂（标准型）批号/编号批号：20210211-B生产厂家/产地/取样地点山东华泉新型建材有限公司，中铁十局集团有限公司莱荣铁路ZQSG-4项目部一分部1号拌合站1、2、3号罐取样数量

代表数量30.82t(批号：20210211-B)工程部位/用途礼格庄隧道：初期支护、衬砌、涵洞、路基工程、CFG桩、螺纹桩、挡墙进场日期2021-4-8取样日期2021-4-8取样人/见证人

备注取样方法3试验室名称：

序号样品名称规格型号批号/编号生产厂家/产地/取样地点代表数量（t)工程部位/用途进场日期取样日期取样人样品编号备注1混凝土外加剂SDHQ-HPWR-S聚羧酸高性能减水剂（标准型）批号：20210211-B山东华泉新型建材有限公司，中铁十局集团有限公司莱荣铁路ZQSG-4项目部一分部1号拌合站1、2、3号罐30.82(批号：20210211-B)礼格庄隧道：初期支护、衬砌、涵洞、路基工程、CFG桩、螺纹桩、挡墙2021-4-82021-4-8

JL-LRZQSG-4-WJJ-2021-0007-0

2

3

4

5

样品取样登记表

取样结束后，应填写《样品取样登记表》取样单应于试验检测原始记录、试验报告单一并存档。4样品分类A在一次生产产品时所所取得的一个试样点样B三个或更多的点样等量混合均匀而取得的试样混合样注：取样时应在多袋或多桶中抽取规定数量的试样;在桶中取液体试样时,应将桶中试样摇均匀后抽取。4样品分类A在一次生产产品时所所取得的一个试样点样B三个或更多的点样等量混合均匀而取得的试样混合样注：取样时应在多袋或多桶中抽取规定数量的试样;在桶中取液体试样时,应将桶中试样摇均匀后抽取。5取样数量每一检验批不少于0.2t水泥所需用的外加剂量。6试样数量试样数量：每一批号取样应充分混合均匀分为两等分。一份，做试验。——试样数量一份，密封保存半年，以备有疑问时，提交国家指定的检验机关进行复验或仲裁。某减水剂出厂掺量为1.5%。请大家（1）确定该减水剂的取样批量。（2）确定取样数量。（3）确定试样用量。7案例解答：（1）依据掺量1.5%。根据规范规定，掺量不小于1%同品种的外加剂每一批号为100t。即该减水剂的取样批量为100t。（2）确定取样数量。依据规范规定，每一检验批取样数量不少于0.2t水泥所需用的外加剂量：

1000*0.2*1.5%=3Kg（3）确定试样用量依据规范规定，每一批号取样量应充分混合均匀分为两等分：3/2=1.5KgTHEEND粉煤灰基础知识认知粉煤灰基础知识认知课前任务粉煤灰的来源是？粉煤灰基础知识认知电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰,粉煤灰是粉尘状的燃煤固体废弃物。近十多年来,在我国电力工业迅速发展,燃煤发电机组已占装机总容量的75%以上,燃煤发电机组容量、燃煤消耗量及灰渣产生量均居世界第一。干排灰湿排灰二、粉煤灰的分类

1.按煤种分为F类和C类。F类由无烟煤和烟煤煅烧收集的粉煤灰。C类由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙一般大于10%。一般常用的粉煤灰为F类。

从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。粉煤灰基础知识认知二、粉煤灰的分类

2.按国标规定粉煤灰的质量等级分为I、II、III类。

粉煤灰基础知识认知三、粉煤灰