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《 混凝土外加剂应用技术规范 》 标准修订解读. 主讲:王 元. 辽 宁 省 建 设 科 学 研 究 院 Building Science Research Institute of Liaoning Province. Http://www.lnjk.cn 邮编: 110005 电话 ; 024-23390799 传真: 024-23388752. 辽 宁 省 建 设 科 学 研 究 院 Building Science Research Institute of Liaoning Province. 内容提要. 标准修订的背景 主要修订内容

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《 混凝土外加剂应用技术规范 》 标准修订解读

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《混凝土外加剂应用技术规范》标准修订解读

主讲:王 元

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内容提要

  • 标准修订的背景

  • 主要修订内容

  • 修订后的标准特点

  • 主要内容解读

  • 今后工作内容

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标准修订的背景

  • 外加剂的发展历史

  • 我国外加剂的发展现状

  • 外加剂标准的发展变化

  • 存在的问题

  • 修订的主要工作

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历史回顾

混凝土外加剂作为产品在混凝土中应用的历史大约有60~70年。但追溯到古代,其实人类早已知道在建筑用胶凝材料中使用一些添加剂。

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历史回顾

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历史回顾

可查证的资料记载:

1885年 — 欧洲人已经在混凝土中掺入硬化调节剂;如石灰、石膏。

19世纪末 — 使用的氯化钙曾风靡一时,至今也还在 使用。

1895年 — 已经用增水剂和塑化剂,掺入道路铺设 的混凝土中,有效地改善了混凝土的耐久性。

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历史回顾

国外混凝土外加剂技术也是在最近的40~50年代才迅速地发展起来的。

20世纪50年代还只有普通减水剂,当时主要是美国的“普浊里”,后来日本引进了“普浊里”并加以改进和发展,使“普浊里”得到了广泛应用。40年代中期开发出了羟基羧酸盐类减水剂。

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历史回顾

前苏联是外加剂研究和使用较早的国家,从20世纪30年代起就开始在混凝土中应用表面活性剂的实验,由于前苏联地处寒冷地区,他们在早强剂,尤其是防冻剂的研究应用上,都处于领先地位,至应用已有40多年历史。

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历史回顾

进入了20世纪60年代以后是混凝土外加剂发展最具历史意义的时期:

1962年日本花王石碱公司首先研制成功了萘系减水剂,即麦蒂高效减水剂。

1964年前西德研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的另一类高效减水剂“Melment”。

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历史回顾

随着混凝土中特殊性能要求而发展起来的速凝剂、缓凝剂、引气剂(发气剂)、阻锈剂、防水剂、泵送剂、着色剂、脱模剂、养护剂、水化抑制剂等品种日益增加。目前国外总的外加剂品种在500 种左右。

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历史回顾

我国大规模研制、开发和使用外加剂是从解放后开

始的,已经有40多年的历史了。大致可归结成4阶段:

(1)20世纪50年代初期~60年代中期 ——发展起步阶段。

(2) 20世纪70年代中期~80年代中期 ——我国出现了一个大量研究生产外加剂,特别是减水剂的高潮。

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历史回顾

(3) 20世纪80年代~90年代中期 —— 这一时期的特

点为以标准化为中心规范了外加剂的质量,推动

了外加剂的应用技术发展。

(4) 20世纪90年代至今 —— 混凝土外加剂走向高科

技领域的时代。

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历史回顾

迈入21世纪,外加剂的发展更是突飞猛进,外加剂的理论研究与应用技术水平,已经大大缩小了我国与先进国家的差距,甚至某些研究水平已接近、达到或超过国际水平。

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我国外加剂相关标准及变革

  • 《混凝土外加剂》GB8076

  • 《混凝土外加剂匀质性》GB8077

  • 《混凝土膨胀剂》GB23439

  • 《混凝土防冻剂》JC475

  • 《混凝土防水剂》JC474

  • 《喷射混凝土用速凝剂》JC477

  • 《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119

  • 《钢筋阻锈剂应用技术规程》JGJ/T192

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存在问题

  • 外加剂应用技术发展不平衡

    我国南北、东西地区的经济发展的不平衡,同样,外加剂的应用技术也是不平衡的。全国一个应用技术标准,适用性存在差异。

  • 外加剂检测问题

    产品检测和工程应用检测存在差异,评判产品好坏存在差异。

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标准修订的立项、主要工作

  • 立项

    2009年建设部立项,修订2003版的标准。

    由于当时出现外加剂的新品种、外加剂应用的新技术(自密实混凝土、高性能混凝土等)、其他相关标准更改。

  • 主要工作

    2009年11月开启动工作,经调研、试验、讨论。

    7次编制会议、4次意见修改会议,2011年9月送审审查会,2013年发布。

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本规范主要修订内容

  • 与2000年以后颁布的相关标准规范进行了协调。

  • 增加了术语和符号的章节

  • 制定了聚羧酸高性能减水剂和阻锈剂的技术内容。

  • 修订每章外加剂“品种”、“适用范围”和“施工”内容,增加了本规范含减水组分的各类外加剂的相容性试验,增加了泵送剂二次添加法的技术规定

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本规范主要修订内容

  • 增加了每章外加剂“进场检验”内容,包括进场检验批的数量、取样数量、留样、检验项目等。

  • 增加了引气剂、泵送剂和膨胀剂的“技术要求”内容。

  • 修订并增加了普通减水剂、早强剂、防冻剂和防水剂中相关的强制条文。

  • 修订附录A试验方法,用砂浆扩展度取代净浆扩展度法。

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标准的特点

本规范是一部混凝土外加剂应用技术规范,也是我国建筑工程国家唯一一部涵盖了13类混凝土外加剂应用技术规范。与我国相关外加剂和混凝土相关标准互相补充、互相协调。

本规范详细规定了混凝土外加剂的选择、掺量、质量控制、外加剂品种、适用范围、技术要求、进场检验和施工方面的技术指标。

参照了美国ACI和ASTM、英国ENBS、日本JIS等外加剂相关标准。

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主要内容解读

  • 普通减水剂

  • 高效减水剂

  • 聚羧酸系高性能减水剂

  • 引气剂

  • 防冻剂

  • 膨胀剂

  • 阻锈剂

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普通减水剂

  • 定义:减水率:8-10%(14%)

  • 品种:木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素 磺酸镁

  • 发展概况

  • 存在问题:

    1)严格控制掺量 2)注意施工温度

    3)蒸养性能差 4)复配沉淀问题

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高效减水剂

  • 减水率:14-25%

  • 品种:奈系减水剂、蒽系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、三聚氰胺减水剂

  • 发展概况

  • 存在问题:

    1)环境污染 2)低温结晶

    3)水泥适应性,特别是坍落度损失

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聚羧酸系高性能减水剂(新增)

聚羧酸系减水剂之所以称为高性能减水剂,它不是沿用传统高效减水剂的概念,作为新一代减水剂不仅具有高的减水率(>25%),而且还具有掺量低、坍落度保持能力好、收缩小、碱含量低、无氯、清洁环保的特点。适合配高性能混凝土。

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聚羧酸系高性能减水剂

问题提出:

  • 坍落度损失快

  • 环境污染

  • 混凝土收缩大

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聚羧酸系高性能减水剂

聚羧酸减水剂国内外的发展过程:

国外(日本)

1982年7月22日公开专利

1994年首次公开生产技术

2007年开始应用于工程

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聚羧酸系高性能减水剂

聚羧酸减水剂国内外的发展过程:

中国:

90年代开始研制马来酸类减水剂,这期间一直跟踪国外的技术发展。2000年了解到日本已经有聚羧酸技术,国内开始研制,2001年上海建研院首先研制成功,直到2008年国内都没有大规模生产。

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聚羧酸系高性能减水剂

我国用量统计

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聚羧酸系高性能减水剂存在的问题

  • 与胶凝材料适应性问题

    有些品种水泥, Ⅱ 、Ⅲ级粉煤灰

  • 砂石含泥量问题

    有些成分的泥土,没有减水效果。

  • 引气性问题

  • 掺量问题

  • 复配问题

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附录A:相容性快速试验方法

相容性问题是由加拿大学者Acticin首先提出

何谓相容性: 减水剂掺量不大就达到饱和点,且一小时后流动性变化小,就认为减水剂与水泥相容性好。反之,则称其相容性差。介于中间,则称其一般。

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附录A:相容性快速试验方法

相容性问题主要表现以下几个方面:

  • 搅拌过程出现异常凝结

  • 初始流动性差,达不到减水效果

  • 推荐掺量下,坍落度损失过快

  • 推荐掺量下,坍落度损失也小,但泌水严重,出现“扒底”现象。

  • 掺量过饱和点,混凝土出现泌水和离析。

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附录A:相容性快速试验方法

国内外相容性主要实验方法:

  • 净浆流动度法

  • 胶砂(砂浆)流动法

  • Marsh筒流出时间法

  • 流变性能测试

  • 混凝土扩展度试验法

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附录A:相容性快速试验方法

本附录修改原因:

  • 原方法重于减水剂与粉体材料的相容性,忽略了砂石的影响。

  • 基准水泥与实际水泥评价效果偏差大。

  • 原标准是固定水灰比,现在是实际的配合比、实际的原材料(水泥、掺合料、砂)。

  • 原标准以饱和点低来评价相容性好,现在是以扩展度经时损失来评价。

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引气剂

当代高性能混凝土要求混凝土得工作性能、力学性能和耐久性能提出了更高的要求。

在混凝土中掺入引气剂,可使混凝土的性能得到大大的改善。

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引气剂

引气剂性能指标

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引气剂

存在的问题

  • 掺量不易控制

    掺量太低,不易控制,微小变化对混凝土性能影响极大。

  • 引气量不易控制

    混凝土拌合物的引气量随时间、温度、掺合料

    搅拌工艺、振捣等因素变化。

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防冻剂

混凝土在负温或低温下施工的一个重要问题是强度发展非常缓慢,且负温可引起水的相变而使体积膨胀,从而使混凝土遭受极为严重的破坏。混凝土受冻有四个阶段:

  • 初龄受冻:即混凝土在初凝前受冻。解冻后对后期强度的发展无明显影响。

  • 幼龄受冻:初凝—终凝期间受冻。受冻可能是结构遭受不可恢复的损失,混凝土后期强度损失30-40%

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防冻剂

  • 成龄受冻:混凝土已经达到临界强度,能够抵抗受冻破坏,混凝土后期强度损失不超过5%,耐久性没有影响。

  • 后期受冻:混凝土已达到设计强度后的受冻,实际上已属于混凝土抵抗冻融作用的耐久性问题。

    对冬季施工来讲,主要解决前三种受冻,总的目标是安全渡过⑴ 、⑵受冻模式,形成理想⑶状态。

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防冻剂

混凝土冬期施工方法

  • 加热法(暖棚法、蒸汽法、电加热法)

  • 蓄热法(材料加热,构件保温)

  • 综合蓄热法(防冻剂、构件保温)

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防冻剂

现阶段防冻剂存在的问题

  • 氯碱含量高

  • 防冻剂功能单一

  • 防冻剂与环境不和谐

  • 成本高

  • 欠缺防冻剂机理研究

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防冻剂

适用范围

  • 氯盐防冻剂严禁用于钢筋混凝土、预应力混凝土

  • 亚硝酸盐、碳酸盐防冻剂严禁用于预应力混凝土

  • 硝酸铵、碳酸铵、尿素类防冻剂严禁用于办公、住宅工程。

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膨胀剂

  • 我国使用量大、面广

  • 问题和争议也大

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膨胀剂

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膨胀剂

应用注意问题

(1) 混凝土掺入膨胀剂后,施工24h以后需要大量水养护,才能获得较理想的膨胀性能。

(2) 混凝土掺入膨胀剂,自由膨胀条件下,混凝土强度降低小于10%。只有在适当限制条件下,混凝土的强度可提高10%~30%,膨胀才起到有利的作用。

(3) 掺膨胀剂的混凝土浸水养护后,膨胀值一般在7 ~ 14d即可稳定。

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膨胀剂

  • 修改内容

    附录C 增加“钢质压块,150g ”

    原标准中,百分表是直接与玻璃板相接触,测量实践表明,膨胀砂浆流动性大时,其浮力会致使玻璃板上浮,影响测试精度,本次修订中,增加了钢质压块,其作用是平衡玻璃板的上浮。

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阻锈剂

  • 钢筋的锈蚀程度是混凝土结构寿命的判定因素

  • 防止钢筋锈蚀的有效措施

  • 阻锈剂是当今世界提高耐久性的措施之一,发展势头良好。

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阻锈剂

目前存在的问题:

没有相应的产品标准。

评价阻锈效果,定性可以,不能定量。

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今后工作

  • 外加剂标准工作

  • 外加剂行业的工作

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辽 宁 省 建 设 科 学 研 究 院

Building Science Research Institute of Liaoning Province

外加剂标准今后工作

由于我国经济的不平衡,存在东西差异、南北差异。作为外加剂应用规范,很难适应我国的各地外加剂品种和应用。所以,规范的水平要适中,今后,标准还要提高、改进。带动我国外加剂的技术水平不断提高。

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外加剂行业今后的工作

  • 认清国内经济形势

  • 行业自律问题

  • 清洁、安全生产问题

  • 科技创新,创新无止境!

  • 关注国际形势,走出去,参与国际化

  • 做好服务,保证工程质量。

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汇报结束!

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