缓凝剂对混凝土性能的影响 - 副本

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缓凝剂对混凝土性能的影响摘要：混凝土凝结硬化快慢决定于水化反应的快慢。加入缓凝剂，水泥水化反应变慢，混凝土凝结时间变长，有关混凝土性能也将随之发生变化。当缓凝剂掺量过大，水泥反应时间过长，导致有未反应的水泥内核，直接导致混凝土相关性能的降低甚至损失。当掺量过少时，缓凝剂未起到相应的作用，混凝土缓凝失败。当缓凝剂和其他外加剂共用时，将使混凝土某些性能得到强化，更好适应工程应用。关键词：混凝土性能缓凝剂缓凝作用1缓凝剂的工作原理分析1-1水泥水化反应过程水泥的水化反应主要是四种主要熟料矿物与水反应，即硅酸三钙的水化、硅酸二钙的水化、铝酸三钙的水化和铁铝酸四钙的水化。四种矿物熟料主要水化产物为钙矾石、CSH凝胶、羟钙石。反应过程中，铝酸三钙C3A水化速度最快、水化热最多，但是对水泥石抗压强度贡献低。铁铝酸四钙C4AF水化速度快、水化热中等，同样对水泥石抗压强度贡献低，但是水泥石抗折强度主要来源。硅酸三钙C3S水化速度快、水化热多，对水泥石早期强度贡献大。硅酸二钙C2S水化速度慢、水化热少，对水泥石后期强度贡献大。1-2缓凝剂的缓凝机理由文献1、文献5可知，对缓凝剂作用机理的认识主要存在四种理论:吸附理论、络合物生成理论、沉淀理论和Ca(OH)2结晶理论。吸附理论认为大多数有机缓凝剂具有表面活性,能在水泥颗粒的固液界面吸附,改变了水泥颗粒表面的亲水性,形成一层可抑制水泥水化的缓凝剂膜层,从而导致混凝土凝结时间的延长。络合物生成理论认为缓凝剂分子可以与水泥水化生成的Ca2+形成络盐,在水泥水化初期控制了液相中Ca2+离子浓度,阻止水泥水化相的形成,产生缓凝作用。比如三聚磷酸钠能与Ca2+生成稳定的络合物,在水泥水化初始阶段,阻碍了水化产物Aft的形成,抑制了水化产物CSH的结晶成长,延缓了C3S和C3A的水化。沉淀理论认为有机或无机缓凝剂通过在水泥颗粒表面形成一层不溶性的薄层,阻止水泥颗粒与水的接触,因而延缓了水泥的水化,起到缓凝作用。Ca(OH)2结晶成核抑制理论认为缓凝剂通过吸附在Ca(OH)2晶核上,抑制Ca(OH)2结晶继续生长而产生缓凝作用。不同类型和种类缓凝剂的作用并不能用同一理论进行解释,通常, 多数有机缓凝剂(含有羟基、羧酸基、羰基等活性官能团)的缓凝作用归结为吸附理论；羟基羧酸盐及其盐类是典型的络合物生成剂,采用络合物生成理论;多数无机缓凝剂的作用则主要为水泥颗粒表面不溶物的生成,宜用沉淀理论，即在水泥水化初期无机缓凝剂（无机电解质）的加入影响Ca(OH)2、CSH析出成核及CSH的形成过程，进而延缓了水泥凝结硬化。2缓凝剂对混凝土性能的影响缓凝剂不仅可以延缓混凝土凝结时间，使新拌混凝土较长时间内保持塑性，以便浇筑，提高施工效率，还能延缓水泥水化放热，减少裂纹产生。2-1对水泥净浆凝结时间的影响虽然水泥净浆的凝结时间与混凝土的凝结时间没有直接的对应关系，但水泥净浆的凝结时间能在一定程度上反映混凝土的凝结时间。由文献2图1、图2可知，缓凝剂种类不同，对初凝时间影响基本没有差别，掺量不同，初凝时间也不同，初凝时间随掺量的增加出现先增后减的现象。初凝时间最大对应的缓凝剂掺量为最佳掺量，不同种类缓凝剂最佳掺量一般不同。2-2对混凝土工作性能的影响混凝土工作性能一般指混凝土的和易性，即流动性、黏聚性和保水性。对塑性混凝土的流动性主要评价指标是坍落度和坍落度扩展度。从文献1表7、表1都可以看出，缓凝剂在适应的掺量内，混凝土的和易性得到一定的改善，流动性随着掺量的增加和增大。缓凝剂可以提高拌合物的均匀性，提高施工质量，对防止混凝土早期收缩和龟裂有利，对泵送混凝土有利。此外某些缓凝剂还有减水效果，保持坍落度不变和适应掺量的情况下，掺量大，拌合物减水量大。2-3对混凝土的力学性能影响 缓凝剂对混凝土的力学性能影响主要反映在对混凝土的抗压、抗弯强度的影响。缓凝剂对混凝土强度的影响不是通过改变其化学成分而是改变其内部空间结构来影响的。由文献1表9、表10及文献2表1可知，在适应的掺量下，缓凝剂降低混凝土早期强度，但对中后期强度影响不大。随着掺量的增大，混凝土早期强度降低增多，强度增长速度变慢，达到设计强度时间加长。缓凝剂种类不同，对混凝土强度的影响规律基本相同。如果掺量过大，使得缓凝时间过长，引气量过大，混凝土内部水分过分蒸发和散失，水泥水化过缓或中止，水化成度低，水化产物少，导致混凝土早期强度降低很多，也会降低中后期强度，出现混凝土长时间不凝固，达不到设计强度，造成混凝土强度损失。若掺量过少，甚至没加，则缓凝效果不显著。2-4对混凝土耐久性的影响缓凝剂对混凝土的耐久性也有一定的影响，缓凝剂一般与聚羧酸系高效减水剂组成复合剂，对混凝土的抗氯离子渗透性有一定影响。由文献4可知，聚羧酸系高效减水剂与不同种类的缓凝剂组合时，氯离子的扩散系数不同，抗渗透性能不同；此外，缓凝剂的掺量不同，同样也会有不同的抗渗透能力。因此，选用合适的缓凝剂与聚羧酸系高效减水剂组合完全可以显著降低56d的混凝土氯离子扩散系数，大大提高其抗渗透性能。3缓凝剂的选用缓凝剂常用类型有有机缓凝剂、无机缓凝剂和复合缓凝高效减水剂，使用缓凝剂施工时，要根据现场气温或混凝土拌合物温度、凝结时间、运距、停放时间、强度等选择合适的品种，并确定最佳掺量。最佳掺量要结合工程施工的环境、工艺、原材料、配合比和结构类型的条件综合确定。缓凝剂应以溶液和水同时加入拌合物，溶液一定要均匀，已分层或出现沉淀的缓凝剂溶液禁止使用。缓凝剂可以与其他外加剂如减水剂复合使用，复合液出现絮凝状或沉淀，应分别配置，分别加入，具体使用方法应遵循GB50119-2003《混凝土外加荆应用技术规范》。在混凝土中掺加如多元醇类、糖类、木质素磺酸盐类等缓凝剂时，有时会引起混凝土假凝现象，缓凝剂对水泥品种的适应性十分明显，因此在使用前，要进行水泥适应性试验，合格后才能使用。采用标准稠度的水泥净浆可定性的检验缓凝剂与水泥的适应性，其检验方法可参见有关技术指南。4结论缓凝剂是连续浇筑、泵送、大体积混凝土施工等施工工艺必不可少的一种外加剂，其应用相当广泛，缓凝剂适用于高温条件下连续灌筑混凝土、大体积混凝土、预拌混凝土和泵送混凝土， 现今的科学应用技术和施工技术已对缓凝剂的作用机理有明确的认识，对缓凝剂的应用有具体的要求。通常缓凝剂的掺量都选择最佳掺量，不同种类缓凝剂最佳掺量不同，一种缓凝剂对不同种水泥其最佳掺量亦不同。如果缓凝剂过量使用，不仅会造成混凝土过分缓凝，还会降低混凝土中后期强度，轻则引起混凝土质量问题，重则造成严重的工程事故。如掺量过少或者没加，混凝土凝结过快，大体积混凝土施工时易引起温度裂缝，泵送混凝土则易堵管、爆管，难于泵率。此外，在缓凝剂使用过程中，由于缓凝剂使用不当或者与水泥不适应出现异常凝结，为了避免缓凝剂与水泥的不适应产生假凝现象，造成工程事故，在缓凝剂选用前，需对水泥进行适应性试验，合格后方可使用。 防水材料的应用及其发展趋势周小起中南大学土木院1008班摘要：随着科学技术的发展，防水材料及其施工技术取得了的长足的进步和发展。防水材料广泛应用在民建、地铁、隧道、桥梁、国家粮库、军用坑道、污水处理、大坝维修、城市水管抢修及各类地下建筑防水工程等，并仍在继续扩大着应用范围。文章通过阅读文献，作重讲述防水材料的应用及其发展趋势。关键词：防水材料防水材料的发展趋势防水材料的应用ApplicationandtrendsofwaterproofmaterialsZhouxiaoqiCentralsouthuniversityincivilcourtclass1008Abstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnology,waterproofmaterialanditsconstructiontechnologyhavemadegreatprogressanddevelopment.Waterproofmaterialiswidelyusedinthecivilconstruction/subway/tunnel/bridge/countrygraindepot/militarytunnel/wastewatertreatment/dammaintenance/citywaterpiperepairandallkindsofundergroundbuildingwaterproofproject,anditisstillincontinuetoexpandtheapplicationrange.Byreadingliterature,thistextmainlytelltheapplicationandtrendsofwaterproofmaterials.Keyword:waterproofmaterialtrendsofwaterproofmaterialapplicationofwaterproofmaterial1防水材料1-1防水材料的定义 防水材料是防止雨水、地下水与其他水分或液体渗入结构或构筑物内部，起到防护作用的一类工程材料。防水材料形成一层防水层，隔绝外界水分或液体，保护结构物及其功能不s受破坏，从而提高构筑物使用功能和寿命。因此防水材料需要满足耐水性、抗渗性、温度敏感性、耐老化性、强度、粘结性等基本性能要求。1-2防水材料的防水机理由文献1、文献2可知，不同的防水材料其防水机理不同。一般的，防水材料一是依靠自身的抗渗透性能，二是填充密实构筑物的孔隙。第一种情况下，依靠防水材料表面的憎水性或者本身致密的结构使得外界水分或液体难以侵入防水材料，构筑物得到较好的防护；第二种情况，依靠防水材料（主要是防水涂料）以水为载体，渗入到构筑物当中，或者发生化学反应或者直接填充构筑物内部孔隙，特别是对开口孔隙的填充，降低构筑物的孔隙率，提高构筑物的抗渗透性能。2防水材料的分类能够满足防水功能和基本性能要求的防水材料通常品种和类型很多，根据基材的组成大致可以分为沥青基防水材料、高分子防水材料、其他防水材料。根据物理形态和性能要求，防水材料则主要有防水卷材、防水涂料和嵌缝密封膏等。沥青基防水材料用沥青或改性沥青作为基材，掺加各种添加剂、填料与纤维及其织物制成，常用有沥青油纸油毡、改性沥青防水卷材和防水涂料、沥青嵌缝密封膏等；高分子防水材料是以高分子材料（合成树脂或橡胶）作为基材，掺加各种添加剂、填料与纤维及其织物制成，常用有橡胶类防水材料、塑料类防水材料和橡塑共混防水材料；其他防水材料主要包括防水剂、防水粉、渗透型无机防水材料等。3防水材料的应用举例随着防水技术的进步以及防水材料种类的多样化，人们对建筑物的防水要求不断提高，防水材料应用范围逐渐变广。防水材料广泛应用于民建、地铁、隧道、桥梁、路基等等需要采取防水措施的工程建筑物。民用建筑物防水材料的应用（1）防水材料的设计根据建筑物的重要程度和防水等级、建筑物的耐久年限和使用功能、环境保护要求、防水材料防水能力强弱、施工工艺难易度、工程造价和国家规范要求等，科学合理的进行建筑物的防水工程设计。对建筑物某些特殊功能要求或者某些特殊结构进行单独分析设计，确保防水工程整体的连续性和完整性。依据“防、排、堵、截” ，因地制宜，综合治理的原则，针对不同结构部位的渗漏水问题采取不同的施工措施，合理选用不同的防水材料，并加强后期的检查维修工作，保证防水工程设计整体合理。设计时，要考虑建筑物的自防水性，需要防水材料时可采用排水减压法、灌浆密实法、增加防水层法和涂抹防水材料法等。（1）防水材料的施工防水材料的施工是防水工程一个关键程序，近半的渗漏问题都出自防水材料的施工，防水材料的施工好坏一定程度上决定着防水工程的优劣。因此对防水材料的施工要慎之又慎，根据具体结构部位要求合理选择施工方法。施工过程中依据“防、排、堵、截”，因地制宜，综合治理的原则。“防”指设置防水层，防止水渗透过防水层、侵入结构物；“排”指通过设置排水设施，将积水沿着排水设施排出，降低结构物面层的水压力，结构物渗漏几率降低；“截”指对于易渗漏到结构物的流水、降雨等，设置截水设施，防止渗漏到结构物；“堵”指针对有渗漏的部位，如嵌缝、裂纹，采用注浆、喷涂等将水堵在结构物外。根据结构物部位不同渗漏水情况，采用不同的施工方法，比如厨卫防水施工过程中，主要渗漏部位是管口和地板墙面交界处，施工方法为先在裂缝处堵漏，在涂刷防水涂层。（3）防水材料的选用屋面防水材料选择：屋面长期处于暴露环境下，直接受大气以及一些紫外线臭氧的作用、风霜雨雪的冲刷和风化的作用、温差作用、冻融循环作用、干湿变化作用和施工作用等等，使防水层处于高应力状态下，不断发生损耗。因此需要选用耐老化性能好的，具有一定延伸性的、耐热度高和低温有较好弹性的材料。通常选择有很好的高低温性能、弹性、耐久性，且自重轻的高聚物改性沥青卷材和合成高分子防水卷材。地下防水材料的选择：地下工程长期处于潮湿状态，且温差变化比较小，维修较困难。因此需要有防水性能好、黏结强度高、温度适应性良好、耐霉烂、耐腐蚀性、耐久性的柔性材料。通常选用聚氨醋、硅橡胶防水涂料和丙烯酸酯类防水涂料等厕浴间防水材料的选择：厕浴间面积一般比较小、阴阳角多、穿培管洞多、卫生设备多，防水材料选用要适合基层形状的变化并有利于管道设备的铺设。通常选用刚性防水砂浆、柔性JS复合防水涂料、聚氨酯防水涂料和改性沥青基防水涂料等。外墙墙面防水材料的选择：通常雨水在外墙停留时间较短，渗漏的几率较小，外墙长时间受雨水淋湿，易被侵入，故选择防水性能好的装饰材料。板缝防水密封工程材料的选择：要保证缝隙在反复受力条件下的密封性，密封材料通常要求粘结性能可靠、延性好、耐久性好以及密封性能好等特点。故可选择密封膏（硅酮密封膏、聚氨酯密封膏、丙烯酸酯密封膏、聚硫密封膏）、密封带和遇水膨胀止水带等。 （4）防水材料的维修管理建筑物渗漏水问题，近一成是因为防水材料的维修管理工作不到位，当防水层出现轻微损坏时，没有及时对防水层进行修复，以致出现严重的渗漏水事故。因此，管理员需要在防水工程完工后一定的时间内对防水材料进行定期的检查和维修，并分析渗漏水的原因，及时采取处理措施，确保建筑物的正常使用功能不受其影响。这样不仅可以降低长期维修费用，还可以降低返修率，提高防水工程的使用寿命。4防水材料的发展趋势(1)我国现今防水材料应用现状我国防水材料的研究与应用起步相对较晚，随着改革开放进一步深入、科学技术不断进步、国家经济快速发展和国民生活水平逐步提高，防水工程在国家基础建设中的地位越来越突出。特别是近10年来的发展，防水材料的应用取得了突飞猛进的进步。防水材料种类多样化、施工技术成熟度高、应用范围广泛化以及新材料研究的先进性等等，都是现如今我国防水材料取得的成就。但是我们仍面临一些问题，如防水材料生产家多、规模小、结构混乱；设计规范、国家标准和产业政策不配套；防水材料市场混乱、品牌杂、性能指标差距大等等，诸如此类问题都需我们亟需解决的。（2）我国防水材料应用展望从原料生产上来说，发展新型防水材料，如改性沥青基防水材料、高分子防水材料，原材料延性、强度、耐高温、低温弹性、耐磨耗、抗老化等等综合性能优异，使用年限长，满足各类防水工程需要，满足环保要求，满足规范要求，符合相关标准，防水材料生产规模化，结构多元化，相关配套政策的出台等等；从施工来说，采用行业推荐施工方法，确保工程质量，引进学习国外先进施工技术，依据“防、排、堵、截”，因地制宜，综合治理的原则，提高机械化施工水平，降低现场施工人工操作的劳动强度，解决施工机具、配套施工技术方法的选择，施工完成后，还需对防水工程进行定期检查维修，提高防水材料使用寿命等等；从技术研究上来说，以科学发展观为指导思想，走可持续发展道路为途径，国家政策上支持、经济上援助有关企业或科研单位积极开发研究新型防水材料，逐步完善我国防水工程技术，达到国际先进水平，推进我国防水工程产业化进程。5结论 技术上的革新、结构上的革新源于材料的革新，有了新的材料，才有新的应用、新的发展，才能更好的适应人们需求建筑物所具有的的各种功能。防水材料的革新直接促进施工技术的进步，引发新的结构设计浪潮，加快防水工程产业化进程。可见，防水材料在防水工程中地位突出。要进行材料的研发革新，首要是我们需对防水材料的制备、行为与性能及其原理、工程应用等方面的知识进行了解，合理选择防水材料。在懂得防水材料的应用基础上，顺应防水材料未来发展趋势，在我们日常使用中去研发与创新。参考文献（1）康根值姜洪伟姜哲浅析渗透结晶型防水材料的防水机理（2）孙峰吴忆南有机硅建筑防水材料的研究进展有机硅材料2009,23（3）郭雪松吴艳霞浅析建筑防水材料的应用与构造处理山西建筑2010年3月第7期（4）张继兰水泥基渗透结晶型防水涂料的应用（5）叶胜玉建筑防水工程新技术及新材料的应用论文（6）中国建筑防水协会建筑防水材料及应用技术评价的研究（7）沈春林中国建筑防水材料发展现状与展望行业综述。防水论坛（8）许琳新型建筑防水材料中的高分子制品及其发展趋势塑料2001年第4期（9）邓德华土木工程材料（第二版）中国铁道出版社