第5章 水泥混凝土及砂浆的检测与应用3（课件）- 《建筑材料》同步教学（中国水利水电出版社）

第5章 水泥混凝土及砂浆的检测与应用 一、拌合用水的技术质量要求 混凝土拌合和养护用水按水源不同分为饮用水、地表水、地下水和经适当处理的工业用水。 拌制和养护混凝土宜采用饮用水，当采用其它来源水时，应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63—1989）的规定。 二、外加剂 定义 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。 二、外加剂 按主要功能的分类 （1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 （2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 （3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 （4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 二、外加剂 （一）、减水剂 混凝土减水剂是种在保持混凝土拌合物坍落度相同条件下，能减少拌合用水量的外加剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。 二、外加剂 1.减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成，可以降低表面能； 掺入减水剂前： 当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝状结构，水的作用不能充分发挥； 二、外加剂 絮凝状结构 二、外加剂 掺入减水剂后： 表面活性剂在水泥颗粒表面作定向排列使水泥颗粒表面带有同种电荷，这种排斥力远远大于水泥颗粒之间的分子引力，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高，这是减水剂分子吸附产生的分散作用。 二、外加剂 表面活性剂的极性基与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。 减水剂在水泥颗粒表面的吸附，使水泥颗粒表面能较低且带有相同电荷而相互电斥，导致水泥颗粒在液相中分散，絮凝结构中被水泥颗粒包围的水被释放出来，这就是减水剂的作用机理。 二、外加剂 2.减水剂的作用效果 （1）在保持一定和易性时，减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量5％～25％（普通型5％～15％，高效型10％～30％）。 （2）在不减少单位用水量情况下，提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100～200mm。 二、外加剂 2.减水剂的作用效果 （3）在保持一定强度时，节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥5％～20％。 （4）改善混凝土拌合物的可泵性及其他物理力学性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。 二、外加剂 3.常用的减水剂 （1） 木质素系减水剂（M型） 木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.2～0.3％，减水率10％左右。 对混凝土有缓凝作用，一般缓凝１～３ｈ。 二、外加剂 （2）萘系减水剂 高效减水剂，其主要成分为β一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ⅰ型等。 萘系减水剂适宜掺量为0.5％～1.0％，其减水率较大，为10％～25%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温０℃以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。 二、外加剂 （3）水溶性树脂类减水剂 为水溶性树脂，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，为阴离子表面活性剂。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。 SM适宜掺量为0.5％～2.0％，减水率达20％～27％。 二、外加剂 （4）糖蜜类减水剂 普通减水剂。它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等。 适宜掺量0.2％～0.3％，减水率10％左右，属缓凝减水剂。 二、外加剂 （二）、早强剂 作用机理 氯盐类的作用机理有二：其一是CaCl2对水泥水化起催化作用，促使Ca(OH)2浓度降低，加速C3S的水化;其二是钙离子吸附于CSH表面，生成复合水化硅酸盐，同时在石膏存在下与C3A作用生成水化氯铝酸盐，此外，CaCl2还增强水化硅酸钙缩聚过程。甲酸钙已被公认为较好CaCl2替代物。 硫酸盐类的作用机理：在水泥硬化时，硫酸盐很快与Ca(OH)2作用生成石膏和碱，新生成的细粒二水石膏比生产水泥加入石膏更迅速发生反应生成AFt，同时这种反应也能加快C3S的水化。 二、外加剂 （三）、缓凝剂 作用机理 大多数无机缓凝剂是以水泥水化产物生成复盐，沉淀于水泥颗粒表面，抑制水泥的水化。 多数有机缓凝剂缓凝机理 它们均有表面活性，在固—液界面上产生吸附，改变固体粒子表面性质； 由于亲水基团吸附大量水形成较厚的水膜层，使晶体间相互接触受到屏蔽，改变了结构形成过程； 通过某些官能团与游离钙离子生成难溶性的钙盐吸附在矿物颗粒表面，抑制水泥水化。 二、外加剂 （四）、速凝剂 作用机理 硫铝酸盐系膨胀剂： 是由于自身组成中的无水硫铝酸钙或参与水泥矿物水化或与水泥水化产物反应，生成AFt，造成固相体积增加而引起表观体积膨胀。 石灰系膨胀剂： 主要有CaO晶体水化生成Ca(OH)2晶体，体积增加所致。 铁粉系膨胀剂： 是由于铁粉中的Fe和氧化剂作用生成Fe2O3，并在碱性环境中生成胶状的Fe(OH)3而产生膨胀效应。 二、外加剂 （五）、膨胀剂 作用机理 硫铝酸盐系膨胀剂： 是由于自身组成中的无水硫铝酸钙或参与水泥矿物水化或与水泥水化产物反应，生成AFt，造成固相体积增加而引起表观体积膨胀。 石灰系膨胀剂： 主要有CaO晶体水化生成Ca(OH)2晶体，体积增加所致。 铁粉系膨胀剂： 是由于铁粉中的Fe和氧化剂作用生成Fe2O3，并在碱性环境中生成胶状的Fe(OH)3而产生膨胀效应。 二、外加剂 （六）、引气剂 定义 它是一种在混凝土搅拌过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭微小气泡，起到改善混凝土和易性以提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂。 作用机理 引气剂属表面活性剂，其界面活性作用与减水剂相似，区别在于引气剂的界面活性主要发生在气—液界面上，而不是液—固界面上。 二、外加剂 对混凝土质量的影响： 可改善拌合物和易性，增加可塑性，减少单位用水量。每提高含气量1%，能减少单位用水量3%。 减少离析、泌水现象，提高抗渗性。 提高抗腐蚀性和耐久性。 含气量每提高1%，抗压强度下降3~5%，抗折强度2~3%。 干缩增大，但若同时减少用水量，对干缩影响不会太大。 钢筋与混凝土黏结强度有所下降。含气量4%时，对垂直方向的钢筋黏结强度下降10~15%，对水平方向稍有下降。 $$