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外加剂复配技术与应用

 闾枫 2014-11-11

外加剂的复配-综述

1、  混凝土中使用单一品种外加剂的情况已很少见。逐渐向着高效能、多功能的方向发展。

2、  外加剂复配的目的是为了同时满足 混凝土对各种性能的需要,以及各复配成分之间的共同作用而产生“叠加效应”。

3、  复合外加剂通常是由多种表面活性剂或与无机电解质等组成。如复合早 强剂、复合防冻剂、泵送剂、复合缓凝引气减水剂等。

4、  一般复配外加剂由至少两种组分配制,形成二元或多元复合。

5、  复合外加剂中每一种外加 剂在水泥水化的不同阶段起作用,或在同一时间内共同发挥作用。 

  外加剂的复配-泵送剂

  1、  配制原则:具有一定的减水率、坍落度保持性能、较低的压力泌水和一定的引气性能。即:减水、保塑、保水、引气。

  2、  基本组成:减水组分+缓凝组分+引气组分+其它助剂。

  3、 减水组分包括:木质素类、萘系高效减水剂、磺化三聚氰胺高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂等。

  4、  缓凝组分:木质素类、糖类、磷酸盐、酒石酸盐、葡萄糖酸盐、柠檬酸及其盐类、纤维素及其衍生物等。

  5、  保水组分:各种减水剂、纤维素及其衍生物等。

  6、  引气组分:文沙树脂(松香皂类)、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、木质素类等。

  7、  减水组分作用:在一定水胶比情况下,保证混凝土的工作性满足施工工艺要求。针对不同水泥和掺和料采用与之相适应的减水组分,且用量要足够。

  8、  缓凝组分作用:控制坍落度损失和混凝土凝结时间,确保运输泵送的正常进行。使用不同的原材料和不同的配合比时,要采用适当的缓凝组分,并且使用量恰当,避免出现水泥适应性和凝结时间异常的问题。与减水组分共同使用时,减水率提高。

  9、  保水组分作用:根据混凝土试拌情况,调整保水组分的品种和用量,保证混凝土和易性满足要求。

   10、引气组分作用:适当的引气可改善混凝土的泵送性能和和易性,而且对混凝土的耐久性有很大好处。有一定的减水率。一般使混凝土含气量在2~3%左右 为宜,不仅不影响混凝土的强度,对混凝土的各种性能的改善也比较明显。 配制外加剂时,要充分考虑其与各种原材料之间的适应性,同时注意不同成分之间的交 互作用。

  1、  水组分:不同的水泥和掺和料、外加剂中其它成分对减水剂的性能影响还是很大的,如萘系减水剂和葡萄糖酸钠共同使用时,减水率提高比较显著。

  2、  缓凝组分:不同的水泥和掺和料以及不同的配合比,都会使缓凝效果产生变化。

  3、  引气组分:引气剂的引气效果受很多因素影响,如水泥细度、石子粒径、砂含泥量、温度、配合比等。掺加粉煤灰时、细料多、石子粒径小、坍落度大、温度低等,混凝土含气量会高。 总之,外加剂的调整应根据实际情况进行,以试验结果为依据,不能想当然。

  n几个泵送剂的配方:(kg/t)


减水

缓凝

引气

其它

1

萘系: 300~350

三聚:10~25 葡钠:10~20

1~3

//

余量

2

同上

葡钠:10~20

1~3

硫酸钠:20

余量

3

木钙:50~100、萘系:200

//

余量

4

萘系:220、氨基:60~100

1~3

//

余量


  n 配方1:常用。 n 配方2:水泥中缺硫时,效果较好。 n 配方3:成本较低,但适应性可能会出现问题。 n 配方4:水泥适应性不好时,可以考虑使用。 

   外加剂的复配-防冻剂 冬季施工的混凝土,为了达到规定的临界强度,常采用以下三种方法: 1、  采用保温或加热的方法,使混凝土在正温下硬化直到所需要的强度。 2、  加入防冻剂,保证混凝土在负温下继续水化硬化。 3、  同时采用以上两种方法(即综合蓄热法)。 北京地区常采用1、3两种方法,构件厂和市政工程多使用第1种方法,其它工程多使用第3种方法。东北地区多使用第2种方法。 许多无机盐类和有机物均可作为防冻剂。这些物质的共同特点是,能降低水的冰点,并能在负温下促使水泥水化。 复合防冻剂比单一组分防冻剂效果好。传统的防冻剂掺量高,且多为无机盐,混凝土性能受到很大影响,如强度降低等。 用减水剂与防冻组分复合,在达到相同效果时的掺量可大幅度降低。 

  n 配制原则:具有一定的减水率、一定的引气性能 和相应的降低冰点的性能。 n 基本组成:减水组分+防冻组分+引气组分+其它助剂。 n 减水组分:萘系高效减水剂、磺化三聚氰胺高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂、脂肪族高效减水剂等。不宜使用带缓凝作用的普通减水剂。 n 防冻组分:亚硝酸盐、硝酸盐、氯盐、尿素、乙二醇等。 n 引气组分:文沙树 脂(松香皂类)、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐等。 n 缓凝组分:木质素类、糖类、磷酸盐、酒石酸盐、葡萄糖酸盐、柠檬酸及其盐类、纤维素及其衍生物等。 n 减水组分作用:在一定坍落度情况下,降低混凝土的水灰比,提高混凝土强度,与防冻组分共同作用,提高防冻效果。 n 防冻组分作用:降低水的冰 点,使水泥在负温下继续水化,并且在一定时间内达到规定的强度。 n 引气组分作用:适当的引气可改善混凝土的抗冻性能和和易性,而且对混凝土的耐久性有 很大好处。 n 缓凝组分作用:虽然冬季大气温度较低,利于坍落度的控制,但有时(如商品混凝土)采用综合蓄热法进行冬季施工,使用热水或对原材料加热等,混凝土温度基本在10度以上,仍然存在损失问题。 n 减水组分:在一定坍落度情况下,能够减少用水量20~30%,强度提高1~2个等级,加速早期 强度增长。同时提高了液相中防冻剂的离子浓度,改善混凝土的孔结构,增加封闭孔和减小毛细孔直径。宜采用高浓型产品,防止结晶堵塞管路,同时,外加剂带入混凝土的碱量也得到控制。 n 防冻组分:很多无机盐既是防冻剂又是促凝剂,但对混凝土的其它性能如耐久性影响较大。使用有机物作为防冻组分时,掺量不宜过大,通常在胶凝材料的0.2%左右,增强作用明显。无机电解质类防冻组分,不但影响水泥水化、冰点,而且有时显著影响减水率。复配时,必须选择合适的防冻组分。 n 引气组分:不但要防冻,同时还应抗冻。这一点往往被忽略。其实,强度指标是现代混凝土最容易达到的,而工作性和耐久性的要求更为重要。

  现代混凝土防冻剂的配制原理: 

   n 无氯、低碱、低掺量,以液体产品为主; n 高工作性、早强和高耐久性; n 大幅度减少用水量,减少游离水含量,提高液相中离子浓度; n 提高工作性,减少坍落度损失; n 提高混凝土密实度,改善孔结构,减少孔含量,减小孔直径; n 降低液相冰点,促进低温水化,尽快达到临界强度; n 改善冰晶形貌,降低冻胀应力; n 防冻与抗冻结合,提高混凝土耐久性。

  几个防冻剂的配方:(kg/t)


减水组分

防冻组分

引气组分

其它组分

水或Fa

1

//

亚钠:250

1

三乙:12

余量

2

萘系:275

亚钠:100、乙二醇:50

1

三乙:10

余量

3

萘系:250

亚钠:80

1

三聚:10

余量


  n 配方1:较早期常用。 n 配方2:可用于最低气温-15??以上环境,泵送。 n 配方3:可用于最低气温-5??以上环境,泵送。
防冻剂的发展趋势和基本组成:  

年代

1950~

1960


   ~1980


  ~1990


    现在



成分


氯盐、亚硝酸盐

  减水、防冻组分、早强组分,防冻组分以氯盐、亚硝酸盐、尿素等为主

  高效减水剂、无机和有机防冻组分,缓凝组分、引气组分等。

  高效减水剂、有机防冻组分,缓凝组分、引气组分、低温促凝组分等

掺量

5~15 (固)

5~15(固)2

~4(固),3~6


   3~5


  3~5

碱含量


     高


>0.7 kg/m3


< 0.7 kg/m3


  外加剂的复配-应注意的问题

   n 首先,复配不是简单的将几种不同组分混合在一起,应该根据混凝土原材料、配合比、技术要求等情况,充分考虑各组分之间的相互作用进行复合。 n 根据不同水泥、掺和料等选取适合的主成分及掺量,根据混凝土的其它性能要求,确定其它助剂的品种及掺量。 n 通过试验,验证以上所确定的各种成分和掺量是否合适。考察各外加剂组分之间的相互作用及对混凝土性能的影响。 n 无机电解质类早强、防冻组分,不但影响水泥水化、冰点,而且有时显著影响减水率。复配时,必须选择合适的防冻组分。   n 两种或以上的表面活性剂共同使用时,必然存在相互影响,其作用有可能是叠加,也有可能是抵消,应加以注意。

 

 


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