第4章混凝土 Part4.ppt

土木主讲Part 4|5.5.混凝土外加剂混凝土外加剂混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%5%。混凝土中掺入外加剂，是行之有混凝土中掺入外加剂，是行之有效的改善混凝土性能的措施。随着科效的改善混凝土性能的措施。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到发展和使用。因此，外加剂多地得到发展和使用。因此，外加剂已成为混凝土中除由四种基本材料以已成为混凝土中除由四种基本材料以外的第五种组分。外的第五种组分。|5.15.1混凝土外加剂的分类混凝土外加剂的分类 按化学成分可分成三类：按化学成分可分成三类：（）无机化合物，多为电解质盐类。（）无机化合物，多为电解质盐类。（）有机化合物，多为表面活性剂。（）有机化合物，多为表面活性剂。（）有机无机复合物。（）有机无机复合物。按功能分为四类：按功能分为四类：（）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如（）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如各种减水剂、泵送剂、保水剂等。各种减水剂、泵送剂、保水剂等。（）调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂。（）调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂。如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。（）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、（）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、防水剂和阻锈剂等。防水剂和阻锈剂等。（）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、（）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制剂、隔离剂、养护剂等。剂、隔离剂、养护剂等。|5.2 5.2 常用混凝土外加剂常用混凝土外加剂5.2.15.2.1减水剂减水剂 减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。条件下，能减少拌合用水量的外加剂。（1 1）减水剂的作用机理）减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂，它的分子结减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物质接触时（如水水泥，水一油，水一气），质接触时（如水水泥，水一油，水一气），表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由于其表面活性物质间的吸附一分散作用，及于其表面活性物质间的吸附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致其润滑、湿润作用所致。|水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使 1010 3030的拌合水（游离水）被包裹在其的拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力（图相同的电荷，产生静电斥力（图4 47a7a。），致。），致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性（图的流动性（图4 47b7b）。）。|阴离子表面活性剂类减水剂，其亲水基团极性很阴离子表面活性剂类减水剂，其亲水基团极性很强，易与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表强，易与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜（图面形成一层稳定的溶剂化水膜（图4 47 7），这层），这层水是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，从水是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，从而使混凝土流动性进一步提高。减水剂还能使水而使混凝土流动性进一步提高。减水剂还能使水泥更好地被水湿润，也有利于和易性的改善。泥更好地被水湿润，也有利于和易性的改善。|（）减水剂的经济技术效果（）减水剂的经济技术效果 掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准混凝土相比，具有如下效果：混凝土相比，具有如下效果：在保证混凝土混合物和易性和水泥在保证混凝土混合物和易性和水泥用量不变的条件下，可减少用水量，降低用量不变的条件下，可减少用水量，降低水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。在保持混凝土强度（水灰比不变）在保持混凝土强度（水灰比不变）和坍落度不变的条件下，可节约水泥用量。和坍落度不变的条件下，可节约水泥用量。在保持水灰比与水泥用量不变的条在保持水灰比与水泥用量不变的条件下，可大大提高混凝土混合物的流动性，件下，可大大提高混凝土混合物的流动性，从而方便施工。从而方便施工。|（3 3）减水剂的常用品种）减水剂的常用品种 木质素系减水剂木质素系减水剂木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）之分，质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）之分，其中以木钙使用最多，并简称剂，它属于阴离子其中以木钙使用最多，并简称剂，它属于阴离子表面活性剂。表面活性剂。剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。剂因浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。剂因原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前应用十分普遍。目前应用十分普遍。剂为普通减水剂，其适宜掺量为剂为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.20.30.3，减，减水率水率1010左右。左右。剂对混凝土有缓凝作用，一般剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。缓凝。|萘系减水剂萘系减水剂 萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，为棕色粉末，其主要成分为制成，为棕色粉末，其主要成分为一萘磺酸盐一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有、品种很多，目前我国生产的主要有、MFMF、建型、建型、等。等。萘系减水剂适宜掺量为，萘系减水剂适宜掺量为，其减水率较大，为其减水率较大，为%增强效果显著，增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温温以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。高强、早强、流态等混凝土。|树脂类减水剂树脂类减水剂此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。我国产品有树脂减水剂，为非引气型早强高我国产品有树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。适宜掺量为好。适宜掺量为0 05 5.，减水率，减水率达。对混凝土早强与增强效果显达。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土著，能使混凝土1d 1d 强度提高一倍以上，强强度提高一倍以上，强度即可达空白混凝土度即可达空白混凝土d d的强度，长期强度亦的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。弹性模量。|糖蜜类减水剂糖蜜类减水剂 糖蜜类减水剂为普通减水剂，它糖蜜类减水剂为普通减水剂，它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有面活性剂。国内产品粉状有TFTF、STST、3FG3FG等，糊状有糖蜜。等，糊状有糖蜜。糖蜜减水剂适宜掺量为糖蜜减水剂适宜掺量为，减水率，减水率1010左右，故左右，故属缓凝减水剂。属缓凝减水剂。|5.2.25.2.2早强剂早强剂 能加速混凝土早期强度发展的外加剂，称能加速混凝土早期强度发展的外加剂，称为早强剂。为早强剂。（）氯盐类早强剂（）氯盐类早强剂 氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应用最广。氯化钙的早强作用主要是因为它能与用最广。氯化钙的早强作用主要是因为它能与3 3和和a a（）（）2 2反应，生成不溶性复盐水反应，生成不溶性复盐水化氯铝酸钙和氧氯酸钙，增加水泥浆体中固相化氯铝酸钙和氧氯酸钙，增加水泥浆体中固相比例，提高早期强度；同时液相中（）比例，提高早期强度；同时液相中（）2 2浓度降低，也使浓度降低，也使 3 3、C C2 2S S 加速水化，使早加速水化，使早期强度提高。期强度提高。|氯化钙的适宜掺量为。氯化钙氯化钙的适宜掺量为。氯化钙早强效果显著，能使混凝土强度提高早强效果显著，能使混凝土强度提高 ，强度提高，强度提高%。氯化钙早强剂因其能产生氯。氯化钙早强剂因其能产生氯离子，易促使钢筋产生锈蚀，故施工中必离子，易促使钢筋产生锈蚀，故施工中必须严格控制掺量。我国规范中规定：在钢须严格控制掺量。我国规范中规定：在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的量的 ；在无筋混凝土中掺量不得超；在无筋混凝土中掺量不得超过。过。|（）硫酸盐类（硫酸钠、硫酸钙、硫代（）硫酸盐类（硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠）硫酸钠）硫酸盐的早强作用主要是与水泥的水硫酸盐的早强作用主要是与水泥的水化产物化产物a a（）（）2 2 反应，生成高分散反应，生成高分散性的化学石膏，它与性的化学石膏，它与的化学反应比的化学反应比外掺石膏的作用快得多，能迅速生成水化外掺石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫铝酸钙，增加固相体积，提高早期结构硫铝酸钙，增加固相体积，提高早期结构的密实度，同时也会加快水泥的水化速度，的密实度，同时也会加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期强度。硫酸钠的适因而提高混凝土的早期强度。硫酸钠的适宜掺量为，常以复合使用宜掺量为，常以复合使用效果更佳。使用时应防止引起碱集料反应。效果更佳。使用时应防止引起碱集料反应。|（）有机胺类（三乙醇胺，三乙丙醇胺）（）有机胺类（三乙醇胺，三乙丙醇胺）三乙醇胺是一种非离子型表面活性剂，三乙醇胺是一种非离子型表面活性剂，它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过程中起着程中起着“催化作用催化作用”，与其他早强剂复合，与其他早强剂复合效果更好。效果更好。（）其它：如甲酸盐等（）其它：如甲酸盐等 有些减水剂具有早强效果。也有些早强有些减水剂具有早强效果。也有些早强减水剂是由早强剂和减水剂复合而成减水剂是由早强剂和减水剂复合而成。|5.2.3 5.2.3 引气剂与引气减水剂引气剂与引气减水剂 引气剂是指在混凝土搅拌过