混凝土外加剂

❖ 相容性好表现为减水率大、坍落度损失小，拌合物 和易性良好。
❖ 一般来说，C3A含量高的水泥与高效减水剂的相容 性较差；此外，用含碱量大、放热量大的水泥时， 通常相容性较差。
❖ 相容性好坏可以用净浆流动度测定方法评价
2、引气剂
❖ 什么是引气剂？
能在混凝土拌和物中产生许多均匀分布的微小气泡(孔径 为0.01~2mm)，并在硬化后仍能稳定存在的外加剂。
高效减水剂 High-range Water-reducer
❖ 特点： ➢ 具高有效较减高的水分剂子的量应，纯用度，较成高为；混凝土技术发展里 程➢一减个水效重率要高的，里在程掺量碑较，小应的用条它件可下，以可配取制得出高流效；动性 满➢足副施作用工小需。要且水灰比低，因此强度很高的高强
❖ 混种凝类土：、可以自行流动成型密实的自密实混凝土， 以➢及改充性木分质满素足磺不酸同盐，工较程高特分定子性量能的纯需木要质和素匀盐质；性良 好➢的磺高化密性胺能缩混合凝树土脂。，一般是钠盐；
➢ 离子基团是酸根离子或氨基，如：－SO3-、－COO-、 －NH 3 +等；
➢ 碳氢分子链，带有羟基，如：烷烃基、芳香烃基等。
❖ 其结构如下图所示：
碳氢链
阴离子基团 木质素磺酸盐的重复结构单元
2) 减水剂的物理化学特征
❖ 可溶于水，能显著降低水的表面张力； ❖ 能吸附在固体表面，并在固体表面定向排列，形成
❖ 由于减水剂碳氢分子链上的极性基吸附水，形成吸 附层包裹在水泥颗粒表面，产生空间位阻效应，阻 碍水泥颗粒的紧密接触，阻止絮凝结加入构减的水形剂成后。，絮凝
结构被打破
加减水剂前
减 水 剂 分 散 水 泥 的 机 理
没加减水剂的水泥浆
絮凝
加减水剂后
加减水剂后的水泥浆
分散
5) 减水剂的品种及其应用
❖ 普通减水剂 ❖ 高效减水剂
➢ 磺化萘－甲醛缩合树脂，一般也是萘磺酸钠盐； ➢ 含有羧基和/或醚基的聚合物，如聚丙烯酸钠、聚羧酸酯，
聚醚等；
高效减水剂的作用机理
❖ 改性木质素磺酸盐、磺化密胺树脂和萘磺酸盐三种 以静电排斥作用为主；
❖ 含有羧基和/或醚基的聚合物以空间位阻最重要，因 为在其分子链结构中，主链上含有高度密集的支链， 形成“梳状”大分子链；
➢ 水具有高表面张力(氢键分子结构)
加减水剂前的
➢ 水泥颗粒边、角和表面正负电荷间的相互吸力絮凝结构
❖ 当减水剂加入到水泥浆中，吸附在水泥颗粒表面， 减离电水子荷剂基，分团 引子朝 起在水向 水泥水 泥颗，颗粒使粒表水相面泥互的吸颗排附粒斥表，面打带破有了几絮毫凝伏结的构负， 释放其包含的水，改善分散性——静电排斥作用；
蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性；
❖ 外加剂是➢解节决约水上泥述用问量题，，降改低成善本混；凝土性能，以满足 工程特殊➢ 要减求少放的热重速要度技，术控途制温径升；。
❖ 现在有70～80％以上的混凝土使用了外加剂；
一、 化学外加剂
种类： ❖ 按照组成有：有机质和无机质外加剂
➢ 有机质——表面活性物质 ➢ 无机质——电解质盐类化合物
第三节 混凝土外加剂 Admixtures for Concrete
基本概念
❖学外习加要求剂——在混凝土中加入除四种主要组分 以➢外掌握的外其加它剂的外重加要材种类料；。
❖ 种➢物类理—化—学特化征学；外加剂和矿物外加剂：
➢➢作矿用物机外理加；剂：掺加量在水泥质量5%以上的称为 ➢应掺用和及料其；负作用。 ➢ 化学外加剂：掺加量在水泥质量5%以下的称为
气泡
➢ 通过吸附于气泡表面形成单分子膜，减小液－气界面
能(表面张力)，使气泡表面的液膜坚固不易破裂而稳
定存在。
憎水基团
引气剂稳泡作用的机理
(2) 引气剂的作用效果
❖ 改善拌和物的和易性，减少用水量5%~9%，改善保 水性，减少泌水性；
❖ 混凝土的抗渗性提高50%，抗冻标号提高3倍； ❖ 降低混凝土的强度，引入1%的空气，可使强度下降
木质素磺酸盐的重复结构单元
引气剂—水泥相容性
当粉煤灰存在时，引气剂掺量要成 倍增大，特别是粉煤灰掺量很大、粉煤 灰含碳高以及混凝土干稠时尤其突出。 因此，很有必要开发新品种引气剂。
3、调节混凝土凝结时间的外加剂
❖ 土木工程应用中，有时需要调节混凝土的凝结时间： 例如：
➢ 隧道内衬、水下工程施工要求混凝土喷出后能迅速凝结； ➢ 道路修补工程要求混凝土早期强度高，以便早日开放交
❖ 组成特点：碳氢分子链上带有亲水性离子基团的表 面活性物质。
❖ 种类：
➢ 减水效果
普通减水剂(也称塑化剂，Plasticiser)； 高效减水剂(也称超塑化剂，Superplasticiser)。
➢ 复合功能
早强减水剂； 缓凝减水剂； 引气减水剂。
1) 减水剂的组成与分子结构特点
❖ 减水剂都是表面活性剂，分子结构中含有亲水的 离子基团和碳氢分子链，其中：
❖ 组成特点：带有憎水基和亲水基的表面活性剂 ❖ 物理化学特性：
➢ 可溶于水； ➢ 降低水的表面张力； ➢ 能吸附在气泡表面，使之稳定。
(1) 引气机理
❖ 搅拌水可产生气泡，但很快消失，为什么？
水的表面张力是气泡不稳定！
亲❖水水基中团加入引气剂后
➢ 水的表面张力降低，在搅拌过程中将空气引入而产生
许多气泡；
外加剂。
为什么要使用外加剂？
❖外单加纯剂依的靠作调用节水、水泥和骨料用量，难以解决下列 技术问题➢ 改善混凝土拌合物的和易性；
➢ 用水量➢与加良快好或和延易缓性凝间结的时矛间盾；； ➢ 施工操➢作控对制凝强结度时增间长、；放热速度、强度增长的要求； ➢ 耐久性➢对提低高连抗通冻孔融隙、率热的开要裂求、。碱－骨料膨胀、硫酸盐侵
5~6%； ❖ 增大变形性，降低弹性模量，提高抗裂性和抗冲击
性。
(3) 常用引气剂
松香酸
问❖ 题松？香热聚物；
❖减松水香剂皂与；引气剂均是表面活性剂，那么，减水剂 是❖ 否烷可基当苯引磺气酸剂钠用？；为什么？ 答❖ ：脂不肪能酸！硫酸钠； ❖ 烷因基为酚减环水氧剂乙没有烷稳缩泡合作物用等，。减水剂分子中的碳 氢 分链子其是 的用极 碳量性 氢， 链一与 是般水非为有极水较性泥强的质的，量相完互全的作憎(0用水.5； ！~1而.2引)/1气00剂00
聚羧酸脂系高效减水剂的作用机理(空间位阻)
减水剂的技术经济效果
❖ 在保持用不水同量不减变水的情剂况的下，减使水拌率和物的坍落度增
大木100质~2磺00酸mm盐；
5~15%
❖ 在保持坍落度不变的情况下，使用水量减少
10密%~胺15树%，脂抗压强度增加15%~405%~2；5%
❖ 在10萘保%~持磺15坍酸%落；盐度甲和醛强缩度合不变物的情况下15，~2可5节%约水泥
外加剂。
❖ 缓凝剂
加剂能延缓水泥混凝主盐土要、凝成锌结分酸硬：盐化时糖等间蜜。，、并酒对石后期酸强、度柠无檬显酸著影、响硼的酸外
早强剂的作用机理
❖❖早通度形膨硫强过 ， 成 胀 铝同 促 结 性 酸剂离 使 晶 的 钙使子 水 性 水不用效 化 很 化溶应物好物性中，快、，复需降速化降合低结学低盐注水晶结了水意泥沉合孔化水淀水隙物的ⅠⅡⅢⅣ碳化；量率晶::::氢CCK哪物较、体aa2链CSCO些上O在大加，l24,3C带2,水 、快如NHa问有a(2中 且了氯NCO极OO;题的 有水铝33性),N2溶 一泥酸;？基aS解 定浆钙团iO的、3;
(inch)
水灰比(水胶比) ，提高混凝土强度和抗渗性；
➢ 在保持混凝土强度和和易性，在减少用水量的同 时减少水泥用量。
减水减水剂剂掺掺量量((水水泥泥质质量量的的％％) ) 减水剂掺量对水灰比的影响 减水剂对混凝土拌合物坍落度的影响
4) 减水剂的作用机理
❖ 当没有减水剂时，水泥加水后，不能获得均匀分散 体系，由于下列原因而产生絮凝结构，使得部分拌 合水包含其中，不能贡献给水泥浆的流动性：
❖ 按照功能有：
➢ 改善和易性：减水剂、泵送剂、引气剂等； ➢ 调节凝结时间：速凝剂、缓凝剂、早强剂等； ➢ 减少塑性收缩：减缩剂、膨胀剂等； ➢ 提高耐久性：引气剂、阻锈剂、防水剂等； ➢ 其它：防冻剂、泡沫剂、消泡剂等。
混凝土外加剂的发展
1885 1925 1930 1932 1938 1938 1939 1950 1955 1960 1993 1997
通； ➢ 冬天施工，要求混凝土强度增长快，以免冻坏； ➢ 大体积工程要求混凝土缓慢凝结，以免水化放热太快引
起温度应力和变形开裂。
调节凝结时间的外加剂种类
❖ 早强剂
主要成分有： ➢ 氯化物：氯化钙、氯化钠；
早强剂能加速新拌混凝土凝固➢，硫提高酸混盐凝：土石早膏期强、度硫，酸而钠对；后期强
度无显著影响的外加剂称为早➢强剂三。乙醇胺以及复合早强剂。
氯化钙(促凝剂)的专利 水密性外加剂 铝 粉(发泡剂) 萘磺酸甲醛缩合物(碱水剂) 引气剂 早强剂与缓凝剂 木质磺酸盐(碱水剂) 消泡剂 冰点降低剂 密胺树脂(碱水剂) 聚丙烯酸(碱水剂) 聚羧酸脂(碱水剂)
1、减水剂 Water Reducers
❖ 减水剂——功能上能在和易性不变时，减少单位用 水量；或在单位用水量不变时，能改善和易性；或 二者都具备又不改变含气量的外加剂。
密粒❖ 度径磨SA高il(O细2炉Om2矿3)炼渣铁42排87 出1~的214.15废080渣，经339~62粉2.90磨0 后使0用.0922；17.~20.5
结构的形成；
表面活性剂(如葡萄糖酸
❖ 提高了水泥浆体的碱性，使水盐泥、矿木质物素的磺水酸化盐速和度糖),
加快，如三乙醇胺；
磷酸、硼酸、草酸和氢氟
酸的钠盐；
Ⅴ:甲酸盐和三乙醇胺
速凝剂的作用机理
❖ 使水泥生产时掺入的起调凝作用的石膏分解， 从而使C3A迅速水化；