混凝土外加劑的標(biāo)準(zhǔn)定義
根椐國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOTC/SC3對(duì)混凝土外加劑的定義如下:
在混凝土、砂漿、凈漿拌合時(shí)或在額外增加的拌合操作中摻加等于或少于水泥重量5%,使混凝土的正常性能得以按要求改性的一種產(chǎn)品。
定義強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn):
第一、是摻量少于或等于水泥重量的5%,這就是說混凝土外加劑的摻量不得大于水泥重量的5%。根椐這一定義,其它摻量大于水泥重量5%的礦物摻合料不可以和外加劑混凝土混為一談。另外兩點(diǎn)還須說明,一是膨脹劑和防凍劑的摻量雖然大于水泥重量的5%,但作為特殊情況已被列入GB8076—87外加劑分類范疇。二是根椐我國現(xiàn)行《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》—JGJ55—2000規(guī)定,用礦物摻合料代替部分水泥用量計(jì)算,外加劑的摻量應(yīng)按膠結(jié)材料的總體用量計(jì)算。
第二、使混凝土的正常性能得以按要求改性的一種產(chǎn)品這句話的真正含義是什么?正常的混凝土性能為什么要改性?結(jié)論只有一個(gè),常態(tài)的混凝土性能,不一定能滿足設(shè)計(jì)或施工技術(shù)要求,這就需要或依靠外加劑對(duì)混凝土的改性。比如一條馬路需要在澆筑后24小時(shí)通車,普通混凝土性能是無法滿足的,但通過緩凝劑的摻入?yún)s完全可以使其實(shí)現(xiàn)。再比如,原來使用的一個(gè)C30的配合比每立方米混凝土水泥用量為400kg、用水量為200kg、水灰比為0.5、塌落度100mm,現(xiàn)在加入高效減水劑0.6%,在保持水灰比0.5和塌落度 100mm的同等技術(shù)條件下,用水量降為160kg,水泥用量降為320kg,每立方米混凝土可節(jié)約水泥80kg,且大大降低了混凝土的水化熱指數(shù)。通過對(duì)定義的學(xué)習(xí)和理解,我們應(yīng)該掌握一個(gè)要點(diǎn),混凝土外加劑的主要功能,就是通過它的摻入可以按要求改變混凝土正常性能,這種改性包括了技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性能兩個(gè)方面。
混凝土外加劑的生產(chǎn),是因?yàn)榛炷粮男缘男枰?,混凝土外加劑的發(fā)展史是和混凝土的發(fā)展史息息相關(guān)的。在某種程度上講,混凝土外加劑在追求自身發(fā)展的過程中,同時(shí)也推動(dòng)了混凝土技術(shù)的發(fā)展。一般國際上公認(rèn)的混凝土第三次技術(shù)革命——高強(qiáng)混凝土的誕生,其技術(shù)依托重心乃是高效減水劑的重大突破。世界上最早出現(xiàn)的混凝土外加劑應(yīng)推1898年的疏水劑和塑化劑,但到1910年才成為工業(yè)產(chǎn)品。而較大規(guī)模的發(fā)展始于十九世紀(jì)三十年代,當(dāng)時(shí)美國以松香樹脂為原料,首先研制出一種AE引氣劑,由于解決了公路路面的抗凍問題曾風(fēng)行一時(shí)。到了十九世紀(jì)三十年代國外又研制出了以紙漿廢液為主要材料的M系減水劑,這種外加劑在很大程度上改善了混凝土的可塑性,被譽(yù)為現(xiàn)代混凝土減水劑的開始。十九世紀(jì)六十年代,日本和聯(lián)邦德國先后推出了萘磺酸鹽和三聚氯胺高效減水劑,從此外加劑對(duì)混凝土的改性技術(shù)進(jìn)入了新時(shí)期。迄今為止,為滿足高強(qiáng)度、大流態(tài)、保塑好的新型混凝土配制需要,多種被稱為高性能減水劑的產(chǎn)品已逐漸露出頭角。如羥基羧酸鹽復(fù)合性高性能減水劑、高效保塌減水劑、高分子保塌減水劑,這些新型減水劑一般減水率都大于20%,且具有良好的保塑作用。但究其本質(zhì),主體材料仍為萘磺酸鹽或三聚氯胺樹脂。
我國的混凝土外加劑起步較晚,1950年華北窯業(yè)公司研究所研制出我國第一個(gè)外加劑產(chǎn)品,即長城牌引氣劑。該產(chǎn)品首次被應(yīng)用于天津飛機(jī)場跑道,使混凝土抗凍性、耐蝕性均有所提高,并在武漢長江大橋和其它水利工程中得以應(yīng)用。在以后的二十多年中,我國的外加劑發(fā)展仍十分緩慢,除了個(gè)別單位采用紙漿廢液生產(chǎn)低品位的塑化劑,絕大部分工程都不使用減水劑,即使冬季施工防凍劑也都是以氯鹽為主體材料的。直到1973年,受國際建筑技術(shù)和混凝土新型工藝的影響,在我國才推動(dòng)了高效減水劑的研制和生產(chǎn)。由于染料工業(yè)中的擴(kuò)散劑被成功的移植到混凝土減水劑行列,從此牽動(dòng)了以萘及其同系物為主要原料所生產(chǎn)的減水劑獲得迅速發(fā)展。1974—1976年國家建材院研制了以甲基萘、萘殘油為主要原料的MF和建1兩種高效減水劑。清華大學(xué)研制了以萘為原料的NF高效減水劑、天津建材所研制了UNF、武漢冶金建研制了FDN,鑒于萘原料的缺乏,建材院研制了以蒽油為原料的AF減水劑。交航二局研制了以古馬隆樹脂為原料的CRS,與此同時(shí),普通減水劑也獲得了長足的發(fā)展。1975年吉林開山屯化纖廠研制了木質(zhì)素磺酸鈣,廣東制藥 廠也制成了同類產(chǎn)品。普通減水劑和高效減水劑的廣泛生產(chǎn),使復(fù)合外加劑應(yīng)運(yùn)而生。針對(duì)改變混凝土性能而言,復(fù)合外加劑具有更廣闊的市場背景。各類工程所不同的技術(shù)要求,使復(fù)合生產(chǎn)廠家大有文章可作。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),1973—1987年這十四年間,我國的外加劑廠已從廖廖無幾發(fā)展到150多家,其中80%以上屬復(fù)合廠家。而外加劑品種也從廖廖無幾發(fā)展到16種300多品牌,這標(biāo)志著我國外加劑行業(yè)已初具規(guī)模并趨于成熟。為了更加強(qiáng)化技術(shù)管理和規(guī)范市場,1987年我國首次頒布了自己的《混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)》(GB8076—87);同時(shí)頒布的還有《混凝土外加劑的分類、命定和定義》(GB8075—87);《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》(GB8077—87)。
按(GB8075—87)分類,混凝土外加劑按其主要功能可分為四類:
1. 改善混凝土拌合物流變性能的外加劑:包括各種減水劉、引氣劑和泵送劑等。
2. 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間,硬化性能的外加劑:包括緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑等。 3.改善混凝土耐久性的外加劑:包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。 4.改善混凝土其它性能的外加劑:包括引氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送劑等。
按(GB8075—87)外加劑的命名和定義,外加劑可分為16個(gè)名稱,其各自定義如下:
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1. 普通減水劑:在混凝土塌落度基本相同條件下,能減少拌合用水量的外加劑;
2. 早強(qiáng)劑:加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑;
3. 緩凝劑:延長混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑;
4. 引氣劑:在攪拌混凝土過程能引入大量均勻分布,穩(wěn)定而封閉的的微小氣泡的外加劑;
5. 高效減水劑:在混凝土塌落基本相同條件下,能大幅度減少拌合物用水量的外加劑;
6. 早強(qiáng)減水劑:兼有早強(qiáng)和減水功能的減水劑;
7. 緩凝減水劑:兼有緩凝和減水功能的減水劑;
8. 引氣減水劑:兼有引氣和減水功能的外加劑;
9. 防水劑:能降低混凝土在靜水壓力下的透水性的外加劑;
10. 阻銹劑:能抑制或減輕混凝土中鋼筋或其它預(yù)埋金屬銹蝕的外加劑;
11. 加氣劑:混凝土制備過程中因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出氣體,能使混凝土形成大量氣孔的外加劑;
12. 膨脹劑:能使混凝土體積產(chǎn)生一定膨脹的外加劑;
13. 防凍劑:能使混凝土在負(fù)溫下硬化,并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到足夠防凍強(qiáng)度的外加劑;
14. 著色劑:能制備具有穩(wěn)定色彩混凝土的外加劑;
15. 速凝劑:能使混凝土迅速硬化的外加劑;
16. 泵送劑:能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑。
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