混凝土免养护剂

1、产品描述：

混凝土免养护就是一种高分子合成树脂，具有直链、支链、交链共存的复杂网状分子结构，其分子特征及交联的微观结构使其可以固定周围环境中的水介质，形成高含水凝胶而不溶解，使胶凝材料水化过程具有弹性凝胶的基本性能。适合于水泥、砂浆和混凝土的保水增稠组份。

混凝土免养护剂可以使水泥水化体系在较长时间内保持较高的内部相对湿度，即保证了水泥水化的持续进行又抑制了混凝土界面的早期干燥。试验表明：混凝土免养护剂可以显著的降低混凝土的自收缩率以及干缩率，改善混凝土内部结构，使之更加致密。

混凝土免养护剂在水泥水化过程中形成微型气泡，这和引气剂一样能够提高混凝土的抗冻性能，本产品性能比较稳定，可以在高温下正常使用。

2、产品指标：

表1 免养护剂的技术指标

3、产品应用环境：

建设工程中的楼板、梁柱和剪力墙大多数使用混凝土，在多风干燥的环境中，气候炎热，混凝土的失水速度很快，特别是暴露面积大的楼板，表面失水速率更快，有时甚至来不及抹平，混凝土即已硬化。因此混凝土塑性开裂严重，影响外观质量，碳化深度增加，影响回弹强度值，对外观质量、强度指标和耐久性造成严重的后果。

混凝土免养护剂可迅速固定比自身质量大数百倍的水分，固定水后的混凝土会在环境湿度变化、溶液pH值升高或离子浓度变大时保持水分。对预防混凝土失水引起的开裂、降低碳化深度、提高界面的光洁度以及硬度，提高回弹强度，改善耐久性起到非常重要的作用。

4、推荐使用方法及应用综述：

单方混凝土按照1000g/M3的掺加量，掺加免养护剂的混凝土的抗压强度，在龄期3d、7d和28d时，接近或高于未掺加的混凝土的抗压强度。对使用PO水泥配制混凝土的企业，由于免养护剂的增强作用，混凝土强度可以提高3—5MPa,由于免养护剂的固水作用，使混凝土水胶比变化非常小。在混凝土硬化过程中，内部湿度变化很小，水泥的进一步水化的环境特别稳定，对混凝土后期强度的增加有利。

混凝土免养护剂的掺入，使混凝土单位面积上裂缝数目最少，特别是按国内配合比设计的混凝土，单位面积上总裂缝面积也降低最多，对燥热环境下混凝土早期开裂的改善作用显著。原因是免养护剂固定的水分较多，在混凝土硬化过程中，随着孔溶液碱度的提高和混凝土内部湿度的降低，这些水分没有蒸发，对降低塑性收缩改善混凝土早期开裂更有利，即预防了混凝土早期开裂、降低了碳化深度，同时提高了表面的密实度，提高了回弹强度，改善了耐久性。

邯郸金隅太行混凝土试验记录数据

混凝土自养护技术概况

传统的养护方法基本上是通过外部实施养护作业，并可分为两种类型：水养护，即那些通过提供额外的水分，来防止混凝土失水的方法；密封（或无水）养护，即那些仅防止失水的方法。

养护水也能从内部提供水源，内养护包括在混凝土拌合物中采用一种起养护剂作用的组分。这种养护剂可以是一种新组分，也可以是混凝土拌合物中，采用的一种处于特殊状态的普通骨料，诸如呈饱和水状态。

内部水养护大多数高强和高性能混凝土的水胶比很低，其拌合水不足以保持粗毛细孔内充满能维持水泥水化和进行火山灰反应所需的水分。因此，对于这类混凝土，一般公认的更有效的养护方法是，额外加水（内部供水）。内部供水养护的可取之处在于，内部密封已不能防止其自脱水。

内养护剂是该养护体系的一个组成部分，而且它最终被自身分散。这种内养护方法有助于克服由于低水胶比体系的低渗透性，使传统的外养护效果下降所带来的问题。这种内供水养护方式，由于它可直接降低自脱水，因此，是一种降低自身收缩的有效方法。

使用过这种内养护的施工人员认为，内养护的主要贡献是，通过延长养护期，可降低渗透性。延长养护，还可增加所形成的胶凝材料产物的体积，从而使毛细孔不贯通。当混凝土拌合物中，由于掺加矿物掺合料，诸如硅灰和磨细矿渣，使孔结构更为致密，从而增加自脱水，使内供水养护的优点变得日益重要。

预饱和轻骨料通过采用预饱和轻骨料，提供内水源，可获得内养护所需用水，以此来补充水化过程中，化学收缩所消耗的用水，生产出对现场劣质养护不敏感的宽容性混凝土。这就可以大大减少自生收缩的发展。接着，对用完全由预浸泡吸足水的轻骨料生产的轻骨料混凝土，或用部分由预浸泡吸足水的轻骨料生取代普通重量的骨料生产的混凝土，进行自生变形的研究。大量的实验显示，采用内水源养护，可生产出没有自收缩的高强混凝土。

日前，一项由美国进行的研究计划，对使用浮石作内养护轻骨料进行了评估。在搅拌过程中，使浮石吸足水分，并使用具有良好力学性能和有助于获得高吸水量的，有很高开-闭孔隙率的浮石。这样，只需使用相对较少量的轻骨料，就可以获得内养护所需用水，而且，对混凝土的强度影响也微乎其微。举例来说，若采用相当于水泥重量6%的轻骨料，就可以完全消除高强混凝土的自生收缩。

超吸收聚合物有研究者提出采用超吸收性聚合物（SAPs）防止自脱水的养护方法。大多数SAP是由交叉状连接的高分子电解质组成的。由于其离子的性质和互相连接的结构状态，一颗SAP可以在其周围吸收大量的液体，并且将液体保持在其结构中又不溶解。当前应用的这类聚合物，理论上的最大吸水性是其自重的5000倍。但是，商业生产的SAPs的吸收性，可能仅为其自重的20倍，而且，在诸如水泥净浆体孔隙液体中，有很高的离子溶解性。SAPs吸水性的基本原理是其次化学键。由于其保持的是松散水分，因此，基本上可将其视为散装水。

混凝土搅拌过程中，SAPs颗粒形成了含有大量松散自由水的宏观保水物质。这类自由水会在水泥水化过程中消耗掉。它不仅可以向水泥净浆体周围提供内养护，而且还可防止自脱水。这一理念正是模拟了用于混凝土防冻的引气原理。因此，可称之为引水。同样，该术语--引水，也可应用于前述的预饱和轻骨料养护法。

作为一种高科技材料，SAPs已开拓出广泛的应用领域，诸如触摸镜头，乳房植入，消防以及土壤调理剂。但是，当前全球每年超过85%的SAP产品中，即500,000吨，是用于可处理性婴儿尿布。

内封闭养护内封闭是另一种混凝土养护法。其基本途径是，既不需要进行外部养护， 也无需向混凝土额外加水。这类自养护化学用品包括：在搅拌过程中，加入水溶性化学用品，以降低混凝土硬化过程中的水分蒸发和底层混凝土的水分损失。这些外加剂由水溶性聚合物组成，含有羟基和醚功能基团，可提高混凝土的保水性，从而增加水化程度。氢结合键出现在这些功能基团之间，可降低水的蒸发压力，减少水分的蒸发。这些外加剂改变了C-S-H凝胶的形态，降低了混凝土的吸收性。

****集团混凝土免养护技术实施方案

一、概况

根据**地区原材料和宏建公司技术现状,本人认为**集团混凝土公司提高产品质量,降低生产成本,扩大市场份额的主要技术措施包括四方面

(1),采用多组分混凝土理论调整混凝土拌合物的工作性,实现正常情况下混凝土运输和泵送过程不加水,使混凝土的计算配合比、生产配合比与浇筑后的配合比一致,保证混凝土的强度和耐久性,同时减少退灰2%左右,降低生产成本2%,约合4元/立方米

(2),生产工艺采用预湿骨料技术,节约外加剂25%，约合5元/立方米.提高强度2.5兆帕，在保证强度不变的条件下可以节约水泥25千克，约合7元/立方米。

（3）原材料的使用方面，用废石料（石粉）代替70%的砂子，砂子80元/吨，废石料（石粉）30元/吨，按照每立方米混凝土用砂子800千克计算，可以降低成本40元/立方米。

（4）在不增加成本的条件下采用内养护剂，混凝土拆模后不需要养护就可以保证混凝土不开裂，不起灰，回弹强度与标准养护试件一致，提高公司产品的市场竞争力。

如果以上技术措施可以落实，按照年产100万立方米，最多成本降低46元/立方米，一年可以节约4600万元；如果保守一些，按照可以实现一半的技术效果，也可以实现降低成本2300万元/年的目标。具体实施方案分别介绍如下。

二、调整混凝土拌合物的工作性

主要方法就是昨天培训讲的多组分混凝土理论和数字量化混凝土实用技术，关键是砂石用量的合理计算方法，实现混凝土包裹性的良好，混凝土用水准确区分为砂石用水，胶凝材料用水，使用水量实现合理准确，在配合比设计阶段解决了正常情况下混凝土运输和泵送过程不加水,实现了混凝土的计算配合比、生产配合比与浇筑后的配合比一致,保证混凝土的强度和耐久性,同时减少退灰,降低生产成本。

1、理论基础

现代混凝土在施工过程中是以塑性或流动性状态进行施工，当混凝土各种原材料经拌合后，以塑性或流动性状态存在，经过运输、浇注、振捣成型和养护后进入使用状态的混凝土以硬化形态出现，这时硬化混凝土由粗集料和硬化砂浆、气孔、水组成。硬化砂浆、气孔和水所占的体积正好是粗集料（石子）的空隙。我们认为：混凝土由硬化砂浆和石子两部分组成，石子作为砂浆的填充料，当压碎指标小于8%时，由于它的强度大于混凝土的设计强度，只占体积不影响强度；硬化浆体的理论强度、胶凝材料填充强度贡献率、硬化密实浆体在混凝土的体积百分比决定混凝土的强度。

因此我们可以采用以下方法去建立混凝土体积组成模型：假定先配制好一定强度等级的水泥混合砂浆，体积为V1，然后在强力振捣下将粗集料投入砂浆中，使石子均匀地填入砂浆形成混凝土拌合物，此时混凝土拌合物的体积为V，其中（V-V1）/V便是粗集料在混凝土中的体积比。V1/V为水泥混合砂浆在混凝土拌合物中体积比。砂浆由水泥、掺合料、外加剂、砂子和水组成的流动性拌合物，可以完全填充在石子的空隙之中, 将石子紧紧包裹起来。这种混凝土体积组成模型称为石子填充模型；用这种方法结合多组分混凝土强度理论公式，求得混凝土中胶凝材料、外加剂、砂子、石子和拌合用水等准确配合比设计数据的方法叫石子填充法。石子填充法在混凝土配合比设计中的具体计算过程如下：

由多组分混凝土强度理论数学模型可知，多组分混凝土硬化后单位体积内的石子、砂子均没有参与胶凝材料的水化硬化，其体积没有发生改变，分别为Vg、Vs，混凝土的强度由硬化水泥混合砂浆理论强度、胶凝材料的填充强度贡献率和硬化密实浆体的体积百分比决定。以下介绍依据现代多组分混凝土强度理论数学模型和石子填充法进行多组分混凝土配合比设计的具体步骤。

2、设计方法

胶凝材料和外加剂的确定，以使用纯水泥配制混凝土为计算基础，首先求出不使用掺合料和外加剂，满足设计强度等级所需水泥的量, 其次根据掺合料的活性系数和填充系数用等活性替换和等填充替换求得胶凝材料的合理分配比例，然后用胶凝材料求得标准用水量对应的水胶比，在这一水胶比条件下确定合理的外加剂用量以及胶凝材料所需的搅拌用水量。

集料的确定，首先测得石子的空隙率，根据砂子完全填充于石子的空隙中求得每立方混凝土砂子的准确用量，然后按照混凝土体积组成石子填充模型，用石子的堆积密度扣除胶凝材料，即可求得每立方混凝土石子的准确用量，通过试验求得砂子和石子的吸水率即可求得润湿砂石所需的水。在计算的过程中，除去含气量，由于砂子的空隙率所占体积和胶凝材料水化所需水分在混凝土最后占据的体积基本相同，因此计算过程不考虑砂子的孔隙率和拌合水的体积。

依据现代多组分混凝土强度理论数学模型和石子填充法进行多组分混凝土配合比设计，同时考虑了混凝土的强度、工作性和耐久性，解决了多年来混凝土配制过程中强度、工作性和耐久性之间的矛盾，实现了混凝土性能与原材料之间的准确量化关系，可以配制各种强度等级的高性能混凝土，由于各种材料用量合理，既提高了混凝土的综合性能又大大降低了生产成本，在预拌混凝土生产企业进行推广显得十分重要。

3、多组分混凝土配合比的设计的特点

根据多组分混凝土强度理论数学模型，我们提出混凝土体积组成石子填充模型设计新思路：混凝土由砂浆和石子两部分组成，石子作为砂浆的填充料，当石子的压碎指标值小于8%时，由于它的强度大于混凝土的设计强度，只占体积不影响强度；砂浆与石子的黏结强度、胶凝材料填充强度贡献率、硬化密实浆体在混凝土中的体积百分比决定混凝土的强度。

混凝土体积组成石子填充模型是适用于各种现代多组分混凝土配合比设计和强度计算的数学模型，经过数学推导得到混凝土配合比设计中水泥、掺合料、砂、石、外加剂和拌合用水量等组成材料的准确计算公式,解密了混凝土各组成之间的定量关系，实现了现代多组分混凝土配合比设计和强度的科学定量计算，并编制了混凝土配合比设计计算软件，配套了预湿集料生产工艺。

与传统混凝土比设计方法相比，以多组分混凝土强度理论数学模型为基础的石子填充法用于混凝土配合比设计，充分考虑了混凝土配制过程中强度、工作性和耐久性之间的矛盾，实现了混凝土性能与原材料之间的准确量化关系，可以配制各种强度等级的高性能混凝土，由于各种材料用量合理，既提高了混凝土的综合性能又大大降低了生产成本，实现了混凝土配合比设计计算的科学、精确、简便、快捷和实用。

从前述理论推导和实例可以看出，这一配合比设计方法之所以能适应现代混凝土是因为它具有以下几个特点：（1）具有较宽的适应范围

以前的混凝土配合比设计是根据所需要的强度由水胶比定则计算出水胶比，再由用水量来确定胶凝材料用量。一般来说，对于不同强度等级的混凝土，用水量变化不大，但水胶比则变化很大。这将造成低强度等级混凝土由此而计算出的胶凝材料用量太少，而高强度等级混凝土计算出的胶凝材料用量太多。因此，传统的方法适应的范围较窄。本方法采取分段计算方法，对于不同的强度等级段采取不同的计算方法，因而有较宽的适应范围。（2）充分体现了矿物掺合料和化学外加剂的作用

矿物掺合料和化学外加剂已经成为现代混凝土不可缺少的组分，一种好的混凝土配合比设计方法必须能够体现这些组分的作用。在本方法中，从两个方面来反映这些组分对混凝土性能的贡献：一是通过对混凝土用水量的影响来体现这些组分的作用。在混凝土用水量确定时，考虑到减水剂的作用，扣除了减水剂所能减少的水，不仅对于减水剂可以如此，对于矿物掺合料也可以采取类似的方法处理，如通过矿物掺合料需水量比来增减混凝土的用水量。二是通过强度贡献指数来反映矿物掺合料的作用。通过这些方面来反映矿物掺合料和化学外加剂的作用，更能适应现代混凝土的特点。（3）保持较稳定的浆体体积率

浆体体积率对混凝土的诸多性能都有十分显著的影响，太多或太少的浆体含量都是不合适。本方法采取了分不同强度等级段采取不同的确定胶凝材料用量的方法来控制混凝土中的浆体体积率，特别是对于低强度等级混凝土，采取控制胶凝材料总量基本不变，以矿物掺合料掺量来调节混凝土的强度，有效地避免了低强度等级混凝土浆体含量太少的问题。对于高强度等级混凝土，增加超细掺合料的份额，以防止混凝土浆体含量太多。这对协调混凝土其他性能有着很大的作用。

由于上述这些特点，本方法是不同于传统方法和其他方法的一种独特的方法，是一种适应现代混凝土特点的方法。

三、预湿骨料技术

目前在混凝土生产中坍落度不稳定，造成工作性能不稳定和退货的想象较为普遍，同时造成客户满意度下降和生产成本上升，这是由于砂石中含有黏土质粉料或石粉时,在生产混凝土时按照同样的水胶比，润湿这些粉料需要消耗一定量的水，为了使这些黏土质材料具有与胶凝材料同样的流动性，需要吸附一定量外加剂。同时石子含有一定量的开口空隙，集料进入搅拌机后快速旋转，砂浆中的水分在离心力的作用下无法进入石子内部，混凝土流动性很好，一旦搅拌机停止搅拌，石子的孔隙快速吸收了浆体中的水分，这时外加剂也按比例流入了石子的孔隙。这样使混凝土很快失去了流动性性，表现为混凝土坍落度损失大。由于砂石中粉料与石子开口孔隙会造成水分和外加剂的双重消耗，在引起混凝土拌合物坍落度波动和损失的同时，增加了外加剂掺量，提高了原材料生产成本。

针对以上问题，我们研究了在搅拌站砂石上料皮带头增加一套喷淋设备，使喷水过程和砂石的上料过程同步进行，实现砂石料实现表面润湿和内部空隙的饱水状态，在生产时外加剂和水分就全部用于胶凝材料的润湿以及工作性的改善，初始坍落度提高，坍落度损失减小。达到节约减水剂，保证工作性，预防坍落度损失且降低混凝土成本的目的。

（一）、技术准备

为实现砂中粉料润湿和石子饱水，使砂石达到表面湿润状态，需要确定润湿水量，具体测定方法如下：

1、粗集料润湿水量的测定

（1）取一个体积为10L的容量桶，往里装满石子，晃动几下之后用尺子刮平桶口，称出其质量为m1；

（2）往装满石子的容量桶中缓慢加水至刚好完全浸泡石子为止，待3～5min后把水倒尽，称出其质量为m2；

（3）粗集料的吸水率：

则1m3混凝土中粗集料润湿水量为单方石子用量乘以吸水率。

2、细集料润湿水量的测定

（1）取一个体积为1L的容量桶，往里装满砂子，晃动几下之后用尺子刮平桶口，称出其质量为m1；

（2）将砂子倒进0、15mm筛子，将装有砂子的筛子放进水盆完全浸泡至饱水后取出，待3～5min后不在滴水时，称出其质量为m2；

（3）细集料的吸水率：

则1m3混凝土中细集料润湿水量为单方砂子用量乘以吸水率。

3、集料预加水量计算

单方集料润湿水量等于粗细集料润湿用水量之和。

（二）、预湿集料装置的工艺装置

预湿骨料装置的工艺原理见图

图1 预湿骨料装置的安装图

图2 预湿骨料装置的工艺原理图

（三）、供水系统安装的工艺流程

1．首先安装水路系统

水路系统的安装按照水流动的方向安装，首先从水箱处安装镀锌管（10），然后依次安装离心泵（9）、电磁阀（7），再安装镀锌管（4）和镀锌管（5），最后安装镀锌管（6）。

图1-3-9 水路系统示意图

2．其次安装电路系统

电路系统首先从支架（1）处开始安装，然后安装接近开关（2），其次在操作室内安装时间继电器，将线路布置完毕，最后对工控系统改造增加节点，将NDS8-2Z型时间继电器与工控系统相连。

（四）、安装的操作要求

1、水路系统的安装

镀锌管（4）和镀锌管（5）：将两根DN40比中间仓宽度稍长长的镀锌管，其一端用不锈钢球阀堵住，另一端通过一个三通连接起来，再通过一个三通将其与镀锌管（6）连接。

镀锌管（4）和镀锌管（5）的设计要求可参照附后的照片9进行设计，在中间仓内的具体位置可参见照片4标记的尺寸。

离心泵（9）、电磁阀（7）以及它们连接的镀锌管、法兰片应尽量靠近地面和中间仓。

其它部位的安装可按照简便、方便的原则进行安装。

（五）、装置的检验

预湿骨料装置安装完毕后，应该从以下几个方面来检验是否合格：

（1）喷水量的多少是否符合要求

（2）喷水量是否能保持稳定

（3）整个装置能否流畅运转

（4）混凝土质量、和易性等是否符合要求

生产过程采用预湿骨料技术,将用于砂石骨料的水中的外加剂节约下来，既能够保证混凝土质量又能够降低成本，生产的混凝土粘度低，泵压小，便于施工，特别适合施工现场的需要。采用预湿骨料技术后由于胶凝材料和砂石的界面粘结强度提高，在胶凝材料用量相同的条件下混凝土强度可提高2.5兆帕，在保证强度不变的条件下可以节约水泥25千克。

四、石粉的应用方面

由于市场竞争压力和机制砂、河砂等资源有限，价格较高。在这样的条件下，石粉砂已成为宏建公司可以选用的廉价原材料，但同时对质量需要更进一步的把关。所以对配合比优化和石粉砂的合理应用成了对石粉砂进行使用的第一个难题。利用原有的技术数据，结合多组分混凝土理论，把混凝土设计强度值和胶凝材料强度的对应关系实现数字量化计算，利用石子填充理论结合骨料的参数合理的计算出砂石的用量，用预湿骨料技术原理计算出合理用水量，最后得出一套合理的配合比。通过合理的砂石用量和预湿效果，降低外加剂用量降低成本，同时工作性达到最佳效果，通过胶材用量和强度数字量化，使胶材对强度贡献充分体现，减少原材料的富裕量而降低成本，通过减少对原材料的使用同时达到了环保节能的经济效应。

利用公司现有的原材料，水泥技术数据采用28d胶砂强度、标稠用水量、密度，结合水泥与外加剂的适应性试验。矿粉技术数据采用28d活性系数、流动度比、密度、比表面积。粉煤灰技术数据采用28d活性系数、需水量比、密度。对粗骨料技术数据采用石子堆积密度、空隙率、吸水率、石子含砂、含水、颗粒级配，细骨料技术数据采用紧密堆积密度、含石率、吸水率、含水率、颗粒级配、细度模数。外加剂技术数据采用净浆流动扩展度、减水率试验。对于水泥，矿粉，粉煤灰都使用现有的，石粉含细粉是惰性材料，对粗骨料和浆体的界面粘结作用有降低粘结力的作用，但使用石粉混凝土黏度会增加。石子级配不太好，5—10含量低，级配差，针片状含量高，粒形差。

采用多组分混凝土理论的配合比设计思路，在保证混凝土质量的条件下，由于对混凝土原材料的指标要求降低，可以用废石料（石粉）代替70%以上的砂子，仍然可以配制出优质的混凝土，因此可以降低成本。

五、内养护技术是提高产品竞争力的有效措施

混凝土内养护剂的使用思路、试验方法以及先期试验结果（1）做一组混凝土成型后标准养护，做回弹和抗压试验，在28天测试强度35.6兆帕；（2）一组配合比同前一组一样，只是多加1kg内养护剂，成型后放到自然环境中，不管刮风、下雨、太阳暴晒，观察外观没有出现裂缝，做回弹和抗压试验，在28天测试强度39.4兆帕；说明内养护剂可以起到作用，同时具有提高强度的效果。（3）做一组在保持强度与标准养护一样的条件下，减少水泥用量40kg，增加粉煤灰40kg,加内养护剂1kg,实现降低胶凝材料成本的数值接近于内养护剂的成本数值，成型后放到同第二组一样的自然环境中，不管刮风、下雨、太阳暴晒，观察外观没有出现裂缝，做回弹和抗压试验，在28天测试强度36.5兆帕；说明内养护剂可以起到作用，同时在保持强度稳定的条件下，可以实现内养护。