混凝土优化降本技术

报告大纲目录

传统混凝土水泥＋砂＋石＋水施工困难力学性能差缺陷多流动性差水泥用量大耐久性环保性功能性现代混凝土化学外加剂减少水泥流动性增大施工难度力学性能提高缺陷减少收缩，开裂第六组分新型现代混凝土高性能智能化水泥流动性增大施工难度力学性能提高缺陷现代社会对混凝土的要求一个中心：优质降本两个基本点：优配材料调控构造三大体系优化：优化胶凝材料体系、优化骨料体系、优化孔隙体系四项抓手降本：胶凝材料、骨料、化学外加剂、配合比设计混凝土基本性能：强度、和易性混凝土构造组成：水泥石+骨料+孔隙混凝土原材料：水泥、矿物外加剂、骨料、化学外加剂、水、空气

第一代高效减水剂改性木质磺酸素

经济性(木材加工副产品)其内在的缺陷限制:减水率不够高在高掺量时凝结时间过长含气量高由于木材来源的复杂性其性能可预测性不好第二代高效减水剂第三代高效减水剂聚羧酸(PC)/氧化烯烃结枝(EOPO)共聚物设计的产品

主链，支链长度，分子量大小，单体，聚合度

更高的减水率，可达40%。低掺量：线性掺量～减水率关系较小的坍落度损失；中性凝结时间不同系列的减水剂作用机理梳状三维相斥作用双电层作用耐久性环保性高性能智能化现代社会对混凝土的要求功能性第六组分改善型功能型智能型混凝土第六组分的聚类和作用混凝土第六组分的作用和意义混凝土第六组分聚类降低混凝土成本和碳排放量改善微观结构和宏观性能混凝土高性能化赋予特殊功能甚至智能A、矿物外加剂定义（1）单一或复合的天然矿物或人造矿物材料；（2）经机械磨细的粉末；（3）可改善砂浆或混凝土性能；B、矿物外加剂分类矿渣微粉、粉煤灰、沸石粉、硅灰、复合矿物外加剂C、用途：辅助胶凝材料（1）水泥混合材；（2）混凝土、砂浆辅助胶凝材料；（3）建筑功能外加剂；

1、矿物外加剂定义、分类与用途2、矿物外加剂研究与应用进展（1)矿物外加剂发展三步曲：

掺合料——矿物外加剂——功能矿物外加剂（降低成本）

（改善性能）

（赋予功能）优化设计混凝土胶凝材料总量、组成与配合比胶凝材料复合胶凝效应配伍优化胶凝材料体系颗粒群级配优化矿物外加剂与化学外加剂复合效应（一）复合胶凝效应及其效能水泥—矿物外加剂复合胶凝材料体系复合胶凝效应理论物理过程化学过程物理化学过程微集料填充效应颗粒群形状因子效应诱导激活效应表面微晶化效应界面耦合效应宏观性能力学性能渗透性能尺寸稳定性微观结构微细观理化过程微细观理化过程微集料效应EE1E2诱导离子或分子介稳态复合体系活化的介稳态复合体系诱导激活效应介稳复合体系水化产物晶核相结晶表面微晶化效应复合胶凝效应之效能1、改善硬化混凝土力学性能（1）微集料效应：（2）诱导激活效应；（3)表面微晶化效应2、改善新拌混凝土流变性（1）辅助减水：

1)微集料级配效应；2)颗粒群形状因子效应；3)改善流变学参数（2）改善坍落度损失：1)微粉高比表面积保水效应;2)水化产物形态与分布；1、水泥品种优选原则三优先原则优先选用纯硅酸盐水泥优先选用高强度等级水泥优先选用富余标号高的水泥三不宜原则不宜用立窑水泥不宜用C3A高水泥不宜用超细磨水泥（二）复合胶凝材料体系优化配伍通用水泥品种C30混凝土优选高等级强度水泥案例等级水泥矿粉粉煤灰PO42.52208050PO52.51808080配伍设计原则——异类组合配伍、双掺优于单掺高铝中硅类——低钙粉煤灰、偏高岭土、烧煤矸石高钙类——矿渣微粉、高钙粉煤灰、钢渣高硅类——硅灰、稻壳灰配伍设计内容水泥—矿物外加剂复合胶凝体系优化配伍；胶凝材料体系颗粒群级配配伍复合胶凝效应效能与配伍组分比例

2、矿物外加剂配伍设计矿物外加剂复合配伍案例28d强度提高5-10%，塌落度损失改善配合比PO42.5矿粉粉煤灰C30-127090C30-22205080诱导激活效应高钙类玻璃相与高铝中硅玻璃相复合体系的诱导活化水解玻璃相溶液Ca2+SiO44-SO4-AFt结晶EE1E2矿渣—粉煤灰复合胶凝效应29粉煤灰水化7d表面已有一层水化产物矿渣水化7d水化产物与水泥石融为一体水化产物显微形貌

优化匹配量身定制分掺降耗调控气泡（一）化学外加剂优化匹配降本方案

兼容性评判：

坍落度损失离析和泌水

兼容性差原因及其对策：可溶性硫酸盐少：补充硫酸钠等可溶性硫酸盐低碱水泥：调整可溶性碱量为0.4%—0.6％。

590mm化学外加剂与胶凝材料兼容性调控C10-C30泵送剂

减水率8～14%

木质素磺酸盐系为主，

单价：1000—1800元/吨

C35-C50高效减水剂

减水率15～18%

萘系、脂肪酸系为主，

单价：1500—2500元/吨C50-C80高效减水剂

减水率25～40%

聚羧酸系，单价：3000—5000元/吨优化匹配外加剂可降低外加剂费用10%—20%强度等级与外加剂优化匹配降本方案化学外加剂主要组分与作用

产品：泵送剂减水率15～17%，掺量1.0%

原材料与价格：改性木纳M14000元/吨孔结构调控剂AE9500元/吨葡萄糖酸钠Sug5500元/吨高效减水剂Sn5000元/吨配方：M1SnAESugWater1462276

成本：1150元/吨市售价格1900-2000元/吨

适用范围：C10-C4039复配外加剂降本案例

孔结构调控剂机理

适宜掺量范围，提高混凝土有效含气量2%~3%调控制气泡尺寸级配，使其各自在混凝土运输、泵送、浇捣和硬化各阶段发挥作用；与减水剂复合使用，改善其减水效果；

孔结构调控剂效能混凝土和易性明显改善，外加剂减水率提高20%。改善混凝土塌落度损失，节约减水剂用量。混凝土容重降低2%~3%，节省材料，降低混凝土成本。改善混凝土泌水性和泵送性，降低设备磨损。应用优化混凝土孔结构降本案例

某年产30万方混凝土公司

使用孔结构调控外加剂每年原材料盘盈100多万元，泵车泵阀使用寿命延长1倍。

适用于骨料含泥量较高、粉煤灰品质比较差的情况

（1）外加剂1+水

（2）外加剂2

外加剂分掺法可降低外加剂费用10%—20%混凝土

骨料占混凝土质量70-80%调控骨料颗粒群参数利用废渣资源降本和免税应用机制砂降本自紧密堆积与骨料级配优化区域适用于天然细骨料匮乏、细骨料有害杂质高的情况①有机杂质：妨碍水泥水化、影响强度；

吸附外加剂，影响和易性；②泥、泥块：降低界面粘结，增加用水量，影响强度；

吸附外加剂，影响和易性；有害杂质的危害性机制砂特性优点1、价格比天然砂低许多；2、质量稳定，有害杂质少；3、同水胶比混凝土强度高于天然砂；

缺点1、颗粒形貌不如天然砂，混凝土流动性不及天然砂；2、石粉含量高，需水量比较高；1、根据机制砂特质调整混凝土配合比适当提高砂率适当提高浆体体积2、配制机制砂专用外加剂采用高效减水剂复合使用孔结构调节剂50机制砂优化降本案例人工砂河砂（含泥5%）外加剂C30-1100%20元/m3C30-250%50%15元/m3外加剂成本降低25%

28d强度提高20%再生骨料特性优点1、价格比天然粗骨料低许多，混凝土可免税；2、残存水泥尚存活性，骨料-水泥石界面粘结强度高；3、同水胶比混凝土强度高于天然粗骨料。缺点1、砂浆孔隙吸水，导致需水量比较高；2、建筑垃圾来源复杂、质量不稳定。1、根据再生粗骨料特质调整混凝土配合比根据有效水胶比放大用水量2、配制再生粗骨料混凝土专用外加剂采用高效减水剂复合使用孔结构调节剂和调凝剂应用磁化水效应改善混凝土强度或和易性用磁化水拌制混凝土不需添加任何化学物质，不产生环境污染，只需把磁化器并入搅拌机的供水管道，操作简单，设备费用低廉。（一）磁化水作用机理1.磁化水:一定流速的水通过磁场（磁化器），由于切割磁力线使水的性质发生微观改变，简称为磁化水。

2．磁水器能制备磁化水的装置称为磁水器。按磁场形式的方式可将磁水器分为永磁式和电磁式两种；按磁场位置又可将磁水器分为内磁式和外磁式两种。（一）磁化水作用机理3．磁化水特性水分子是极性分子，分子间存在一种电性吸引力，在普通水中，这种电性吸引力使单个水分子首位相接形成多分子的综合体分子团。当水流过磁场时，由于洛仑兹力使极性分子组成的分子团破裂变成单个分子。这些单分子重新整齐排列，增强了水分子间的电性吸引力，提高了水的活性。（一）磁化水作用机理

（1）加速水泥水化进程：

磁化水极性增强，吸附性能增大以及使离子水合作用增强，显著加速水泥水化速度，H＋和OH－的生成加快，促使水泥水化的诱导期缩短。另外磁化水还有促进凝聚和结晶作用。使Ca2＋和OH－离子生成Ca(OH)2加快，水化接触点增多，C—S—H凝胶与Ca(OH)2含量增多，Ca(OH)2尺寸减小，尤其是早期更加明显。4.磁化水对混凝土作用机理（2）改善水泥石孔结构：

由于磁化水增大了水泥水化速度和细化了水化产物晶体尺寸，孔结构特征得到改善，粗大孔和毛细孔减少，过渡孔增加，＜500Å的累计孔径增加，使得水泥石结构均匀密实，从而有利于磁化水混凝土宏观物理，力学性能如强度、抗渗、抗冻等方面的提高。

（3）改善界面过渡区结构：

水经磁化后，极性增强，加速了水化作用，Ca(OH)2析出加快，使浆一集界面上的Ca(OH)2结晶细化，减少了孔隙，强化了界面结构，使界面谷区显微硬度值增大，界面结构得到显著改善。

（二）磁化水应用效能混凝土和易性改善，单位用水量减少约10公斤。混凝土塌落度损失降低混凝土强度提高10%～30%降低水泥用量，节约成本。

应用磁化水化案例之一

使用磁化水每方混凝土减水8-10公斤，混凝土塌落度损失改善。应用磁化水化案例之二六、混凝土配合比优化设计

（一）传统混凝土配合比设计方法分析（二）现代混凝土配合比设计基本概念（1）现代混凝土配合比设计内容胶凝材料体系设计浆体体系设计化学外加剂体系设计骨料体系设计混凝土配合比设计科学性：以现代混凝土科学理论为核心水灰比强度理论矿物外加剂复合胶凝效应化学外加剂作用机理主动性：外延至原材料体系优化设计胶凝材料复合体系配伍设计；化学外加剂优化设计；直观性：混凝土构造系统直观设计浆体体系设计；骨料体系设计实用性：有效地解决生产实际问题

引入量化的、可操作的控制参量

（2）现代混凝土配合比设计方法特点（三）现代混凝土配合比优化方法（1）胶凝材料体系设计

设计依据：混凝土强度等级胶凝材料颗粒群参数耐久性参数设计参数：水泥品种和强度等级；矿物外加剂种类与品质等级胶凝材料总量矿物外加剂配伍控制参量：胶凝材料总量：320-550kg/m3

矿物外加剂比例：20-60%

设计依据：混凝土强度等级和易性