混凝土外加劑選課件

五、混凝土外加劑

AdmixturesforConcrete基本概念外加劑——在混凝土中加入除四種主要組分以外的其它外加材料。種類——化學外加劑和礦物外加劑：礦物外加劑：摻加量在水泥質量5%以上的稱為摻和料；化學外加劑：摻加量在水泥質量5%以下的稱為外加劑。學習要求掌握外加劑的重要種類物理化學特征作用機理應用及其負作用為什么要使用外加劑？單純依靠調節(jié)水、水泥和骨料用量，難以解決下列技術問題用水量與良好和易性間的矛盾；施工操作對凝結時間、放熱速度、強度增長的要求；耐久性對低連通孔隙率的要求。外加劑是解決上述問題，改善混凝土性能，以滿足工程特殊要求的重要技術途徑；現在有70%～80％以上的混凝土使用了外加劑；(一)化學外加劑種類：按照組成有：有機質和無機質外加劑有機質——表面活性物質無機質——電解質鹽類化合物按照功能有：改善和易性：減水劑、泵送劑、引氣劑等；調節(jié)凝結時間：速凝劑、緩凝劑、早強劑等；減少塑性收縮：減縮劑、膨脹劑等；提高耐久性：引氣劑、阻銹劑、防水劑等；其它：防凍劑、泡沫劑、消泡劑等。混凝土外加劑的發(fā)展

1885氯化鈣(促凝劑)的專利1925水密性外加劑1930鋁粉(發(fā)泡劑)1932萘磺酸甲醛縮合物(減水劑)1938引氣劑1938早強劑與緩凝劑1939木質磺酸鹽(減水劑)1950消泡劑1955冰點降低劑1960密胺樹脂(減水劑)1993聚丙烯酸(減水劑)1997聚羧酸脂(減水劑)1、減水劑WaterReducers減水劑——功能上能在和易性不變時，減少單位用水量；或在單位用水量不變時，能改善和易性；或二者都具備又不改變含氣量的外加劑。組成特點：碳氫分子鏈上帶有親水性離子基團的表面活性物質。種類：減水效果普通減水劑(也稱塑化劑，Plasticiser)高效減水劑(也稱超塑化劑，Superplasticiser)復合功能早強減水劑緩凝減水劑引氣減水劑2)減水劑的物理化學特征可溶于水，能顯著降低水的表面張力；能吸附在固體表面，并在固體表面定向排列，形成表面吸附分子層，降低水－固界面張力。

3)減水劑的作用效果通過濕潤、潤滑、分散、塑化等作用，能使水泥漿變稀、混凝土拌和流動性增大，從而，取得下列效果：在保持用水量不變的條件下，增大坍落度，改善和易性，使混凝土易于澆注、成型密實；在保持坍落度不變的條件下，減少用水量，降低水灰比(水膠比)，提高混凝土強度和抗?jié)B性；在保持混凝土強度和和易性，在減少用水量的同時減少水泥用量。坍落度(inch)減水劑摻量(水泥質量的％)減水劑對混凝土拌合物坍落度的影響當水灰比一定時，混凝土拌合物的坍落度隨著減水劑摻量的增加而增大

水灰比減水劑摻量(水泥質量的％)減水劑摻量對水灰比的影響

當坍落度恒定時，新拌混凝土的水灰比隨著減水劑摻量的增加而減小

4)減水劑的作用機理當沒有減水劑時，水泥加水后，不能獲得均勻分散體系，由于下列原因而產生絮凝結構，使得部分拌合水包含其中，不能貢獻給水泥漿的流動性：水具有高表面張力(氫鍵分子結構)水泥顆粒邊、角和表面正負電荷間的相互吸力當減水劑加入到水泥漿中，吸附在水泥顆粒表面，離子基團朝向水，使水泥顆粒表面帶有幾毫伏的負電荷，引起水泥顆粒相互排斥，打破了絮凝結構，釋放其包含的水，改善分散性——靜電排斥作用；由于減水劑碳氫分子鏈上的極性基吸附水，形成吸附層包裹在水泥顆粒表面，產生空間位阻效應，阻礙水泥顆粒的緊密接觸，阻止絮凝結構的形成。問題：試從水泥漿的組成與分散體結構，分析減水劑的作用機理？

解答：1)由于水泥顆粒之間和水泥顆粒與水之間的的相互吸力，導致水泥顆粒在水中分散困難，水泥顆粒容易相互粘聚形成絮凝結構，有10~30%的拌和水被包含在其中，從而降低了水泥漿的流動性。2）當減水劑加入水泥漿中，減水劑分子吸附在水泥顆粒表面，作定向排列，組成了單分子或多分子吸附層，使水泥漿結構發(fā)生了變化：水泥顆粒表面帶相同電荷，相互間的靜電斥力使水泥顆粒易于分散；減水劑分子鏈上的極性基團使水泥顆粒表面溶劑化層增厚，產生空間位阻，增加了水泥顆粒間的滑動能力，減少了粘滯性，增加潤滑性；水泥顆粒易于濕潤，自動粘聚能力減弱，塑化能力增強。5)減水劑的品種及其應用普通減水劑高效減水劑普通減水劑Water-reducer特點：一般含有雜質；減水率較小，約10%；有一些副作用；主要品種木質素磺酸鹽(木鈣，)

副作用：引進氣泡多而大羥基羧酸及其鹽(如檸檬酸、葡萄糖酸鈉等)

副作用：緩凝作用明顯，有引氣劑時會增大拌合物含氣量多元醇(如糖鈣等)；

副作用：緩凝但不影響含氣量

高效減水劑的應用，成為混凝土技術發(fā)展里程一個重要的里程碑，應用它可以配制出流動性滿足施工需要且水灰比低，因此強度很高的高強混凝土、可以自行流動成型密實的自密實混凝土，以及充分滿足不同工程特定性能需要和勻質性良好的高性能混凝土。減水劑的技術經濟效果在保持用水量不變的情況下，使拌和物的坍落度增大100~200mm；在保持坍落度不變的情況下，使用水量減少10%~15%，抗壓強度增加15%~40%；在保持坍落度和強度不變的情況下，可節(jié)約水泥10%~15%；混凝土的滲水性可降低40%~80%；可減慢水泥水化初期的放熱速度，減少開裂現象。減水劑的技術經濟效果不同減水劑的減水率木質磺酸鹽5~15%密胺樹脂5~25%萘磺酸鹽甲醛縮合物15~25%聚丙烯酸鹽20~30%聚羧酸脂25~40%(1)引氣機理

攪拌水可產生氣泡，但很快消失，為什么？水的表面張力是氣泡不穩(wěn)定！水中加入引氣劑后水的表面張力降低，在攪拌過程中將空氣引入而產生許多氣泡；通過吸附于氣泡表面形成單分子膜，減小液－氣界面能(表面張力)，使氣泡表面的液膜堅固不易破裂而穩(wěn)定存在。(2)引氣劑的作用效果

改善拌和物的和易性，減少用水量5%~9%，改善保水性，減少泌水性；混凝土的抗?jié)B性提高50%，抗凍標號提高3倍；降低混凝土的強度，引入1%的空氣，可使強度下降5~6%；增大變形性，降低彈性模量，提高抗裂性和抗沖擊性。(3)常用引氣劑

松香熱聚物；松香皂；烷基苯磺酸鈉；脂肪酸硫酸鈉；烷基酚環(huán)氧乙烷縮合物等。其用量一般為水泥質量的(0.5~1.2)/10000問題？減水劑與引氣劑均是表面活性劑，那么，減水劑是否可當引氣劑用？為什么？答：不能！因為減水劑沒有穩(wěn)泡作用，減水劑分子中的碳氫鏈是極性，與水有較強的相互作用；而引氣劑分子的碳氫鏈是非極性的，完全憎水！調節(jié)凝結時間的外加劑種類早強劑防凍劑速凝劑

緩凝劑

主要成分有：氯化物：氯化鈣、氯化鈉；硫酸鹽：石膏、硫酸鈉；三乙醇胺以及復合早強劑。主要成分有：水溶性鋁酸鹽、純堿、碳酸鈉，堿金屬硅酸鹽等。主要成分有：氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等。主要成分：糖蜜、酒石酸、檸檬酸、硼酸鹽、鋅酸鹽等。調節(jié)凝結時間的外加劑種類早強劑早強劑能加速新拌混凝土凝固，提高混凝土早期強度，而對后期強度無顯著影響的外加劑稱為早強劑。防凍劑

在負溫下使用的早強劑稱為防凍劑或防凍早強劑，它能降低冰點，促使水泥水化放熱反應，達到抵抗冰體膨脹的臨界強度速凝劑能使水泥混凝土急速凝結硬化(1~5min內初凝，2~10min內終凝)的外加劑。

緩凝劑

能延緩水泥混凝土凝結硬化時間，并對后期強度無顯著影響的外加劑主要礦物外加劑(摻合料)的種類粉煤灰煤粉在鍋爐中燃燒后的灰份；磨細礦渣高爐煉鐵排出的廢渣，經粉磨后使用；硅灰生產硅鐵合金排出的煙氣冷凝形成微細的粉末；磨細石灰石粉將石灰石骨料開采時的碎屑磨成粉末氧化物粉煤灰磨細礦渣硅粉水泥低鈣高鈣SiO24840369720Al2O32718

925Fe2O39810.14MgO24110.11CaO3204064Na2O10.2K2O40.5主要礦物外加劑(摻合料)的化學組成六、混凝土質量控制

(一)混凝土質量的波動

基本概念：混凝土本身的質量不是完全均勻的，其性能測試數據存在一定的離散性，這是一個客觀存在的事實，是必然出現的。但只要根據產生波動的原因，科學合理的控制混凝土生產過程的各個環(huán)節(jié)，可以使混凝土的質量波動控制在一定的范圍內，以滿足工程應用的要求，這是可以做到的?；炷临|量波動的原因材料組成

混凝土是多組分材料混合形成的，原材料的質量、組成配比等因素都會導致混凝土質量的波動；施工工藝

混凝土的施工方法，如：配料、攪拌、運輸、澆灌、養(yǎng)護等不會完全一樣，至然導致質量的波動；試驗條件

試件的制作、養(yǎng)護和測試方法等因素會導致性能測試結構的離散。(二)混凝土質量控制

混凝土質量的初步控制混凝土質量的生產控制繪制質量波動圖1.混凝土質量的初步控制1)原材料的質量控制，選用質量均勻的原材料，嚴格質量檢驗、驗收和保管制度。2)嚴格控制混凝土的原材料配比，保證試驗配合比的正確實施。2.混凝土質量的生產控制1)原材料的稱量準確，水、水泥和摻和料的稱量誤差控制在2%以內，骨料稱量的誤差應控制在3%以內。2)攪拌應盡量采用機械攪拌，合理的攪拌時間(1~2.5min)，以保證均均勻性。3)運輸拌和物運輸過程中，盡量避免產生離析、泌水、砂漿流失、坍落度損失等現象。4)澆灌與振搗均勻澆灌，防治離析；振搗要全面，防治漏振；振搗時間要適當。5)養(yǎng)護與脫模要經常保持必要的溫度和濕度進行養(yǎng)護，養(yǎng)護試件不應少于7~14天；必須等到混凝土有一定強度(2.5MPa)后才能脫模。

3.繪制質量波動圖混凝土強度波動圖的制作要點：做出平均強度線(中心線)一般以配合比設計時的試配強度(即工程要求的平均強度)制作為中心線。標出下控制線和最小強度的界線要求的設計強度(等級)表示在強度波動圖上就是應該控制的下控制線。最低值(下限)fcu,min=0.85fcu,k。作出波動曲線將逐日取樣制作的試件，測定的抗壓強度，標定在圖上，并連成線，即得強度波動圖。混凝土質量波動圖強度f