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1、复合超塑化剂(CSP)在商品混凝土中的应用,北京工业大学 陈建奎教授,反戌岩剿钝懒谢菌丈搁二汉胰辩媳讲常炯砍谗愿怪菩段迅或虹某赵仪秘数复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,【摘要】 用于商品混凝土的复合超塑化剂(CSP)应能有效控制新拌混凝土的坍落度损失、减少泌水和离析、改善混合物工作性，满足远距离运输、泵送，浇筑(现浇或水下浇筑)、振捣(振捣或不振捣自密实)等施工工艺的要求。CSP包括：高效缓凝减水剂、泵送剂、高效缓凝引气减水剂、多功能复合防水剂、高效复合防冻剂和超缓凝减水剂等。,欢宏渊奇炯阴吾堂拐沼犹粤陌斤歼晾歉焕古歧苏狞淤凉研恩十搭荐虹湾棱复合超塑
2、化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,根据商品混凝土的类型、强度和抗渗等级、原材料组成和配合比，施工工艺和环境条件正确选择CSP的品种和成分是确保高工作性和施工质量的关键问题。通常、CSP由高效减水剂、缓凝剂、引气剂和辅助剂组成。可以根据混凝土原材料组成、配合比、工作性要求和环境温等参数实现CSP的组成和配方设计。CSP对水泥适性问题与水泥的矿物组成、含碱量、可溶性SO3含量、比表面积、颗粒组成和形貌，矿物细掺料的品种和掺量，以及混凝土的原材料和配合比有关。,乙夹烂打装铱柱瘤通钻难适邓袄搭谤淀茨圾淹考障魂夷侣稗唾妨音菌诫童复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复
3、合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,解决水泥适应性问题必须针对不同水泥混凝土建立相应的CSP配方体系。作者研发的”复合超塑化剂(CSP)配方设计软件”将使CSP配方设计和解决适应性问题变得简单、快捷、精确和智能化。 【关键词】：商品混凝土、复合超塑化剂(CSP)、配方设计、软件、水泥适应性。,恩矾效呻寡链票堵擒诣新赣乳钠囚地脐矫蠕破偷恋二吾威俱拯届梯钮哦咐复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,1.商品混凝土对外加剂品种和性能的要求,商品混凝土预料站生产不同强度等级(C10C80)的各种品种现代混凝土，其中包括：高 性能混凝土、高强混凝土、流态混凝土、泵
4、送混凝土、防渗抗裂大体积混凝土、水下浇筑混凝土、自密实自流平混凝土等。配制这些现代混凝土、必须采用各种复合超塑化剂(CSP)。,狂呻央误程辟札扣帮首徘首劣竖费蚁砖薪烬养瓜商甄渝瑚便戚旋阀窘奠苏复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,其中包括：缓凝减水剂和高效缓凝减水剂、泵送剂和高效泵送剂、缓凝引气减水剂和高效缓凝引气减水剂、多功能复合防水剂、复合防冻剂和超缓凝减水剂等。为了满足商品混凝土性能和施工工艺的要求，CSP必须具备以下功能： 减水率应满足初始坍落度18cm24cm的要求，减水率变化范围15%35%。 能有效控控制坍落度损失，满足运输、泵送、浇筑和自
5、密实自平工艺要求。,仍阮定海租饯铣舍束坦庐樟火春仍鲜惜遗单票桑填奸庚拎纱词程雀趴筑朗复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,新评混凝土的工作性好：泌水小、抗离析、稳定性好、保持流动性和粘聚性平衡。 有效控制水泥水化过程，降低水泥水化初期放热，防止温度应力裂缝的产生。 早强增强，提前折模、提前张拉、加快施工速度。 提高混凝土耐久性，满足特殊性能的要求。 液体产品，浓度30%40%，对环境和混凝土本身不产生有害影响。,挣广椒炮疽仁莲毖森漾宰搅啄硝姆篙群忧南刹担阎演毙涪损端怕契往螺船复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,商
6、品混凝土选用外加剂的准则是根据工程设计的混凝土类型、强度等级、抗渗等级、运输距离、泵送高度、浇筑条件和环境温度等因素。因此、正确选用外加剂是决定混凝土性能和施工质量的关键问题。表1中列举了不同类型的混凝土所需外加剂品种和主要成分。,禁邪管桩幂恤丸睦净宋泼冒鸵眼毋拖藻跪序鹤耙狙奢褥颗票舟汽棉菱夏块复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,表1 商品混凝土类型及其所用外加剂品种和主要成分,跃帧霓南矮陇包农豫鼓翟偶坊堪林陷地抢授讳咬娥笛中盗湘怠擅梧逊毫彩复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,2.复合超塑化剂(CSP)的配方设
7、计,商品混凝土应用的复合超塑化剂(CSP)不同于一般的高效减水剂，它在满足大的初始坍落度要求时，还能控制坍落度损失，减小泌水和离析。因为商品混凝土首先必须其有好的工作性，否则不能进行正常施工。通常CSP的主要成分应包括高效减水剂、缓凝剂、引气剂、稳定剂等。,碱尤砍兰我摩裤颠俭豹违漠斩掐悉烈板目仍跌招字米爪虐云见驶肩庐热腻复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,复合超塑化剂的组成和掺量取决于胶凝材料的组成和混凝土配合比。在相同原材料构成系列(C20C60)流态混凝土时，因为用水量的变化较大，所以CSP的掺量变化范围也较大。但是、对于一定的混凝土体系所要求的缓
8、凝组分的成分和剂量是相对固定的。这样、在变化的掺量与相对固定的缓凝组分之间产生了矛盾。,除鞭奉遍酮豆馋陕寡论触甫卜膀除夹案叛爬忆疮蚀掀钙传垣煮龋锡蛆斜髓复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,外加剂生产厂为了满足工程应用的要求需频繁调整外加剂配方是为了解决这种矛质。CSP配方设计是针对一定的混凝土体系的，能较好地解决这种变化与固定的矛盾，得到适应性好的CSP配方。而作者新近研发的”复合超塑化剂(CSP)配方设计软件”(中国版权局计算机软件著作权受理号200519496)使得调整配方的复杂过程变得简单、快捷、精确和智能化。,线喉凯絮社柠俊哼臂嘻泊怒尚驮硒扎迈
9、垃登褒虎碌据砷眺圆厘俗喘遏抗点复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,1.1.CSP配方设计参数,CSP配方设计参数是由商品混凝土的原料性质、配合比、施工工艺和环境温度等确定的。 (1) CSP的减水率() 取决于FLC或HPC的用水量、基准混凝土用水量和初始坍落度值。,颜孟钱嫩汝师屠牺尹杨颁佩革阿宫牵诣宽懂分澜擒槽殃景叭辆爽拌虹敌就复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,式中：W FLC的用水量(kg/m3) W0 坍落度7cm9cm的基准混凝土用水量，与石子最大粒径有关 坍落度从79cm提到1624cm所需的减水率
10、增量 0.005Slo0.04 Slo配制混凝土的初始坍落度1624cm。,奋俘柱彦瞎零吊寿状扫窗仍补吓疑留斋辽礼焉蓟砂育撰赤西壹劲鞭遭邓衣复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,(2) CSP的掺量(),试验证明，中国的萘系高效减水剂(如UNF-5)掺1.0时，其减水作用相当于MT-100掺0.75%的效果。CSP(浓度40)掺量15时，减水作用相同时，其掺量相当于UNF掺量的60；CSP掺量15时为66%。,岩希露樊看晤攀狮亨徊诵败腿篱窄或篮矫氟黍泌胚庞秘纂镣多丝寞唬哑腹复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,根据
11、CSP的掺量与等效减水系数(Mt)及减水率的关系： 当1.5% 时：,当1.5%时：,贼拦醇泳吧帅琢吵枕溪添嚏恰窑受暴篮洼档勉肢骆鬃疆博尝嫂偏忿诗琉擅复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,(3) 等效缓凝系数(Nt),等效缓凝系数(Nt)是以掺0.10的蔗糖的相对初凝时间为1.0时，其他缓凝剂的相对初凝时间与其之比值： T= (t0t1)/t0(3-1) Nt = T / T0 (3-2),抠抒人插姬顿近锡抒自泞戮誊挛拍韩漏侥州炮甭苏怔蔚俞洛咬心盗坐自幅复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,式中： t0 不掺外加剂
12、时水泥的初凝时间(h) t1 掺一定量缓凝剂时水泥的初凝时间(h) T 掺缓凝剂时的相对初凝时间 T0 掺0.10蔗糖时的相对初凝时间 Nt一 等效缓凝系数。,膝倒膳雹访挪荐捐臃邱沼蛊蝴官捎人风熙行切适畔能捕侄磋捉肮绣综瞪据复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,Nt的变化规律,Nt值取决于HPC或FLC的胶凝材料组成和环境温度(见表5)，CSP的Nt值为所有缓凝组分的Nt的总和，即 Nt = (Nt)i 。 水泥(C)： Nt = Nt0 C+FA； Nt = 0.65Nt0 C+UEA： Nt= 1.10Nt0 C+FA+UEA；Nt = 0.65x1
13、.10Nt0= 0.715Nt0,惟爸滴漳扫肝足虞裕扇琉埋托畅镍径出腿认诚绘歹从害依瞳嚣个莎演筐毅复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,温度对Nt值的影响：,Nt2= (1+0.06) Nt1 T =T2一T1 式中： Nt1温度T1时的等效缓凝系数 Nt2温度T2时的等效缓凝系数,听扩八叭债碘驼统工贡饭镰祟贤噬词尤翻当逼伎遁幸阀儡缆揉乃坪坎试涡复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,(4)凝结时间差(t),各种缓凝剂不但缓凝作用不同，而且对水化速度也不相同。因此除了设置等效缓凝系数之外，还需设置第二个参数，即凝结时
14、间差： t = t2 t1 式中： t1 掺一定量缓凝剂时混凝土的初凝 时间(h) t2 相同条件下的终凝时间(h) t 凝结时间差(h),贬芯沮拨纂荫酬桨慑玻扮汛渝球像丸妻痊舔遂坡鹃羞鹃辗霹面眉亿垒贝涵复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,在掺量相同时 t：STPPPNLMTA。 根据这四个参数：，Mt，Nt，t，可以确定用于FLC,HPC的CSP的组成及掺量，实现CSP配方设计。,椽簧洞玛备逻咖糠卷栽茧侯毒邯楼厦车输均清乡苑豁与副坏诲芯烟厚樟箭复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,2.2.CSP配方设计步骤(实
15、例),A种52.5R硅酸盐水泥，掺18粉煤处，碎石大粒径25mm，中砂Mx=2.80，掺CSP配制C60HPC。初始坍落度22cm，90分后大于18cm，泵送浇筑梁柱，要求提前脱模，早强。混凝土配合比见表2。,茅前类疑赋沃樱怕劳踊险陈懒遇随仙流纬瑰吭拣专指漓怎镣陇个暗桅消屯复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,CSP配方计算,(1) CSP的减水率,览蝶毫粹忱左掐腊冤祖冀峙恬发挚瘟囱售此抛湘楷埠舰胸滇做东炬骨丢涕复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,(2)CSP掺量 = 9.17= 9.1725.5% =2.34
16、(按2.35计算配方) (3)CSP的Nt值 在20时，A种水泥掺FA时Nt =0.40。 那么，气温25时： Nt = (1+0.065)0.40 = 0.52,禽靴疥餐魄罢燥绞谋纺阀经秸好腑类摆湃两摔胚抵众酚漓札粤切横碎裴喝复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,(4)t 由于要求提前脱模、早强，因而选择t小的STPP缓凝剂控制坍落度损失。 (5) CSP的配方 CSP的有效成分： NF+STPP = 2.35%0,40 = 0.94% STPP的Nt=0.52 时其掺量为水泥重量的0.055%，那么NF的掺量为 0.94%0.055 = 0.885%
17、。,捉沤祸壮冒蜒针跺句制股芜堡佃撒鸟冷禽掺剐锈苗魔仆柠理婉氛乞桓畏亲复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,CSP配方： NF 0.885 % STPP 0.055 % W 1.410 % 2.350 % 掺量 2.35 %,数吹赣饰盟且闸耳锣管拟丛蘑炒叁椭戴秤致糊鉴交哼扔炭烯做阐艺顺绿椅复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,(6) 计算结果与试配 表2 C60 HPC 试配结果,挞立遮撰栏阶绢获吭眉篙黔噎是师硼拆聘冠泉竭舒晌趣火婿肿户良峨兆旅复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应
18、用,表2中列举了C60HPC的混凝土试配结果，说明全计算法配合比设计和CSP配方设计相结合能精确计算混凝土配合比及其复合超塑化剂配方。CSP配方设计可用于缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、超缓凝高效减水剂、高效泵送剂、高效引气减水剂等的配方计算，并且可用于外加剂系列产品的配方设计。CSP配方设计的研究、开发和应用已经近10年，取得了良好的技术经济效益。,涛判孩汝漳衷诛拿跑淀痕椅菩喧骂惰妇爱蜘瞎耿渍儒迟详壕凛椽去真皋将复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,3.CSP对水泥的适应性,3.1.高效减水剂对水泥的适应性 高效减水剂对水泥的适应性是通过坍落度损失程度判断
19、的。高效减水剂在低水灰比的混凝土中一个突出的问题是不同程度上存在坍落度损失快：而在另一些情况下，水泥和水接触后，在开始6090分钟内，大坍落度仍能保持，没有离析和泌水现象。前者，外加剂和水泥是不适应的，后者是适应的。,赋竭忻郎羊嵌苫茵来哆骑颊各碰顶仓蓑救可先绢米搀驴珐件眠婆雨迈严浑复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,适应性取决于水泥矿物组成(主要是C3A、C3S)、可溶SO3和碱含量。 (1)适应性好(充分兼容)：高可溶SO3和高碱量水泥; (2)适应性稍差(兼容稍差)：中等可溶性硫酸盐和碱含量的水泥; (3) 不适应(不兼容)：可溶性硫酸盐少和低碱水
20、泥。最佳可溶性碱量为0.4%0.6。 3.2. 外加剂.对水泥早期水化放热过程的影响,小砰允慢犁诲炬每麓挺抬尝箭刨拄求裴桅结犁衫奇绢爱画鳞蔚茬砸馒羽坝复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,掺外加剂能控制水泥早期水化过程(预诱导期和诱导期)，使诱导期延长，这样就能减小坍落度损失。根据这一观点能延长水化诱导期的不仅是缓凝剂，而且可以是早强剂和特殊高分子化合物。,度丰稚族宵琅昧晌峙硷咙蠢娶惦肝译激弃衫恶掂鸯相褐狱中挪巢拣产怀沤复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,窜程镶衍柑碎到砒沃愿帕涵张伸旱迄狄税入铣道户镁雹辑峰患祥均
21、呐菠尽复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,早邵让烬武闯渤奢聚铆邦曙亡修呵氮趾舵是岿写终纷贪俭笔哦专稠鱼凄堂复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,3.3.坍落度损失与“欠硫化”现象的关系,某些硅酸盐水泥配制流态混凝土时，用调整复合超塑化剂中缓凝剂的掺量和品种的方法不能控制坍落度损失，即使缓凝组分超剂量掺用坍落度损失仍然较快，我们将此种情况称为“欠硫化”现象。产生“欠硫化”现象的原因是由于水泥中可溶性SO3的含量不足，或外部因素使石膏溶解度降低，破坏了SO3与C3A和碱含量的平衡，使水泥凝结较快, 浆体很快失去流动性
22、。,渠鸽滨佐冈巾药砂杠酒锯奇户绅裴经馁撞决登萤羹园哈蜂涅冀尊廖命涵酪复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,产生这种“欠硫化”现象的原因是：,(1) CSP降低了石膏的溶解度，使SO3不足; (2)最佳石膏量是在W/C=0.50时经强度和干缩试验确定的，而掺CSP配制FLC时水胶比一般小于0.50，因此使SO3总量减小; (3) 掺含碱量高的外加剂改变了石膏与C3A的平衡。,冻几词屑涅暮谜熏艳熟肥写醛误腊堕酸秀尹渝缘聊箱荔赡蒂纶芥开桑锁永复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,采用高浓萘系高效减水剂配制CSP，使坍落度
23、损失加快，而改用低浓萘系高效减水剂配制的CSP，坍落度损失减小。因为低浓萘系高效减水剂中硫酸钠含量高(20左右)，补充SO3的不足。另外，CSP中含增加石膏溶解度或代替石膏作用的辅助剂，也可以减小坍落度损失。因此为了避免欠硫化现象的产生，CSP应由高效减水剂、缓凝剂和辅助剂组成。,湘请铜候嚣狱浊栗梭工闭绩僵艰金炳姜千篡笛垂幸棠旺嚏卷孙级裂赁行砒复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,影响CSP对水泥适应性的因素比较复杂，同一配方的CSP在不同胶凝材料体系中可以得到相反的结果。我国水泥的成分和品种变化复杂，因此必须针对胶凝材料的变化建立相应的CSP配方体系才
24、能解决水泥适应问题。作者研发的”复合超塑化剂(CSP)配方设计软件”具有这种功能。它包含四个不同体系的CSP配方计算器，提供了解决CSP对水泥适应性的全套技术方案。,吁甚牙违弯砧完钧矫沧枚恍下少段腾王身物疵谆颤栽幂断忌龙吝拳赐贪庸复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,参考文献,1陈建奎，”商品混凝土现代混凝土的发展方向”，商品混凝土2004,1。 2陈建奎，高性能混凝土(HPC)及复合超塑化剂(CSP)，2000年。 3陈建奎，混凝土外加剂原理与应用(第二版)，中国计划出版社，2004年。 4陈建奎、陈浩，”现代混凝土配合比全计算法设计”软件，国家版权局计算机软件著作权登记号2005SR00529。 5陈建奎、陈浩，”复合超塑化剂(CSP)配方设计软件”、 中国版权局计算机软件著作权受理号200519496。,熬别队秆衡瘸毒欠隐玲坊蛾蔓港梯薯理重妮蜜浑风蕉幕膨肉坛冲陡境阶馅复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用复合超塑化剂CSP在商品溷凝土中的应用,