混凝土外加剂与水泥的相容性及其对砼性能的影响分析课件.ppt
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- 混凝土 外加 水泥 相容性 及其 性能 影响 分析 课件
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1、混凝土外加剂与水泥的相容性混凝土外加剂与水泥的相容性及其对砼性能的影响及其对砼性能的影响主讲人:杨耀辉主讲人:杨耀辉 外加剂与水泥外加剂与水泥的相容性的相容性 l 相容性(compatibility) 是指共混物各组分彼此相互容纳,形成宏观均匀材料的能力。混凝土混凝土外加剂对混凝外加剂对混凝土性能的影响土性能的影响 l 工作性能l 力学性能 l 其他性能一、外加剂与水泥的相容性一、外加剂与水泥的相容性 影响影响因素因素相容性相容性相容性相容性不良的不良的影响影响测试测试方法方法1.相容性不良相容性不良的影响的影响初始初始流动性差、流动度经时损失流动性差、流动度经时损失快以及浆体快以及浆体 稳定
2、性稳定性差差,施工施工时不时不易振易振实,容易造成实,容易造成“蜂窝蜂窝”等等缺缺陷陷,影响影响混凝土的混凝土的密实度密实度混凝土混凝土均质性均质性差在差在初凝前易出现粗初凝前易出现粗骨料下骨料下 降、浆体上浮的分层降、浆体上浮的分层现象现象;导致导致混凝土后期强度混凝土后期强度下降下降,并且并且在在受外界环境影响和自身浆体水化影受外界环境影响和自身浆体水化影响时不同部响时不同部 分体积变化分体积变化不同,加剧不同,加剧了混凝土结构的了混凝土结构的开裂开裂保水性差,造成保水性差,造成混凝土离析、泌混凝土离析、泌水水p 四种组成材料在混凝土中所起的作用:四种组成材料在混凝土中所起的作用:砂、石:
3、砂、石:骨架作用;抑制混凝土的收缩骨架作用;抑制混凝土的收缩。水泥水水泥水水泥浆:水泥浆: 水泥浆在硬化前起润滑作用,赋予拌合物一水泥浆在硬化前起润滑作用,赋予拌合物一定的和易性,硬化后将骨料胶结成一个坚实定的和易性,硬化后将骨料胶结成一个坚实的整体。的整体。p 水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空水泥浆包裹在砂粒的表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆,水泥砂浆又包裹石子表隙而形成水泥砂浆,水泥砂浆又包裹石子表面并填充石子间的空隙,形成面并填充石子间的空隙,形成混凝土混凝土。凝结硬化前:凝结硬化前:起填析、润滑、包裹的作用起填析、润滑、包裹的作用凝结硬化后:凝结硬化后:起胶结作用起胶结作用水
4、泥浆水泥浆砂子砂子石子石子图1 外加剂与水泥相容性良好2.相容性试验方法步骤相容性试验方法步骤(1)(2)(3)(4)将将玻璃板放置在水平位置,用湿布将玻璃玻璃板放置在水平位置,用湿布将玻璃 板、截锥形圆板、截锥形圆模、搅拌机及搅拌锅均匀擦拭,使其表模、搅拌机及搅拌锅均匀擦拭,使其表 面湿润且不带面湿润且不带水水滴滴;将将截锥圆模放在玻璃板中央,截锥圆模放在玻璃板中央,并用并用湿布覆盖待用。湿布覆盖待用。 称取称取水泥水泥600g,倒入搅拌锅内,加入一定,倒入搅拌锅内,加入一定 掺量的掺量的外加剂外加剂(在在推荐掺量范围推荐掺量范围内)与内)与210g的的水水,搅拌,搅拌 4min。 将拌制好
5、的净浆迅速注入截锥形模内,将拌制好的净浆迅速注入截锥形模内,并用并用刮刀刮平,将刮刀刮平,将截锥形圆模沿垂直方向提起,同时截锥形圆模沿垂直方向提起,同时开启开启秒表计时秒表计时至至30 s,取流动部分两个相互垂直取流动部分两个相互垂直方向的方向的最大直径,计算其平均值最大直径,计算其平均值作为净浆的流动度。作为净浆的流动度。保留锅内余下的净保留锅内余下的净浆浆,30 min与与60 min时,分别时,分别测定对应测定对应的流动度。的流动度。 按不同的外加剂掺量,重复以上的试验按不同的外加剂掺量,重复以上的试验步骤,记录步骤,记录相应的相应的数据。数据。绘制以掺量为横坐标、流动度为纵坐标的绘制以
6、掺量为横坐标、流动度为纵坐标的 曲线,通过曲线曲线,通过曲线分析外加剂掺量与流动度的关系及分析外加剂掺量与流动度的关系及 变化规律。变化规律。(5)(6)外加剂自身的外加剂自身的因素因素水泥的矿物组成对水泥的矿物组成对外加剂的外加剂的影响影响水泥熟料中调凝石水泥熟料中调凝石膏品种的膏品种的影响影响水泥细度和颗粒级水泥细度和颗粒级配的配的影响影响水泥的碱含量水泥的碱含量混合材与混合材与外加剂外加剂的的适应性适应性 气温、风力气温、风力对外加对外加剂的剂的影响影响骨料的骨料的影响影响主要主要因素因素3.影响外加剂影响外加剂与水泥适应性与水泥适应性的主要的主要因素因素(1)外加剂自身的因素 外加剂(
7、减水剂)的外加剂(减水剂)的品种不同、分子结构的不品种不同、分子结构的不 同、聚合度的不同、同、聚合度的不同、复配组分的不复配组分的不同同等,均等,均会影响其与水泥的适应性会影响其与水泥的适应性。 水泥的无机矿物颗粒由于水泥的无机矿物颗粒由于范德化范德化力力、不同、不同电荷的静电互相作用电荷的静电互相作用、水泥、水泥颗粒的表面颗粒的表面化学化学作用作用,导致,导致粒子形成聚集结构粒子形成聚集结构,束缚,束缚一部分水一部分水,不能,不能用于用于滑润水泥粒子滑润水泥粒子,也,也不能立即用于水化。加入不能立即用于水化。加入高效减水剂高效减水剂等外加剂等外加剂后后,由于由于吸附作用和电荷吸附作用和电荷
8、斥力斥力,使水泥粒子使水泥粒子分散分散,絮凝,絮凝结构解体结构解体,释,释放放束缚水并阻止粒子的束缚水并阻止粒子的表面表面相互作用相互作用,使,使水泥浆体的流动增大水泥浆体的流动增大,其,其增增加的大小加的大小与其与其技术性能及掺量有关。技术性能及掺量有关。图图2 混凝土用各种外加剂混凝土用各种外加剂n 水泥的矿物组成主要有硅酸三钙(C3S) 、硅酸二钙(C2S ) 、铝酸三钙(C3A) 、铁铝酸四钙(C4AF) 等,不同矿物组成主要是由生产水泥的原材料和生产工艺决定 的,水泥的矿物组成对外加剂的影响程度依次为:C3AC4AFC3SC2S。C3A水化反应水化反应快,早期快,早期强强 度提高度提
9、高快,需水量快,需水量大。若大。若 C3A含量过高含量过高(C3A含量含量 8%),C3A吸附外加剂吸附外加剂的量的量大,外加剂大,外加剂的作用的作用损失大。损失大。原因原因:C3A和C4AF在水化初期其动电电位(Zeta电位)呈正值,因而较强、较多地吸附外加剂分子(阴离子表面活性剂),而C3S和 C2S在水化初期其动电电位呈负值,因而吸附外加剂的能力较弱。水泥中C3A和C4AF的比例越大,则外加剂的分散效果越差 。(2)水泥的矿物组成对外加剂的影响(3)水泥熟料中调凝石膏品种的影响水泥生产中需要加入石膏来调节水泥的凝结时间。调凝石膏对外加剂的影响程度依次为 :无水石膏无水石膏半水石膏半水石膏
10、 二水石膏二水石膏。v 表1中编号1的水泥掺入超塑化剂后,超塑化剂超塑化剂与天然无水石膏与天然无水石膏相互作用相互作用,减少了SO42-离子的溶出量,因而造成水泥浆体流动性的损失;对于编号2的水泥,无论掺加或不掺加超塑化剂,半半水石膏和水石膏和二水二水石膏均有石膏均有控制控制C3A水化水化的足的足够够的的SO42-离子离子;对于编号3的水泥,由于高含量半水石膏的水化导致假凝,掺入超塑化剂后,降低降低了半水石膏的水化了半水石膏的水化率率,从而改善了浆体的流动性。表1 不同形态石膏对水泥流变性能的影响图 3 水泥比表面积对减水剂塑化效果的影响a) 水泥水泥过细过细需水量大,会增加外加剂吸附量,外加
11、剂的损失量会增大;需水量大,会增加外加剂吸附量,外加剂的损失量会增大;b) 过细研磨时水泥的过细研磨时水泥的温度高温度高,会使更多的水合石膏分解成无水石膏,无水石膏,会使更多的水合石膏分解成无水石膏,无水石膏含量的提高,使水泥与外加剂的适应性变差;含量的提高,使水泥与外加剂的适应性变差;c) 若水泥的若水泥的颗粒级配不好颗粒级配不好,水泥净浆的泌水率大,水泥与外加剂适应性较差。,水泥净浆的泌水率大,水泥与外加剂适应性较差。(4)水泥细度和颗粒级配的影响 图3是采用嘉新水泥公司生产的水泥熟料与二水石膏配料进行粉磨后的试验结果。 (5)水泥的碱含量(6)混合材与外加剂的适应性 目前,我国80%以上
12、的水泥在粉磨时掺加了一定量的混合材,如火山灰、粉煤灰、矿渣粉、煤矸石和石灰石火山灰、粉煤灰、矿渣粉、煤矸石和石灰石等。由于混合材的品种、性质和掺量等的不同,外加剂的作用效果存在着较大差异 。减水剂对矿渣作为混合材的水泥的塑化效果优于纯硅酸盐水泥减水剂对矿渣作为混合材的水泥的塑化效果优于纯硅酸盐水泥,而对火山灰、煤矸石作为混合材的水泥的塑化效果较差。外加剂对掺不同混合材水泥的掺量有较大差异。若粉煤灰过细,也需要多一些的外加剂来分散粉煤灰颗粒。若粉煤灰过细,也需要多一些的外加剂来分散粉煤灰颗粒。粉煤灰粉煤灰的烧失量越大(即含碳量越大),则需水量越大,对外加剂的影响的烧失量越大(即含碳量越大),则需
13、水量越大,对外加剂的影响也越大;碳粒粗大、多孔容易吸水,吸附外加剂的能力强,将使外也越大;碳粒粗大、多孔容易吸水,吸附外加剂的能力强,将使外加剂的掺量增加,特别是对引气剂的影响大。加剂的掺量增加,特别是对引气剂的影响大。项目技术要求I级II级III级细度(45m方孔筛筛余)(%)F类粉煤灰12.025.045.0C类粉煤灰需水量比(%)F类粉煤灰95105115C类粉煤灰烧失量(%)F类粉煤灰5.08.015.0C类粉煤灰含水量(%)F类粉煤灰1.0C类粉煤灰三氧化硫(%)F类粉煤灰3.0C类粉煤灰游离氧化钙(%)F类粉煤灰1.0C类粉煤灰4.0雷氏夹沸煮后增加距离(mm)C类粉煤灰5.0表表
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