Expanding+Admixture

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、定义 Definition,混凝土膨胀剂是指掺入混凝土后，能使混凝土在硬化过程中因化学作用产生一定体积膨胀的外加剂,Concrete expanding,admixturte,is a kind of chemical admixtures which can react with cement and help the concrete expand during hardening,1,二、作用 Actions,混凝土体积微膨胀,Expansion of concrete,补偿收缩,Shrinkage compensating,提高抗开裂,Crack resistance,改善防水性,Waterproof,自应力,Self pre-stress,2,Curing time硬化时间,Control concrete,Shrinkage compensating concrete收缩抵销混凝土,Pre-stressed concrete,Cured in air,Cured in water,Ideal self pre-stressed concrete,膨胀,收缩,3,三、种类 Kinds,氧化钙类,Lime based (Calcium oxide based),硫铝酸钙类,Calcium Sulfoaluminate based,硫铝酸钙-氧化钙类,Calcium Sulfoaluminate and lime based,氧化镁类,Magnesia based,氧化铁类,Ferric oxide based,4,四、历史 History,美国科学家,Lossier,于,1936,年前后奠定了重要基础，他利用钙矾石,(,Ettringite,),的膨胀作用制备了化学预应力混凝土,1958,年，美国人,A.,克莱因,(,A.Klein,),研制成功了一种硫铝酸盐型水泥，取名,K,型水泥，并取得了膨胀水泥得专利。该水泥在,1963,年开始用于收缩补偿混凝土，并大量生产，在多种结构中推广应用,5,美国,AC15,中将膨胀水泥分为,K,型、,M,型和,S,型三种类型,K,型膨胀水泥由波特兰水泥、无水硫铝酸钙、石膏和煅烧石灰以一定比例配合而成,M,型膨胀水泥由波特兰水泥、高铝水泥和石膏配合而成,S,型膨胀水泥则由波特兰水泥、铝酸三钙和石膏配合而成,四、历史 History,6,1965,年到,1972,年间，日本购买了美国,K,型膨胀水泥专利，并研制成功了硫铝酸钙膨胀剂,(Calcium,Sulfo-Aluminate,，简称,CSA),-,用石灰石、矾土和石膏配制生料，经电融烧制成的一种含有,C4A3S,、,CaO,和,CaSO4,的熟料，然后将其粉磨成粉状产品,四、历史 History,7,1970,年，日本小野田公司成功开发了石灰系膨胀剂,-,用石灰石、石膏和粘土配制成生料，经,1400,左右煅烧成含有,40%-50%,的游离氧化钙膨胀熟料，再经粉磨制成石灰系膨胀剂,四、历史 History,8,1979,年，安徽省建筑科学院在明矾石膨胀水泥基础上研制成功明矾石膨胀剂（,EA-L,），由不煅烧明矾石与石膏粉磨而成,-,由于其掺量大、碱含量高，目前已经被淘汰,四、历史 History,9,1985,年后，我国研制成功氧化钙,硫铝酸钙型复合膨胀剂（,CEA,）,-,用含,40%50%,的游离氧化钙膨胀熟料，与明矾石和石膏粉磨而成,随后，研制成功用铝酸盐水泥熟料、明矾石和石膏磨制而成的铝酸钙膨胀剂（,AEA,）以及用特制硫铝酸盐熟料、明矾石和石膏粉磨而成的,U,型膨胀剂（,UEA,）,四、历史 History,10,商品名,基本组成,标准掺量,(%),碱含量,(),膨胀水化产物,EAL,明矾石、石膏,15,1.82.0,钙矾石,UEA-,硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏,12,1.01.5,钙矾石,UEA-,硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏,12,0.81.2,钙矾石,UEA-,硅铝酸盐熟料、明矾石、石膏,12,0.50.75,钙矾石,UEA-H,硫酸钙硫铝酸钙熟料、明矾石、石膏,8,0.30.5,钙矾石,AEA,铝酸盐熟料、明矾石、石膏,8,0.50.7,钙矾石,FEA,铝酸盐硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏、分散剂,8,0.50.7,钙矾石,CEA,石灰系熟料、明矾石、石膏,8,0.50.7,氢氧化钙、,钙矾石,四、历史 History,11,六、标准 Standard,项 目,指标值,化学成分,氧化镁(%),5.0,含水率(%),3.0,总碱量(%),0.75,氯离子(%),0.05,物理性能,细度,比表面积(/),250,0.08mm筛筛余(%),12,1.25mm筛筛余(%),0.5,凝结时间,初凝(min),45,终凝(h),10,限制膨胀率(%),水中,7d,0.025,28d,0.10,空气中,21d,0.020,抗压强度(MPa),7d,25.0,28d,45.0,抗折强度(MPa),7d,4.5,28d,6.5,注：细度用比表面积和1.25筛筛余或0.08筛筛余和1.25筛筛余表示，仲裁检验用比表面积和1.25筛筛余。,12,五、现状 Status,13,七、反应机理 Mechanism,1. 氧化钙类膨胀剂(Lime based expanding admixture),CaO + H,2,O=Ca(OH),2,14,1.氧化钙类膨胀剂(Lime based expanding admixture),1)过烧生石灰,将碳酸钙加热到1400左右，分解后得到过烧生石灰。将过烧石灰粉磨至一定细度，就得到过烧生石灰膨胀剂。,七、反应机理 Mechanism,15,1.氧化钙类膨胀剂(Lime based expanding admixture),2)表面处理的生石灰,硬脂酸,酒精松香,七、反应机理 Mechanism,16,2. 硫铝酸钙类膨胀剂(Calcium Sulfoaluminate based expanding admixture),Denka CSA-Chemical composition,CaO 47.8%,Al2O3 13.1%,SO3 32.2%,Fe2O3 0.6%,MgO 0.5%,SiO2 1.4%,七、反应机理 Mechanism,17,2. 硫铝酸钙类膨胀剂(Calcium Sulfoaluminate based expanding admixture,3CaO.3Al3O3.CaSO4 Ca(OH)2 CaSO4.2H2O,H2O,3CaO.Al2O3.3CaSO4,32H2O,七、反应机理 Mechanism,18,3. 氧化钙-硫铝酸钙类复合膨胀剂(Calcium oxide and calcium sulfoaluminate based expanding admixture,利用了钙矾石的膨胀作用和生石灰水化形成氢氧化钙结晶体的膨胀作用,我国的,CEA,膨胀剂由含,30%-40%f-CaO,的高钙熟料和明矾石、石膏等组成,七、反应机理 Mechanism,19,3. 氧化钙-硫铝酸钙类复合膨胀剂(Calcium oxide and calcium sulfoaluminate based expanding admixture,CaO,+ H2O Ca(OH)2,K2SO4Al2(SO4)34 Al (OH)3 + 13 Ca,（,OH,）,2 +,5CaSO4 + 78 H2O 3(C3A3 CaSO432H2O),硫铝酸钙,-,氧化钙类膨胀剂的掺量较硫铝酸钙类膨胀剂的掺量小，但比氧化钙类膨胀剂的掺量大,七、反应机理 Mechanism,20,七、反应机理 Mechanism,4. 氧化镁类膨胀剂(Magnesia based expanding admixture),MgO + H,2,O=Mg(OH),2,21,七、反应机理 Mechanism,5. 氧化铁类膨胀剂(Ferric based expanding admixture),Fe2O3 + H,2,O=Fe(OH)3,22,两种膨胀剂性能比较,23,八、对混凝土性能的影响 Effects,1. 和易性,Workability,2. 凝结时间,Setting time,3. 水化热,Hydration heat,4. 强度、与钢筋握裹力,Strength、Bonding,5. 变形,Deformation,6. 耐久性,Durability,24,膨胀率与膨胀剂掺量的关系,25,八、应用 Application,防水混凝土,1)减少混凝土内部毛细孔；,2)细化内部孔径，堵塞联通的渗水孔道；,3)减少混凝土的泌水；,4)减少混凝土的干缩开裂等。,防水剂；,膨胀剂；,普通减水剂；,引气减水剂；,高效减水剂等。,补偿收缩混凝土,1)在混凝土内产生0.2-0.7MPa的膨胀应力，抵消由于干缩而产生的拉应力，降低混凝土干缩开裂；,2)提高混凝土的结构密实性，改善混凝土的抗渗性。,膨胀剂；,膨胀剂与减水剂等复合掺加。,26,八、应用 Application,填充用混凝土,1)使混凝土体积产生一定膨胀，抵消由于干缩而产生的收缩，提高机械设备和构件的安装质量；,2)改善混凝土的和易性和施工流动性；,3)提高混凝土的强度,膨胀剂；,膨胀剂与减水剂等复合掺加,自应力混凝土,1)在钢筋混凝土内部产生较大膨胀应力(2MPa)，使混凝土因受钢筋的约束而形成预压应力；,2)提高钢筋混凝土构件(结构)的抗开裂性和抗渗性,膨胀剂；,膨胀剂与减水剂等复合掺加,27,八、应用 Application-Dosage,膨胀剂一般按照内掺法进行，即膨胀剂可以等量替代部分水泥,膨胀剂掺量,=m,膨胀剂,/(m,水泥,+m,膨胀剂,),100%,m,膨胀剂,-,膨胀剂质量；,m,水泥,-,水泥质量,28,八、应用 Application-Dosage,商品名,基本组成,标准掺量,(%),膨胀水化产物,EAL,明矾石、石膏,15,钙矾石,UEA-,硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏,12,钙矾石,UEA-,硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏,12,钙矾石,UEA-,硅铝酸盐熟料、明矾石、石膏,12,钙矾石,UEA-H,硫酸钙硫铝酸钙熟料、明矾石、石膏,8,钙矾石,AEA,铝酸盐熟料、明矾石、石膏,8,钙矾石,FEA,铝酸盐硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏、分散剂,8,钙矾石,Courtesy Onada Expan,CaO,3-5,氢氧化钙,CEA,石灰系熟料、明矾石、石膏,8,氢氧化钙、,钙矾石,29,八、应用 ApplicationCementitious,掺膨胀剂的混凝土，其胶凝材料用量不得过低,膨胀混凝土种类,胶凝材料最少用量(kg/m,3,),补偿收缩混凝土,300,填充用膨胀混凝土,350,自应力混凝土,500,30,八、应用 Application-Temperature,含硫铝酸钙、氧化钙,-,硫铝酸钙类膨胀剂不得用于长期环境温度为,80,o,C,以上混凝土工程,31,八、应用 Application-Cement,用于有抗渗要求的补偿收缩混凝土，水泥用量应不小于,320kg/m3,，当掺入掺合料时，其水泥用量不应小于,280kg/m3,32,八、应用 ApplicationW/B,水胶比太大，一方面会使混凝土抗压强度过低，另一方面也不利于混凝土的抗渗性和耐久性。掺膨胀剂的混凝土其水胶比不宜大于,0.50,33,八、应用 ApplicationCompatibility,膨胀剂可与其它大多数外加剂，如减水剂、缓凝剂、缓凝减水剂等复合使用复合使用时，外加剂的品种和掺量应通过试验确定,膨胀剂不宜与氯盐类外加剂复合使用，与防冻剂复合使用时应慎重,膨胀剂与泵送剂复合使用时往往影响混凝土的坍落度保持性，应进行试验检验它们的适应性,膨胀剂与聚羧酸系减水剂的适应性较好,34,八、应用 ApplicationMixing,粉状膨胀剂应与混凝土其它原材料一起投入搅拌机，拌合时间应延长,30s,35,八、应用 ApplicationBatching and Vibration,掺膨胀剂混凝土在计划浇注区段内应连续浇注，不得中断,混凝土浇注以阶梯式推进，浇注间隔时间不得超过混凝土的初凝时间，不得出现冷缝,混凝土以机械振捣为宜，不得漏振、欠振或过振,混凝土终凝前，应采用抹面机械或人工多次抹压，以封闭表面发丝裂纹，防止开裂,36,八、应用 ApplicationCuring,掺膨胀剂是防止混凝土产生收缩裂缝的措施之一，但决不能认为掺加膨胀剂的混凝土开裂危害一定小，实际上，养护不当的掺膨胀混凝土更易产生裂缝,掺膨胀剂的混凝土其养护更加重要，只有加强湿养护，才能实现膨胀和补偿收缩、预防裂缝的目的,对于大体积混凝土和大面积板面混凝土，表面抹压后用塑料薄膜覆盖，混凝土硬化后，宜采用蓄水养护、喷雾养护、喷洒养护剂养护或用湿麻袋覆盖，以保持混凝土表面潮湿，养护时间不应少于,14d,37,八、应用 ApplicationCuring,对于墙体等不易保水的结构，宜从顶部设水管喷淋，拆模时间不宜少于,3d,，拆模后宜用湿麻袋紧贴墙体覆盖，并浇水养护，或采用喷洒养护剂的方法，保持混凝土内部潮湿，养护时间不宜少于,14d,冬期施工时，混凝土浇注后，应立即用塑料薄膜和保温材料覆盖，养护期不应少于,14d,。对于墙体，带模板养护不应少于,7d,，拆模后仍应洒水养护，直到,14d,龄期,38,