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2-减水剂

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    • 1、第二章 减水剂,2.1 概 述,2.2 常用减水剂品种,2.3 减水剂对水泥水化的影响,2.4 减水剂的质量检验,2.1 概 述,一、减水剂的作用(function),二、减水剂的分类(classification),三、减水剂的机理(mechanism),四、减水剂的分子结构(structure),一、减水剂的作用 (function),Plasticzer (英/加/澳) Super Plasticzer Water-reducing Agent (WRA) High-range WRA (美),1增强新拌混凝土流动性; 2减少用水量, ; 3节约水泥; 4改善混凝土综合性能。,GB/T 8075-2005 在坍落度基本相同的条件下,能减少拌合用水量的外加剂,二、减水剂的分类 (classification),(一) 基本性能,(二) 化学成分,1. 减水率 (water reducing rate) 2. 凝结时间 (difference in setting time) 3. 含气量 (air content),1. 木质素系(Lignosulphonates) 2. 多元醇系

      2、(Polyatomic alcohol) 3. 萘系(Sulfonated naphthalene formaldehyde) 4. 树脂系(Sulfonated melamine formaldehyde) 5. 聚羧酸系(Polyacrylate),三、减水剂的机理 (mechanism),(一) 减水剂的吸附(absorption),1. 朗格谬尔(Langmur)方程,2. 对双电层结构的影响,三、减水剂的机理 (mechanism),(一) 减水剂的吸附 (absorption),(二) 减水剂作用概括,1. 静电保护作用 2. 空间位阻 3. 润滑水膜 4. 表面张力下降,吸附分散解絮,四、减水剂的分子结构 (structure),(一) 极性基,(二) 非极性基,(三) 基团配合,(四) 分子形状、分子量,羟基、羧基、磺酸基 羟基羧酸、胺基羧酸,烷基 芳基,类型和结构 相对数量和位置,2.2 常用减水剂品种,一、木质素系,二、萘系(焦油系),三、三聚氰胺系(密胺系),四、新型减水剂,氨基磺酸系 丙酮-甲醛缩合物 聚羧酸(盐),一、木质素系,(一) 生产原料,废液 ,1.

      3、典型掺量; 2. 缓凝性强; 3. 引气性强; 4. 保水性好; 5. 水泥适应性差。,(二) 工艺过程,(三) 主要性能,讨 论: 冬季施工? 高强混凝土?,脱糖 ,中和, 喷雾干燥, 成品, 液剂,纸浆废液(黑液),(LS),二、萘系,多环芳烃:萘、甲级萘、蒽、古马隆、焦油 硫酸、甲醛、碱,磺化(sulfonation),(一) 生产原料 (meterials),(二) 工艺过程 (process),(焦油系),水解(hydrolysis),缩合(condensation) ,干燥(dryness),中和(neutralization),二、萘系,1. 典型掺量与减水率; 2. 缓凝、引气性较小; 3. 水泥适应性好; 4. 离析、泌水。,(一) 生产原料 (material),(二) 工艺过程 (process),(三) 主要性能,(焦油系),三、三聚氰胺系,三聚氰胺、甲醛、亚钠、碱,1. 典型掺量与减水率; 2. 缓凝、引气性较小; 3. 水泥适应性好; 4. 离析、泌水。,(一) 生产原料 (material),(二) 工艺过程 (process),(三) 主要性能,(密胺系

      4、),磺化(sulfonation) ,缩合(condensation) ,干燥(dryness),中和(neutralization) ,四、新型减水剂,1. 掺量低,减水率高; 2. 水泥适应性好; 3. 无碱、无氯; 4. 清洁生产; 5. 储存稳定性差。,不饱和羧酸(盐、酯、酐) 聚乙二醇、烯丙基磺酸(盐),一步法:均聚、共聚 二步法:大分子单体 共聚,(一) 生产原料(material),(二) 工艺过程(process),(三) 主要性能,(PCE),五、小结各种减水剂性能比较,LS BNS PMS PCE 两性PCE,15% 25% 25% 35% 55%,差 较好 较好 好 好,成本低 保水性,引气大 缓凝强,450000 100000 150000,减水率 适应性 其它优点 其它缺点 年用量t,工艺成熟 低碱 低碱 低碱,污染大 引气,2.2 减水剂对水泥水化的影响,一、常用研究方法,二、对水泥水化过程的影响,三、对水泥石结构的影响,四、对混凝土性能的影响,一、常用研究方法,(一) 分散性能(dispersity) (二) 水化速度(reaction rate) (三)

      5、 水化产物(hydration products) (四) 孔结构(pore structure),显微镜、吸附量、Zeta电位,水化热、结合水,MIP、吸附法,XRD、DTA、SEM、IR,二、对水泥水化过程的影响,扩散控制,结合水法,1. 反应初期(040min),2. 反应早期(40min6h),3. 中后期(6h以后),y=a+blgt v=K/t y0=1.69+0.27lgt K0=0.117 y0.5=2.06+0.50lgt K0.5=0.217,溶解-析晶过程 (接触面积),ya+bt v=b y0=1.51+0.17t v0=0.17 y0.5=1.82+0.12t v0.5=0.12,Jander: h2=Kt (h水合物膜层厚度) K0=3.14E-4 K0.5=2.67E-4,三、减水剂对水泥石结构的影响,水泥水化更充分,结晶过程延缓,有利于晶体生长,孔结构,四、对混凝土性能的影响,(一) 新拌混凝土(fresh concrete),1. 和易性 (workability),2. 凝结时间(setting time),3. 水化热(heat of hydrat

      6、ion),4. 坍落度损失(slump loss),四、对混凝土性能的影响,(一) 新拌混凝土(fresh concrete),(二) 硬化混凝土(hardened concrete),1. 力学性能(mechanical property) 2. 长期性能(long-term performance),强度及发展 水灰比定则,耐久性:抗冻、抗渗、碳化、锈蚀 变形:干缩、徐变,2.4 减水剂的性能检验,一、混凝土性能(performance),二、均质性(uniformity),一、混凝土性能,1. 基准混凝土(reference concrete),(一) 两个基本概念,2. 受检混凝土(test concrete),按照标准规定的试验条件配制的不掺外加剂的混凝土,按照标准规定的试验条件配制的掺有外加剂的混凝土。,一、混凝土性能,基准水泥(reference cement);或: C3A 68%; 碱含量不大于1%; 二水石膏调凝; 矿渣混合材; P.O 42.5。,1. 原材料(raw material),(二) 基准混凝土(reference concrete),一、混凝土性能,

      7、细骨料: II区中砂; 细度模数2.62.9; 含泥量小于1%。,粗骨料: 二级级配; 针片状小于10; 空隙率小于47; 含泥量小于0.5; 碎石、卵石均可。,1. 原材料(raw material),(二) 基准混凝土(reference concrete),一、混凝土性能,(二) 基准混凝土(reference concrete),水泥用量:330(高性能减水剂360) 砂率:3640%(高性能减水剂4347%) 用水量:坍落度为8010mm,1. 原材料(raw material) 2. 配合比(mixture proportion),一、混凝土性能,(二) 基准混凝土(reference concrete),温度均应保持203; 60L单卧轴式强制搅拌机; 拌料量2045L; 一次投料,搅拌2min; 试件制作按GB/T50080,振15-20s; 预养温度203。,1. 原材料 (raw material) 2. 配合比 (mixture proportion), 其它规定,试件的制 作及养护,一、混凝土性能,1. 减水率(water reducing rate),(三)

      8、主要性能指标,3. 凝结时间差(defference in setting time),6. 含气量(air content),4. 泌水率比(ratio of bleeding rate),7. 相对耐久性(index of relative durability),2. 抗压强度比(ratio of compressive strength),5. 收缩率比(ratio of shrinkage),二、均质性 (uniformity),1. 比重及pH (specific density & pH value),2. 固含量/含水量(solid / moisture content),3. 氯离子、碱含量、氨含量,4. 净浆流动度(fluidity of cement paste),5. 砂浆减水率(workability of cement mortar),本章小结,掌握减水剂的作用机理; 了解常用常用几种减水剂的特性; 掌握减水剂对水泥水化过程的影响; 掌握减水剂对混凝土性能的影响; 掌握减水剂的质量检验(主要是混凝土试验)。,本章作业,1.试述减水剂的主要作用及机理; 2.试

      9、述减水剂对水泥水化过程的影响; 3.试述减水剂对混凝土性能的影响; 4.试述减水率的测定方法。,减水剂作用机理图,木质素系减水剂的分子结构,制浆废液-黑液,木质素系减水剂粉末,Kao Soap(花王石硷),1962,Dr. Hattori,S,O,3,N,a,n,H,2,C,-萘磺酸甲醛树脂,- 萘磺酸甲醛缩合物 (BNS),萘系减水剂生产工艺过程,萘系减水剂生产工艺过程,高浓、低浓 5%,萘系减水剂实物,SKW 1964,Dr. Aignesberger,磺化三聚氰胺甲醛树脂,磺化三聚氰胺甲醛缩合物 (PMS),N,N,N,N,H,2,N,H,2,H,2,N,+,3,C,H,2,O,p,H,=,8,-,1,0,N,N,N,N,H,N,H,N,H,C,H,2,O,H,C,H,2,O,H,H,O,H,2,C,O,H,-,N,a,H,S,O,3,N,N,N,N,H,N,H,N,H,C,H,2,O,H,C,H,2,H,O,H,2,C,S,O,3,N,a,-,H,2,O,p,H,=,5,-,6,N,N,N,N,H,N,H,N,H,C,H,2,C,H,2,H,2,C,S,O,3,N,a,n,磺化三聚氰胺甲醛树脂,O,三聚氰胺,三羟甲基三聚氰胺,PMS的生产工艺过程,PMS的生产工艺过程,.,.,.,.,.,.,.,.,.,水中的聚羧酸盐,7 nm, 20 nm,Rh 15 nm,接枝共聚物 反应性高分子,聚羧酸盐超塑化剂分子结构,甲基丙烯酸 甲基丙烯酸甲酯型聚羧酸盐,Nippon Shokubai/NMB (日本触媒),1986,聚羧酸盐 第一代,Nippon Oil & Fats (日本油脂),烯丙醚型聚羧酸盐,聚羧酸盐 第二代,W. R. Grace (格雷斯,美国),酰胺/酰亚胺型聚羧酸盐,

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