9chapter5Part4水泥混凝土(外加剂).ppt

第五章 水泥混凝土CONCRETE,Part 4,第四节 混凝土外加剂,混凝土的第五组分定义：在拌制混凝土过程中掺入的不超过水泥重量的5%（特殊情况除外），且能使混凝土按需要改变性质的物质，称为混凝土外加剂混凝土外加剂的分类,按化学成分可分成三类：（１）无机化合物，多为电解质盐类； （２）有机化合物，多为表面活性剂；（３）有机无机复合物 按功能分为四类：（ｌ）改善混凝土拌合物流变性能；（２）调节混凝土凝结时间，硬化性能；（３）改善混凝土耐久性能； （４）改善混凝土其他性能一、混凝土外加剂的物理化学基础,1.有机化合物：多为各种表面活性剂表面活性剂分子结构 亲水基团：以羟基、羧酸盐基、磺酸盐基及胺基为代表的原子团，易溶于水，极性对水等极性分子具有较强的亲和力 憎水基团：以脂肪烃及芳香烃等为代表的原子团，难溶于水，非极性对空气、油等非极性分子具有较强的亲和力 当分子中亲水基团的亲水性较强而憎水基团的憎水性较弱时，表面活性剂呈亲水性的，反之呈憎水性的分类：,按离子类型分类，分为离子型和非离子型　　其中离子型分为三种：阴离子型阳离子型两性离子型,对水泥混凝土的作用：,表面活性剂主要起物理化学作用，改变水泥浆体的物理化学性质。

根据表面活性剂的不同，可起到:分散;稳定;引气;调凝等多种作用2.无机化合物,加气剂：铝粉早强剂：氯化钙、氯化钠、硫酸钠等；速凝剂：铝酸钠、硅酸钠、碳酸钠等；缓凝剂：氧化锌、硼砂、氟硅酸钠等二、减水剂,指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂多为亲水性表面活性剂一）减水剂的作用机理及作用效果,作用机理：分散作用引气作用润湿作用,作用效果：,根据使用条件的不同，混凝土掺用减水剂后可以产生以下三方面的效果：在配合比不变的条件下，可增大混凝土拌和物的流动性，且不致降低混凝土的强度在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以减少用水量及水泥用量，以节约水泥在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可以减少用水量，从而降低水灰比，使混凝土的强度与耐久性得到提高二）常用的减水剂,1.木质素系减水剂2.萘系减水剂3.树脂系减水剂4.糖蜜系减水剂5.复合减水剂,1. 木质素系减水剂,有木质素磺酸钙（木钙或M剂）、碱木素及纸浆废液塑化剂等以木钙为例：简称Ｍ剂,由生产纸浆或纤维浆的废液，经发酵提取酒精后的残渣，再经磺化、石灰中和、过滤喷雾干燥而成主要成分木质素磺酸钙60%以上含糖率低于12%，pH值为4~6。

M剂的特性：,掺量0.2%～0.3%，减水率10%左右，混凝土28天抗压强度提高10%～20%在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥8%～10%有缓凝作用，并可减少水泥水化放热的速率价格低廉，用途广泛2.萘系减水剂,萘系减水剂为高效减水剂，以煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料，经磺化、水解、缩聚、中和而得有NF、NNO、FDN、MF、ZB-1等等萘系减水剂的特性：,掺量较小，适宜掺量为0.5%~1.5%，多为0.5%～0.75%减水率15%～20%以上，混凝土28天抗压强度提高20%以上有早强作用掺入非引气型高效减水剂，可将混凝土的水灰比降至0.25～0.35，可配制高强混凝土可配制大流动性混凝土和泵送混凝土可与早强剂、缓凝剂或引气剂复合使用3.树脂系减水剂,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 由三聚氰胺、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 我国产品有ＳＭ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好树脂系减水剂特性：,,ＳＭ适宜掺量为0．5％～２.０％，减水率达２０％～２７％。

对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d 强度提高一倍以上，７ｄ强度即可达空白混凝土２８d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量4.糖蜜类减水剂,糖渣或废蜜为原料，用石灰中和所得的盐类物质属非离子型亲水性表面活性剂主要产品有：糖蜜塑化剂、甜菜糖渣减水剂及糖蜜酒精糟减水剂糖蜜系减水剂的特性：,掺量0.2%～0.3%，减水率6%～8%，混凝土28天抗压强度提高10%～15%有显著的缓凝作用可改善混凝土的粘聚性，降低水化热以及提高混凝土抗渗性、抗冻性及抗冲磨性等适用于大体积混凝土工程及夏季混凝土施工5.复合减水剂,可与引气剂、早强剂或消泡剂复合，不同减水剂也可复合，可获得两种外加剂的双重效果减水剂的使用,掺加方法：同掺法后掺法滞水掺入法坍落度损失：混凝土拌和物的流动性一般随停放时间的延长而降低三、缓凝剂,品种：1.多羟基碳水化合物类：木质素系、糖钙类2.羟基羧酸及其盐类：酒石酸、柠檬酸、酒石酸钾钠3.无机盐类：磷酸钠、硼砂作用机理不同的品种，机理不同，主要以下列三种方式：1.影响水泥矿物成分的水化速度；2.影响水泥水化产物与硫酸盐（石膏）相互作用速度；3.影响水泥水化产物的生成速度或水化产物的粘结和结晶特性。

常用缓凝剂,木钙糖蜜柠檬酸酒石酸酒石酸钠等,四、引气剂,引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂引气剂也是表面活性剂，其憎水基团朝向气泡，亲水基团吸附一层水膜，由于引气剂离子对液膜的保护作用，使气泡不易破裂引入的这些微小气泡（直径为20~1000μｍ）在拌合物中均匀分布，明显地改善混合料的和易性，提高混凝土的耐久性（抗冻性和抗渗性），使混凝土的强度和弹性模量有所降低引气剂,品种：松香热聚物、松脂皂及801引气剂等 （品牌有DH9、PC-2、H10、AEA等）作用机理：降低界面张力，引气，稳定泡膜作用效果：改善混凝土拌和物的和易性；提高混凝土的耐久性（抗冻性、抗渗性、抗裂性）强度和耐磨性下降五、早强剂,能加速混凝土早期强度发展的外加剂，多用于冬季施工或紧急抢修工程常用的早强剂有：氯盐类、硫酸盐类、有机胺类等１）氯盐类早强剂,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，其中以氯化钙应用最广氯化钙的早强作用主要是因为它能与Ｃ3Ａ和Ｃa（ＯＨ）2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比例，提高早期强度；同时液相中Ｃａ（ＯＨ）2浓度降低，也使 Ｃ3Ｓ、C2S 加速水化，使早期强度提高。

适宜掺量为１％～２％早强效果显著，能使混凝土３ｄ强度提高 ５０％～１００％，７ｄ强度提高２０%～４０％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量的 １％；在无筋混凝土中掺量不得超过３％２）硫酸盐类（硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠）,硫酸盐的早强作用主要是与水泥的水化产物Ｃa（ＯＨ）2 反应，生成高分散性的化学石膏，它与Ｃ３Ａ的化学反应比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宜掺量为０．５％～２％，常以复合使用效果更佳使用时应防止引起碱集料反应３）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，它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过程中起着“催化作用”，与其他早强剂复合效果更好（４）其它：如甲酸盐等 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六、速凝剂,能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂多用于喷射混凝土及紧急抢修工程主要产品：红星一型、711型、782型及ZC-2等。

主要成分：铝氧熟料（烧结铝酸钠）,七、其它外加剂,复合外加剂防冻剂膨胀剂,第五节 混凝土的掺合料,为了节约水泥、改善混凝土的性能，在混凝土拌制时掺入的掺量大于水泥质量5%的矿物质粉末，称为混凝土掺合料一、粉煤灰,从煤粉炉排出的烟气中收集的颗粒粉末按排放方式不同：湿排灰干排灰：静电收尘灰、机械收尘灰再加工：磨细灰、风选灰,（一）质量要求,化学成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3矿物组成：铝硅玻璃体结构：玻璃微珠（实心、空心）多孔玻璃体玻璃碎屑结晶体碳粒,,,一般混凝土对粉煤灰的品质指标要求:烧失量;细度;ＳＯ3含量需水量比等按（ＧＢ１５９６—９１）规定，用于混凝土中的粉煤灰分为 I、II、III三个等级，其相应的技术要求列于P87表 5-10GB1596-91《用于水泥混凝土中的粉煤灰》，用作掺合料的粉煤灰成品分为三个等级：,粉煤灰效应,粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，在混凝土中可产生三种效应，总称为“粉煤灰效应”（１）活性效应２）颗粒形态效应（３）微骨料效应,粉煤灰对混凝土性能的改善作用,（1）改善混凝土的和易性；（2）能提高混凝土的强度，特别是后期强度；（3）降低单位体积混凝土内的水化热；（4）能减少混凝土的收缩，主要是减少干燥收缩；（5）显著改善混凝土的耐久性，特别是改善混凝土的抗渗性、抗腐蚀性，抑止混凝土的碱一集料反应。

掺用方法,等量取代水泥法粉煤灰代砂法超量取代水泥法双掺技术,二、硅粉,从冶炼硅铁及其他硅金属工厂的废烟气中回收的副产品，其主要成分为无定形二氧化硅特点：细（0.1～1微米、比表面积20000～25000m2/kg）活性高作用效果：改善混凝土拌和物的和易性配制高强混凝土改善混凝土的孔隙结构三、粒化高炉矿渣粉,粒化高炉矿渣粉（简称矿渣粉）是指符合GB/T 203标准规定的粒化高炉矿渣经干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）达到相当细度且符合相应活性指数的粉体按28d活性指数分为三个级别矿渣各龄期的活性指数按下式计算，计算结果取整数A7＝R7/R07×100式中A7 ——7d活性指数，％；R07 ——对比样品7d抗压强度，MPa；R7 ——试验样品7d抗压强度，MPaA28=R28/R028×100式中A28 ——28d活性指数，％；R028 ——对比样品28d抗压强度，MPa；R28 ——试验样品28d抗压强度，MPa用途：,粒化高炉矿渣粉可以等量取代水泥，并降低水化热、提高抗渗性和耐蚀性、抑制碱骨料反应和提高长期强度等，可用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土工程。

大掺量粒化高炉矿潭粉混凝土特别适用于大体积混凝土、地下和水下混凝土、耐硫酸混凝土等超细矿渣可用于高强混凝土、高性能混凝土等超细矿渣,超细粉磨的粒化高炉矿渣，具有高活性合高表面能作用：替代硅灰配制高强及超高强混凝土作用效果：配制高强及超高强混凝土；配制的混凝土干缩小，抗冻、抗渗性能高，耐久性改善；和易性改善，可配制出大流动性切不离析的泵送混凝土成本低，经济效益明显五、其他掺和料,天然火山灰质材料合某些工业副产品品种：火山灰；凝灰岩；钢渣；凝矿渣等补充1：掺减水剂的混凝土配合比设计,原则：以未掺减水剂的基准混凝土为基础调整1.以提高混凝土拌和物的流动性为主要目的时的配合比设计可适当调整砂率，保持粗细骨料总用量不变2.节约水泥为主要目的的配合比设计,,,,3.以提高混凝土强度及耐久性为主要目的的配合比设计,,,,,补充2:粉煤灰混凝土配合比设计,1.第四个参数：粉煤灰掺量（%）=2.原则：当混凝土的技术要求主要是28d强度及施工和易性时，以基准配合比为基础，按超量取代法进行。