土木工程复合材料及检测技术-混凝土化学外加剂

1、第三章 混凝土化学外加剂定义: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质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。按主要功能的分类:（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其它性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。 3.2 减水剂定义：混凝土减水剂是指在保持混凝土拌合物和易性一定的条件下，具有减水和增强作用的外加剂，又称为“塑化剂”、“分散剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。 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；掺外加剂的混凝土1.减水剂的作用机理（1）表面活性剂定向吸附，电性相斥，使水泥颗粒分散，絮凝状结构中的水分释放出来，混凝土拌合用水的作用得到充分的发挥，拌合物的流动性明显提高；（2）表面活性剂的亲水基团与水分子产生缔合作用，使水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒之间直接接触，

2、起到润滑作用，改善了拌合物的流动性。 （3）水泥颗粒分散，充分与水接触，水化反应深度增加，混凝土强度提高。絮凝状结构2.减水剂的作用效果（1）减少混凝土拌合物的用水量，提高混凝土的强度。在混凝土拌合物坍落度基本一定的情况下，减少混凝土的单位用水量525（普通型515，高效型1030）。（2）提高混凝土拌合物的流动性。在用水量和强度一定的条件下，坍落度可提高100200mm。（3）节约水泥。在混凝土拌合物坍落度、强度一定的情况下，可节约水泥520。（4）改善混凝土拌合物的性能。掺入减水剂可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象；延缓拌合物的凝结时间；减缓水泥水化放热速度；显著提高混凝土硬化后的抗渗性和抗冻性。 3.常用的减水剂（1）木质素系减水剂（M型） 木质素系减水剂主要使用木质素磺酸钙（木钙），属于阴离子表面活性剂，为普通减水剂，其适宜掺量为0.20.3，减水率10左右。 对混凝土有缓凝作用，一般缓凝。（2）糖蜜类减水剂 普通减水剂。它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TF、ST、3FG等。 适宜掺量0

3、.20.3，减水率10左右，属缓凝减水剂。 （3）萘系减水剂 高效减水剂，其主要成分为一萘磺酸盐甲醛缩合物，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NNO、NF、FDN、UNF、MF、建型等。 萘系减水剂适宜掺量为0.51.0，其减水率较大，为1025%增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温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。 萘系减水剂对钢筋无锈蚀作用，具有早强功能。但混凝土的经时塌落度损失较大，故实际应用的奈系减水剂极大多数为复合型的，通常与缓凝剂或引气剂复合。（4）树脂类减水剂 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，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。但价格较高。 SM适宜掺量为0.52.0，减水率达2027。 掺SM减水剂的混凝土粘性较大，可泵性较差，且塌落度经时损失也较大。（5）氨基磺酸盐系减水剂 氨基磺酸盐系减水剂为氨基磺酸盐甲醛缩合物，一般有固体重量百分含量为25-55%的液状产品以及浅黄的粉末状的粉剂产品

4、。 氨基磺酸盐系减水剂对水泥颗粒的分散效果更强，对水泥的适应性明显提高，减水率高，保塑性好。在初始流动性相同的情况下，混凝土塌落度经时损失明显低于掺萘系及三聚氰胺系减水剂的混凝土。 氨基磺酸盐系减水剂无引气作用，具有轻微的缓凝作用，具有显著的早强和增强作用。 但氨基磺酸盐系减水剂对掺量较为敏感，低掺效果不明显，过掺则容易导致混凝土泌水。（6）聚羧酸系高效减水剂 掺量一般为0.05-0.3%之间，减水率一般为25-35%，最高可达40%。具有一定的引气性和轻微的缓凝性。其最大的优点是保塑性强，能有效地控制混凝土拌合物塌落度经时损失，对混凝土硬化影响不大。对混凝土有良好的增强作用，能有效地提高混凝土的抗渗性、抗冻性和耐久性。（7）复合减水剂 如早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、缓凝引气减水剂等。二、引气剂 定义：在混凝土拌和过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂。机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥-水-空气的界面能，而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅

5、拌过程混进的空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。 主要表现为：使引入的空气易于形成微小气泡；保持微小气泡稳定，并均匀分布在混凝土中，防止气泡兼并增大、上浮破灭。常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活性剂。适宜掺加量：为水泥用量的0.002%0.01%,混凝土中含气量为3%5%。作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。泡沫混凝土泡沫混凝土三、早强剂 早强剂是指掺入混凝土中能够提高混凝土早期强度，一般对混凝土的凝结时间无明显影响。掺早强剂往往会使混凝土的后期强度降低。常用早强剂的品种、掺量及作用效果种 类无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂主要品种氯化钙、硫酸钠、硝酸盐、亚硝酸盐三乙醇胺、三异丙醇胺、尿素等二水石膏+亚硝酸钠+三乙醇胺适宜掺量氯化钙12；硫酸钠0.520.020.052二水石膏+1亚硝酸钠+0.05三乙醇胺作用效果氯化钙：可使2d3d强度提高40100，7d强度提高25能使3d强度提高50注意事项氯盐会锈蚀钢筋，掺量必须符合有关规定对钢筋无锈蚀作用早强效果显著，适用于严格禁止使用氯盐的钢筋混凝土四、速凝剂 速凝剂是能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，它能使混凝土或砂浆在几分钟内凝结硬化，早期强度明显提高，但后期强度通常有所降低。五、缓凝剂 缓凝剂是一种能延迟水泥水化反应，从而延长混凝土的凝结时间，使新拌混凝土较长时间内保持塑性，方便浇注，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。 如夏季高温环境下浇注或运输预拌混凝土，大体积混凝土施工等。可延缓混凝土的凝结时间，保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。 多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。 无机化合物 如Na3PO4、Na2B4O7、Na2SO4等。

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