混凝土外加剂及常规检测项目毕业设计论文Word格式.docx
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指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性;
技术线路的可行性;
设计方案的合理性
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
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指导教师:
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年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
二、论文(设计)水平
评阅教师:
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
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评定成绩:
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教学系意见:
系主任:
毕
业设计(论文)任务书
学生
姓名
学号
班级
指导教师
职称
副教授
系部
建筑系
毕业设计(论文)题目
混凝土外加剂及常规检测项目
毕业设计(论文)要求:
篇幅不得少于30-40页,超出不限;
字数不得少于3万字,超出不限;
题目新颖,内容丰富。
完成期限和主要措施:
第13周—第16周:
毕业设计,毕业设计论文撰写;
参考相关文献,老师指导,网上查找资料,同学交流等。
主要参考文献:
1.严捍东.新型建筑材料教程.中国建材工业出版社,2005
2.王瑞燕.建筑材料[M].重庆大学出版社,2009.(100)
3.覃维祖.高效减水剂的作用与发展[J].混泥土,1994,135(5).(5-8)
4.李崇智,冯乃谦,李永德等.高性能减水剂的研究现状与展望[J].混泥土与水泥制品,2001,118
(2).(3-6)
5.晏伟.浅谈掺减水剂节省水泥用量的机理[J].建材研究与用,2002.(59-60)
6.付玫.减水剂品种和作用机理[J].江西建材,2009(01).(15-17)
7.中华人民共和国行业标准:
《混泥土外加剂》(GB8076-2008),人民交通出版社,2008
年月日
摘要:
外加剂现在已经成为混凝土中不可缺少的原料之一,减水剂是目前应用最广的外加剂。
外加剂应用历史悠久,加入到混凝土中对混凝土的各种性能产生很大的影响。
本文介绍了工程中常用外加剂的种类(矿物外加剂和化学外加剂)及作用,主要介绍了减水剂的作用机理及其对混凝土性能的影响。
以在京秦高速迁西支线工程中的应用为例来说明减水剂在工程中的重要性。
关键词:
外加剂;
减水剂;
机理;
分类;
作用
第一章绪论
混凝土是一类量大面广、历史悠久的传统材料,广泛应用于土木、建筑、水利等工程。
建筑业的迅速发展,对混凝土的性能提出了新的要求,如提高混凝土的强度、耐久性,改善新拌混凝土的流动性,减少混凝土在运输中的塌落度损失等。
普通混凝土已经不能满足现行的施工工艺要求。
国内外的生产实践证明,应用外加剂是混凝土技术进步的主要途径,能使混凝土满足各种不同的施工要求,具有投资少、见效快、推广应用较容易、技术经济效益显著等优点。
混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质,赋予新拌混泥土和硬化混泥土以优良性能的化学外加剂,掺量通常不大于水泥(或胶凝材料)质量的5%,它是混泥土的第五组分。
混泥土外加剂是生产各种高性能混泥土和特种混泥土不可缺少的部分。
混泥土外加剂可以改进混泥土内部结构和工艺过程,应用混泥土外加剂的目的在于改善混泥土的和易性和硬化混泥土的性能,同时获得节省水泥、节省能源、提高强度、缩短工期、加快模板周转等多种经济技术效果。
以减水剂的发展为核心,矿物外加剂的应用离不开化学外加剂,各种复合外加剂一般都包括减水剂成分。
在混泥土中掺入外加剂后,许多性能如微观结构、孔隙率、吸附性、硬化速度、强度等将发生改变,水泥矿物水化和水泥本身的一些性能也会受到影响。
在混凝土外加剂中,减水剂是目前应用最广的一种外加剂。
减水剂又称为分散剂或塑化剂。
减水剂对混泥土的影响主要表现为:
一是保持混泥土用水量不变,提高拌合物流动性;
二是保持流动性和水泥用量不变,可减少用水量,降低水灰比,提高混泥土的强度;
三是保证强度和流动性不变,在减水的同时减少水泥用量,可节约水泥。
1.1外加剂的定义
混凝土外加剂是一种除水泥、砂、石和水之外在混凝土拌制之前或拌制过程中以控制量加入的、用于使混凝土能产生所希望的变化的物质。
1.2外加剂的作用及分类
1.2.1外加剂的作用
改善混凝土或砂浆拌合物施工时的和易性,提高混凝土和砂浆的强度及其他物理力学性能,节约水泥或替代特种水泥,加速混凝土或砂浆的早期强度发展,调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度,调节混凝土或砂浆的含气量,降低水泥水化初期水化热或延缓水化放热,改善拌合物的泌水性,提高混凝土或砂浆耐各种侵蚀性盐类的腐蚀性,减弱碱—集料反应,改善混凝土或砂浆的毛细孔结构,改善混凝土的泵送性,提高钢筋的抗腐蚀能力,提高集料与砂浆界面的黏结力,提高钢筋与混凝土的握裹力,提高新老混凝土界面的黏结力,改变砂浆及混凝土的颜色。
1.2.2按其成份分类
矿物外加剂:
是在混凝土拌制之前或拌制过程中以控制量加入的、具有一定细度和活性、用于改善新拌和硬化混凝土性能(特别是混凝土耐久性)的某些矿物类物质。
其掺量一般较大。
化学外加剂:
是混凝土拌制之前或拌制过程中加入的、使混凝土性能产生所希望变化的化学物质,其掺量一般较小。
1.2.3按其功能分类
改善混凝土拌合物流变性能的外加剂,包括各种减水剂和泵送剂等;
调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂,包括缓凝剂、促凝剂及速凝剂等;
调节混凝土含气量的外加剂,包括引气剂、加气剂、泡沫剂、消泡剂等;
改善混凝土耐久性的外加剂,包括引气剂、防水剂、阻锈剂等;
改善混凝土其它性能的外加剂,包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。
1.3外加剂的发展及现状
1.3.1外加剂的发展史
混凝土外加剂的生产,是因为混凝土必性的需要,混凝土外加剂的发展史;
是和混凝土的发展史息息相关的。
在某种程度上讲,混凝土外加剂在追求自身发展的过程中,同时也推动了混凝土技术的发展。
一般国际上公认的混凝土第三次技术革命—高强混凝土的诞生,其技术依托重心乃是高效减水剂的重大突破。
世界上最早出现的混凝土外加剂应推1898年的疏水剂和塑化剂,但到1910年才成为工业产品。
而较大规模的发展始于十九世纪三十年代,当时美国以松香树脂为原料,首先研制出一种AE引气剂,由于解决了公路路面的抗冻问题曾风行一时。
到了十九世纪三十年代国外又研制出了以纸浆废液为主要材料的M系减水剂,这咱外加剂在很大程度上改善了混凝土的可塑性,被誉主现代混凝土减水剂的开始。
十九世纪六十年代,日本和联邦德国先后推出了萘磺酸盐和三聚氯胺高效减水剂,从此外加剂对混凝土的改性技术进入了划时期。
迄今为此,为满足高强度、大流态、保塑好的新型混凝土配制需要,多种被称为高性能减水剂的产品已逐渐露出头角。
如羟基羧酸盐复合性高性能减水剂、高效保塌减水剂、高分子保塌减水剂,这些新型减水剂一般减水率都大于20%,且具有良好的保塑作用。
但究其本质,主体材料仍为萘磺酸盐或三聚氯胺树脂。
我国的混凝土处加剂起步较晚,1950年华北窑业公司研究所制出我国第一个外加剂产品,即长城牌引气剂。
该产品首次应用于天津飞机场跑道,使混凝土抗冻性、耐蚀性均有所提高,并在武汉长江大桥和其它水利工程中得以应用。
在以后的二十多年中,我国的外加剂发展仍十分缓慢,除了别单位采用纸浆废液生产低品位的塑化剂,绝大部分工程都不使用减水剂,即是冬季施工防冻剂也都是以氯盐为主体材料的。
直到1973年,受国际建筑技术和混凝土新型工艺的影响,在我国才推动了高效减水剂的研制和生产。
由于染料工业中的扩散剂被成功的移植到混凝土减水剂行列,从此牵动了以煤焦尚未中各馏分,尤其是以萘及其同系物为主要原料所生产的减水剂获得迅速发展。
1974—1976年国家建材院研制了以甲基萘、萘残油为主要原料的MF和建1两种高效减水剂。
清华大学研制了以萘为原料的NF高效减水剂、天津建材所研制了UNF、武汉冶金建研制了FDN,鉴于萘原料的缺乏,建材院研制了以蒽油为原料的AF减水剂。
交航二局研制了以古马隆树脂为原料的CRS,于此同时,普通减水剂也获得了长足的发展。
1975年吉林开山屯化纤厂研制了木质素磺酸钙,广东造约厂也制成了同类产品。
普通减水剂和高效减水剂的广泛生产,使复合外加剂相运而生。
针对改变混凝土性能而言,复合外加剂具有更广阔的市场背景。
各类工程所不同的技术要求,使复合生产厂家大有文章可作。
具不完全统计,1973—1987年这十四年间,我国的外加剂厂已从廖廖无几发展到150多家,其中80%以上属复合厂家。
而外加剂品种也从廖廖无几发展到16咱300多品牌,这标志着我国外加剂行业已初具规措并趋于成熟。
为了更加强化技术管理和规范市场,1987年我国首次颁布了自己的《混凝土外加剂标准》(GB8076—87);
同时颁布的还有《混凝土外加剂的分类,命定和定义》(GB8075—87);
《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB8077—87)。
这三个标准分别对混凝土外加剂从种类区分,技术指标和检验方法上作出了具体规定:
现在GB8076—87已被GB8076—97代替。
在以后的若干年里,我国又陆续颁布了《混凝土外加剂应用技术规范》(GBJ119—88);
《混凝土防冻剂标准》(JC472—92);
《混凝土泵送剂标准》(JC473—92);
《混凝土膨胀剂》(JC476—98)等系列外加剂标准。
1.3.2外加剂的现状
我国外加剂行业的现状可以归纳为以下几点:
⑴外加剂品种齐全,国外有的外加剂品种国内几乎都有;
⑵高效减水剂从原来较单一的萘系向多品种方向发展,如新品种的氨基磺酸盐、聚羧酸盐高效减水剂等;
⑶企业生产向大规模化过渡,目前年产万吨以上的高效减水剂的企业有20家,年产3-4万吨的企业有4家,产值超亿元的企业有7-8家;
⑷企业创名牌产品的力度加大,推动了外加剂产品质量的全面提高,为大批工程提供了优质的外加剂产品;
⑸复合外加剂的生产技术提高,性价比更为经济合理。
第二章矿物外加剂
指以氧化硅、氧化铝和其他有效矿物为主要成分,在混凝土中可部分替代水泥、改善混凝土综合性能,且掺量一般小于5%的具有火山灰活性或潜在水硬性的粉体材料。
常用品种:
粉煤灰、磨细矿渣、硅灰、磨细沸石粉、偏高岭土、硅藻土、烧页岩、沸腾炉渣。
矿物外加剂在混凝土中的作用:
⑴改善混凝土的和易性;
1)大部分混凝土外加剂具有比水泥更细的颗粒,能填充水泥颗粒间的孔隙,比表面积大,吸附能力大,因而能有效改善混凝土的粘聚性和保水性。
2)部分矿物外加剂能有效降低混凝土的粘性和内聚力,从而改善混凝土的可水泵性、振捣密实性及抹平性能。
⑵降低混凝土水化温度;
⑶提高早期强度或增进后期强度;
⑷改善内部结构,提高抗腐蚀能力:
由于矿物外加剂的细骨料填充效应和后期水化作用,一方面改善混凝土的孔结构,使孔结构细化,均匀性增加、密实度提高,从而提高抗腐蚀的能力。
另一方面,由于矿物外加剂改变了水泥的部分水化产物和结构,如氢氧化钙晶体量减少,而水化硅酸钙等凝胶体增加,从而提高抗腐蚀的能力;
⑸提高混凝土的抗裂能力;
⑹提高混凝土的耐久性。
2.1粉煤灰
电厂粉煤炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。
2.1.1粉煤灰的分类
粉煤灰按煤中分为F类和C类。
⑴F类粉煤灰-由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰。
⑵C类粉煤灰-由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰,其氧化钙含量一般不大于10%
拌制混凝土和砂浆用粉煤灰分为三个等级:
Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级。
Ⅲ级粉煤灰不能用于结构部位混凝土。
2.1.2粉煤灰的作用机理
⑴粉煤灰在混凝土中的作用:
1)填充骨料颗粒的空隙并包裹它们形成润滑层,由于粉煤灰的容重(表观密度)只有水泥的2/3左右,而且粒形好(质量好的粉煤灰含大量玻璃微珠),因此能填充得更密实,在水泥用量较少的混凝土里尤其显著。
2)对水泥颗粒起物理分散作用,使其分布得更均匀。
当混凝土水胶比较低时,水化缓慢的粉煤灰可以提供水分,使水泥水化得更充分。
3)粉煤灰和富集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反应,不仅生成具有胶凝性质的产物(与水泥中硅酸盐的水化产物相同),而且加强了薄弱的过渡区,对改善混凝土的各项性能有显著作用。
4)粉煤灰延缓了水化速度,减小混凝土因水化热引起的温升,对防止混凝土产生温度裂缝十分有利。
⑵粉煤灰作为混凝土的矿物外加剂,在水泥基混凝土中主要作用机理有:
1)火山灰活性效应:
由于粉煤灰具有无定型玻璃体形态的活性SiO2和Al2O3,且比表面积大,这些成分能与水化过程中析出得氢氧化钙缓慢进行“二次反应”,在表面生成具有胶凝性能的水化铝酸钙、水化硅酸钙等凝胶物质,填充在骨料之间形成紧密的混凝土结构。
同时氢氧化钙的消耗使水泥的咸度降低,在此环境中更有利于水化铝硅酸盐的形成,从而使后期强度增长较快,甚至超过同级别的混凝土强度值。
2)微骨料效应:
混凝土在微观结构上是非匀质体,理论上,粗骨料的空隙由细骨料填充,细骨料的空隙由水泥浆填充,水泥颗粒的空隙则由水和水泥水化产物及毛细孔填充。
由于满足混凝土施工和和易性的需要,实际用水量比水泥水化理论需水量多得多,再加上水泥在若干年之内不可能完全水化,因此,凝胶孔和毛细孔是大量的,孔隙率占凝胶体的25%-30%,而粉煤灰,特别是经粉磨的超细灰,具有极小的粒径,在水化过程中,均匀分散于空隙和胶体中,起到填充毛细管及孔隙裂缝之中,改善的孔结构,提高了水泥石的密度。
另一方面,未参与水化的颗粒分散于凝胶体中起到了骨料的骨架作用,进一步优化了凝胶结构,改善了与粗细骨料之间的粘结性能和混凝土的围观结构,从而改善了混凝土的宏观综合性能。
3)形态效应:
由于粉煤灰含大量的球状玻璃微珠,填充在水泥颗粒之间起到一定的润滑作用,因此,优质粉煤灰的需水量比小于100%,即达到同样流动性时可以降低用水量,另一个重要原因是,在混凝土流动性相同时,掺粉煤灰的混凝土比不掺的内摩擦阻力减小,更容易泵送施工和振捣密实。
特别是在掺减水剂或泵送剂的混凝土中,这一特性更加显著。
当粉煤灰超量取代水泥,并用超量部分粉煤灰取代等体积的砂,混凝土的和易性得到进一步改善。
2.1.3粉煤灰对混凝土的影响
粉煤灰能够改善混凝土拌和物的和易性,降低混凝土水化热,提高混凝土的抗渗性和抗硫酸盐性能,但早期强度较低。
2.1.4粉煤灰试验
⑴粉煤灰取样:
粉煤灰以连续供应、相同等级的200t为以检验批。
不足200t已为一个检验批。
粉煤灰的数量按干灰(含水率小于1%)计算。
1)散装灰取样从不同部位取15分试样,每份试样1~3kg,混合拌匀,按四分法缩取比试验所需量大一倍的试样。
2)袋装灰取样从每批中任取10袋,从每袋中各取试样不少于1kg,混合拌匀,按四分法缩取比试验所需量大一倍的地试样。
⑵粉煤灰必试项目:
粉煤灰的必试项目有细度、烧失量和需水量比。
⑶试验方法
1)细度试验
①称取试样50g,精确至0.1g,倒在0.45mm方孔筛筛网上,将筛子置于筛座上,盖上筛盖。
②接通电源,将定时开关开到3min,开始筛析。
③开始筛析后,观察负压表,负压表大于2000Pa时,表示工作正常,若小于2000Pa时,则应停机,清理吸尘器中的积灰后再进行筛析。
④在筛析过程中,用轻质木棒轻轻敲打筛盖,以防止吸附。
⑤筛析自动停止后。
停机后将筛网内的筛余物收集并称量,准确至0.1g。
⑥粉煤灰细度按式2-1计算:
(2-1)
式中X—筛余百分率;
G—筛余物质克数。
2)烧失量试验
①称取大约1g试样,准确至1mg,置于已烘干至恒重的瓷坩埚中,将盖斜置于坩埚上,放在高温炉内从低温开始逐渐升高温度,在950~1000℃温度下灼烧15~20min,取出坩埚,置于干燥器中冷却至室温。
称重,如此反复灼烧,直至恒重。
②粉煤灰烧失量按式2-2计算:
(2-2)
式中X—粉煤灰烧失量;
G—灼烧前试样质量;
G1—灼烧后试样质量。
3)需水量比试验
①样品。
试样样品:
90g粉煤灰,210g硅酸盐水泥,750g标准砂。
对比样品:
300g硅酸盐水泥,750g标准砂。
②试验方法步骤:
按《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T2419—2005)进行。
分别测定试验样品的流动度达125~135mm时的需水量W1和对比样品达到同一流动度时的需水量W2。
③需水量比按式2-3计算:
(2-3)
计算结果准确到1%。
4)粉煤灰必试项目试验结果评定见表2-1。
表2-1粉煤灰质量指标
项目
技术要求
Ⅰ级
Ⅱ级
Ⅲ级
细度(45um方孔筛筛余)不大于/%
F类粉煤灰
12.0
25.0
45.0
C类粉煤灰
需水量比,不大于/%
95
105
115
烧失量,不大于/%
5.0
8.0
15.0
含水量,不大于/%
1.0
三氧化硫,不大于/%
3.0
游离氧化钙,不大于/%
4.0
安定性
雷氏夹沸煮后增加距离不大于/mm
2.1.5粉煤灰的验收
质量差的粉煤灰主要指细度为Ⅲ级的粉煤灰,他对强度有不利影响,取代水泥后混凝土最终强度会降低,即有反作用。
所以必须对粉煤灰进行某些项目的检测。
⑴检验批的确定:
以连续供应的200t相同等级的粉煤灰为一批,不足200t
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