外加剂应用中的常见问题PPT课件

坍落度损失
• 使用Na2SO4控制坍损（计算实例）：
一般低浓萘系减水剂中Na2SO4含量为20%左右。在使用含碱量较低的水泥配制混 凝土时，尤其使水泥用量较低时，外加剂中碱含量高会使石膏的溶解度降低， 可能会发生“欠硫化”现象。
若低浓萘系减水剂掺量为水泥的1%，折算碱含量增加0.19%，相应的SO3应增加 0.11%，掺低浓萘系减水剂1%时SO3应增加为： SO3=0.19%*0.96=0.18% 应补充SO3：SO3=0.18%-0.11%=0.07% 折算成：Na2SO4=0.07%/0.56=0.125%
用中损失很小，这种现象不是经常发生。 • 发生这种现象的原因很可能与水泥有关。水泥中石膏的形态在磨细过程
中发生了轻度改变，部分石膏由二水状态变为半水或无水状态。与水接 触后半水或无水石膏又转变为二水石膏，即发生轻度假凝，在静态时， 坍落度表现为损失快，而在动态时，石膏无法形成固态结构，因此混凝
混凝土的离析和泌水
2. 熟料太热时与石膏共同磨细会使石膏脱水产生半水石膏和无水石膏，半水和无水石膏 水化会使水泥产生假凝。假凝可以通过进一步拌和，破坏生成物结构而恢复流动性。 闪凝则不同，如果不加水，它不可能通过进一步拌和消除它的刚构。
3. 部分水泥厂采用硬石膏作调凝剂，这种水泥会产生与外加剂不适应的问题。木钙对某 些用硬石膏的水泥有速凝作用。不掺时，用石膏和用硬石膏的水泥的初、终凝时间相 同掺加0.2%的木钙后，用石膏的水泥的初凝时间延长4h左右，用硬石膏的水泥则快 速凝结。水泥中石膏与硬石膏的比例小于2时，掺加外加剂将产生速凝，硬石膏溶解 速度比石膏小，当掺加木钙后，硬石膏在饱和石灰溶液中的溶解性进一步减小。
1. 外加剂中复合适当的硫酸钠； 2. 外加剂中复合适当的碳酸钾； 3. 适当调整配合比。
坍落度损失
• 使用Na2SO4控制坍损的原理：
• 水泥中SO3加量与C3A和碱含量之间的关系如下：
Y=aX1+bX2
式中：Y---- SO3加量（%）；X1、X2---- C3A、碱含量（%）； a、b----系数，硅酸盐水泥分别为：0.24、0.16；普硅水泥：0.14、0.96
即在外加剂中应复合水泥用量0.125%的Na2SO4。
坍落度损失
• 使用Na2SO4控制坍损（应用实例）：
原材料：兴发P.O32.5水泥，II级粉煤灰；
复配萘系外加剂A、B、C。
C30配合比及坍落度变化：
编号
W
配合比
C
Fa
S
1
185
349
62
752
2
185
349
62
752
3
185
349
62
752
G 1033 1033 1033
• 选择外加剂时，必须采用实际使用的原材料进行混凝土试验，并宜采用不同厂 家的同一类型（或品种）的外加剂进行对比试验，根据试验结果选用技术、经 济效果最合适的外加剂。
• 选择外加剂的原则：一是性能满足使用要求；二是经济合理。
外加剂的掺量
• 外加剂的最佳掺量是获得最好的技术经济效果的重要因素。
• 外加剂的最佳掺量是通过试验确定的，其基本原则是：在满足混凝土性能要 求的前提下，采用最低掺量。
• 不同外加剂的最佳掺量不同；同一种外加剂用于不同混凝土时，掺量也不完 全相同。原材料或配合比改变，外加剂的掺量也会变化。
• 决定外加剂掺量的因素：
1. 外加剂的品种； 2. 外加剂的应用范围； 3. 水泥品种、细度、矿物组成和混合材等； 4. 混凝土其它原材料，配合比、单位用水量等； 5. 外加剂的复合方式（成分、比例）； 6. 外加剂的掺入方式；
1. 砂率偏低或砂子中细颗粒含量少使混凝土保水性低，砂子含泥 量大易产生浆体沉降，即“抓底”；
2 0.45
0.05 --
0.01 --
0.005 0.515
3 0.45
0.05 --
0.01 0.05 0.005 0.565
坍落度损失
•使用K2CO3控制坍损（应用实例） ：
*其原理与硫酸盐相同，只是生成的不是钙矾石，而是碳铝酸盐（3CaOㆍAl2O3ㆍCaCO3 ㆍ11H2O),控制C3A的水化，减小流动性损失。
Y 2.63 2.12 2.32
0min 220 220 220
坍落度
30min 60min
170
130
200
165
215
200
90min --170
坍落度损失
• 使用Na2SO4控制坍损（应用实例）：
成分（%）
1
NF
0.45
STPP
0.10
LM
0.05
AE
--
Na2SO4
--
CMC
--
掺量
0.60
225
190
190
--
4
195
365
70
675
1100
4.18
225
--
220
17
坍落度损失
• 使用K2CO3控制坍损（应用实例）：
1
NF 0.60 STTP 0.07 AE 0.02 CMC 0.01
-掺量 0.70
2
NF 0.60 STTP 0.07 K2CO3 0.07 AE 0.02 CMC 0.01 掺量 0.77
• 北京市砂石料紧缺，来源复杂，质量呈逐渐下降趋势，波动大，使用时很难控制。 • 掺和料品种杂，质量不稳定，良莠不齐，对外加剂的使用和混凝土质量控制造成很大
困难，等等。 • 在以上情况下，除了选用合适的原材料和配合比外，正确使用外加剂，了解外加剂使
用中常见的问题，对混凝土的生产和质量控制有很大好处。
• 掺和料用量调整。在强度等有保证的前提下，适当增加掺和料比例，不但可 降低混凝土成本，对混凝土的工作性也有很大好处。
坍落度静态和动态损失
• 在静态和动态的情况下，坍落度的损失是不一样的。 • 正常情况下，静态损失比动态损失要大10~20mm。因初试坍落度不同，
其差别也不同。 • 有时，在试验室进行坍落度损失试验，发现坍落度损失很快，而工程应
• 含磺酸基团高效减水剂可以迅速和水泥中C3A反应，因此被消耗，使液 相里游离的减水剂浓度降低，混凝土由于减水剂存在使坍落度增大的 效果减小，甚至消失，因此表现为坍落度损失。
坍落度损失
• 常规的坍落度控制方法：
1. 后掺法； 2. 与缓凝剂复合； 3. 新型外加剂，如聚羧酸盐。
• 非常规的坍落度损失解决办法：
坍落度损失—保持机理
保持分散机理
• 引入缓凝基团，延 迟水泥水化反应。
• 立体排斥力。 • 溶于碱而不溶于水
的高分子化合物。
吸附量
4.5 4
3.5 3
2.5 2
1.5 1
0.5 0
萘系
三聚氰胺
聚羧酸盐
0
0.3 0.5 0.7
1
1.5
外加剂掺量与吸附量变化
掺量 （%）
坍落度损失的机理
• 水泥中所含石膏的溶解度取决其存在形态、水灰比、温度等因素。水 泥含碱量过高或过低，对高效减水剂—水泥相容性都带来不利影响。 这可能是因为它改变石膏的溶解度，从而影响C3A的水化所造成。
水泥适应性
外加剂对使用不同石膏的水泥的凝结时间的影响
外加剂种类
二水石膏
初凝
终凝
硬石膏
初凝
终凝
木质素类
4：11
7：55
速硬
6：05
糖蜜类
5：25
10：02
速硬
1：19
萘磺酸盐类
2：47
5：25
3：42
5：20
水泥适应性
• 水泥碱含量的影响
水泥
Na2O+0.658k2O（%）
减水剂品种及掺量（%）
萘系减水剂
• 使用可溶碱含量低的水泥时，不仅当减水剂掺量不足时会较快损失坍落度，而 当剂量稍高于饱和点时，又会出现严重的离析与泌水。
• 使用含木质素类外加剂，为保险起见，使用任何外加剂前，都应该进行试验， 验证外加剂的性能是否满足要求，是否与水泥等原材料之间存在适应性问题。 并通过试验确定合适的外加剂品种以及相应的掺量。
外加剂的掺量
• 不同外加剂的掺量是有一定规律的。如：
使用环境 无机盐早强剂
有机缓凝剂 引气剂
普通减水剂 高效减水剂
硫酸钠 氯化钙 防冻剂 复合防冻剂
常温 1~2% 0.02~0.1% 0.002~0.006% 0.2~0.3% 0.5~1.2% 2% 1%
负温
4% 由冰点决定 单一防冻剂的1/2
蒸养
• 用水量的影响最大，在保证混凝土性能的前提下，适当提高用水量可保证坍 落度损失较小。
• 细砂同样会增大坍落度损失，尤其是砂子吸水率高时更为明显。适当降低砂 率，有助于解决坍落度问题。
• 外加剂掺量过小，坍落度损失快。使用外加剂时，有一个合适的掺量，如低 于某一掺量，外加剂的作用不能持续发挥，必然导致坍落度损失过快。
基本概念和现状
• 随着混凝土的发展，外加剂扮演着愈加重要的角色，将来几乎没有不使用外加剂的混 凝土。
• 外加剂不是万能药，不要指望用外加剂解决混凝土的所有问题。一种外加剂只有一种 或几种性能，不一定能满足技术要求。
• 我国是世界第一水泥生产大国，水泥厂多如牛毛，生产工艺、水泥品种、原材料来源 等千差万别，给使用外加剂带来极大困难。
坍落度损失
• 造成“欠硫化”现象的原因:
1.石膏加量不足，或熟料粉磨过程中温度变化改变了石膏的形态，二水 石膏部分改变成半水石膏、无水石膏，比例发生了较大改变。
2.混凝土配合比变化，如水灰比（水胶比）、用水量变小，使可溶性SO3 总量减少。
3.掺加外加剂后，使碱含量提高，因此石膏溶解度减小。 4.环境温度变化，影响石膏的溶解度。 5.以上因素的综合作用。
• SO3加量随水泥中C3A和碱含量的增加而增加。即SO3加量与水泥中C3A和碱含量成正比。 • 石膏含量充足时，能不断提供硫酸根离子，液相中钙离子浓度保持较高。此时，通过调整
缓凝成分及含量就能控制坍损。 • 当石膏加量不足时，C3A和石膏反应生成的钙矾石较少，不能有效控制C3A的水化，使凝结加
快，流动性很快损失。此时，仅用缓凝组分很难控制坍损。必须另外掺加一部分能提供硫 酸根离子的外加剂成分。
3
NF 0.40 CLS 0.30 STTP 0.07 K2CO3 0.07 CMC 0.01 掺量 0.85
4
NF 0.70 STTP 0.07 K2CO3 0.06 硅油 0.10
-掺量 0.93
坍落度损失
适当调整配合比，保持坍落度
• 有时在配合比与外加剂匹配方面存在问题，因为外加剂不仅受配合比中各种 原材料的影响还受材料用量的影响。
木钙
0.52
1.30
0.50
42.5普通 水泥
2.00 0.52
• 水泥中碱含量高，12..减3000 水剂的作用降低。
0.25
• 水泥中碱含量高，凝结时间缩短早期强度提高。
流动度 （mm）
285 260 105 205 190 115
水泥适应性
• 水泥可溶碱（事实上，可溶SO42-来自碱）、细度、C3A含量和石膏类型、掺和 料种类，是控制掺萘系减水剂水泥浆与混凝土流变性的关键因素。最佳可溶碱 含量在0.4～0.6%当量Na2O。萘系减水剂在水泥颗粒上的吸附率和水泥水化速 率受这些参数影响，它们控制混凝土流动度损失率。
0.3~0.5% 1%
水泥适应性
• 水泥中C3A、C3S的含量
180
C3A
160
140
120
100
80
60
40
C4AF
20
C3S、C2S
0
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
吸附活性顺序：C3A>C4AF>C3S>C2S。C3A含量高时，减水作用减小。
水泥适应性
• 水泥中石膏的影响
1. 铝酸盐和水直接反应会产生闪凝。水泥中掺加二水石膏调节水泥的凝结时间。水泥浆 溶液中的硫酸钙必须充分溶解并有足够硫酸盐离子和钙离子供给生成硫铝酸钙。
C30混凝土，水泥：P.S32.5，Fa:II级。试验情况如下：
编
配合比
坍落度
号
W
C
Fa
S
G
Y
0min 30min 60min 90min
1
195
365
70
675
1100
3.35
215
165
155
--
2
195
365
70
675
1100
3.35
225
185
180
--
3
195
365
70
675
1100
3.40
外加剂的选择
• 对外加剂的基本性能要求：
1. 能改善混凝土的一种或几种性能，而不产生副作用，或副作用很小； 2. 能保持良好的匀质性和稳定性； 3. 对混凝土中钢筋或预埋金属件没有侵蚀作用； 4. 使用安全，没有环境污染。
• 外加剂的选择是根据设计、施工等对混凝土性能的要求而定，如强度等级、耐 久性、弹性模量等，以及施工工艺、施工季节、浇筑部位和体积等。另外，还 要考虑原材料状况，如水泥品种、砂石情况等。
• 配制流态混凝土时，流动性和粘聚性失去平衡，当粘聚性低时混凝土在自身重力或其它外力作用下产生相分离， 破坏了材料组成的均匀性和稳定性，导致分离。
• 通常，泌水是离析的前奏，离析必然导致分层，增加堵泵的可能。 • 少量泌水在工程中是允许的，而且对防止产生混凝土表面裂缝有利。
混凝土的离析和泌水
• 产生混凝土离析和泌水的主要原因：