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1、2020/8/15,1,混凝土组成材料之五：外加剂,2020/8/15,2,混凝土外加剂定义（GB/T8075-2005）,外加剂是在一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。 它能赋予新拌混凝土和硬化混凝土优良的性能，如提高抗冻性、调节凝结时间和硬化时间、改善工作性、提高强度等等，是生产各种高性能混凝土和特种混凝土必不可少的组分。,2020/8/15,3,外加剂的分类,混凝土外加剂按其主要功能分为四类： (1) 改善混凝土拌和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
2、速凝剂等。 (3) 改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂和等。 (4) 改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。,2020/8/15,4,1、减水剂,普通减水剂：在混凝土坍落度相同条件下,能减少拌和水量的外加剂。 高效减水剂：在混凝土坍落度相同条件下,能大幅度减少拌和水量的外加剂。,2020/8/15,5,减水剂的作用机理,减水剂是一种表面活性剂。表面活性剂分子由亲水基团和憎水基团二部分组成，加入水中后亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜而降低水的表面张力和二相间的界面张力。,2020/8/15,6,
3、减水剂的作用机理,当水泥浆体中加入减水剂后，减水剂分子中的憎水基团定向吸附于水泥质点表面，降低表面能。亲水基团指向水溶液，在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，使水泥颗粒表面带上相同的电荷，表现出斥力，将水泥加水后形成的絮凝结构打开并释放出被絮凝结构包裹的水，水泥颗粒的吸附层外形成水膜起到润滑作用。这是减水剂分子吸附产生的分散作用。,2020/8/15,7,减水剂的作用机理,2020/8/15,8,主要减水剂介绍,1、普通减水剂 木质素磺酸盐系减水剂 减水率10%，一般掺量0.25% 2、高效减水剂 多环芳香族磺酸盐系减水剂：通常由工业萘经磺化、水解、缩合、中合、过滤、干燥而制成。由于其主要
4、成分为萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，故又称萘系减水剂，掺量0.5-1.0%,减水率10-20% 。,2020/8/15,9,水溶性树脂系减水剂。水溶性树脂减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂，如三聚氰胺树脂等。此类减水剂的掺量为水泥质量的0.5%2.0%，其减水率为15%30%，混凝土的强度提高20%30%，混凝土的其他力学性能和抗渗性、抗冻性也得到提高，对混凝土的蒸养适应性也优于其它外加剂。,2020/8/15,10,坍落度损失的解决 坍落度的快速损失是超塑化流态混凝土的一个主要问题，但添加减水剂时这一问题可能更严重。解决方法是在工地再次加入外加剂到浇注之前再次加入外加剂。只要在搅
5、拌车上均匀拌和，不会影响混凝土性质。,2020/8/15,11,3、高性能减水剂 高性能减水剂是指近年来开发并投入使用的聚羧酸系减水剂，聚羧酸系高性能减水剂是由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保方面具有优良性能的减水剂。,2020/8/15,12,聚羧酸系高性能减水剂性能特点主要为：,（1）掺量低、减水率高。一般掺量为胶凝材料的0.15-0.25%，减水率一般在25-30%，在接近极限掺量0.25%时，减水率一般可以达到40%以上。 （2）混凝土拌和物的流动性好，坍落度损失低，2小时坍落度基本不损失，其高工作性可保持6-8小时。 （3）对混凝土增强效
6、果潜力大。早期抗压强度比提高更为显著。以3天、7天抗压强度为例，奈系高效减水剂的3天、7天抗压强度比一般在130%左右，而聚羧酸系高性能减水剂的同龄期抗压强度比一般在180%以上。,2020/8/15,13,（4）混凝土收缩低。基本克服了第二代减水剂增大混凝土收缩的缺点。 （5）总碱含量极低，其带入混凝土中的总的碱含量仅为数十克，降低了发生碱骨料反应的可能性，提高混凝土的耐久性。 （6）环境友好，聚羧酸系高性能减水剂合成生产过程中不使用甲醛和其他任何有害的原材料，在生产和使用过程中对人体健康无危害。,2020/8/15,14,（7）一定的引气量，与第二代（高效）减水剂相比，其引气量有较大提高，
7、平均在3-4%。 该类产品目前没有发现明显的缺陷和不足。尤其是其低坍落度损失和混凝土收缩小的优点为高性能混凝土的开发和推广提供了新的有力武器。,2020/8/15,15,2、引气剂,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且能保留在硬化混凝土中的外加剂。 有松香类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂等。松香类引气剂包括松香热聚物、松香酸钠及松香皂等。其适宜掺量为水泥质量的0.0050.02%，混凝土含气量约为35%，,2020/8/15,16,引气剂的作用机理,引气剂属于表面活性剂，其界面活性作用基本上与减水剂相似，区别在于减水剂的界面活性作用主要在液固界面上，而引气剂的界面活性主要
8、发生在气液界面上，降低界面能，使新拌混凝土中微小气泡稳定存在并保留。,2020/8/15,17,引气剂对混凝土的质量的影响, 改善混凝土拌和物的和易性，可以显著减少混凝土浆体粘性，使它们的可塑性增强，减少单位用水量。通常每增加含气量1%，能减少单位用水量3%。 减少骨料离析和泌水量，提高抗渗性。 提高抗腐蚀性和耐久性。,2020/8/15,18,引气剂对混凝土的质量的影响, 含气量每提高1%，抗压强度下降45%，抗折强度下降23%。 引气减水剂： 普通引气减水剂：木钙、木钠 高效引气减水剂：萘系、树脂系、氨基磺酸盐系高效减水剂与引气剂复合使用；蒽系具有引气效果的减水剂。 复配时在引气量时，引气
9、剂和减水剂用量可分别减少1/21/3。,2020/8/15,19,3、缓凝剂：延长凝结时间的外加剂,商品混凝土中，或大体积混凝土施工时，可防止出现裂缝和冷缝，同时对混凝土后期各项性能不会造成不良影响的外加剂。,2020/8/15,20,缓凝剂,缓凝剂的特点： 掺量合适，24小时后的强度不会受影响； 掺量过多，混凝土的正常水化速度和强度受影响； 超掺，会使水泥水化完全停止； 不同的缓凝剂种类，对混凝土泌水、离析情况不同。,2020/8/15,21,缓凝剂,多羟基碳水化合物：蔗糖、葡萄糖、葡萄糖酸、葡萄糖酸钙、果糖等。0.1%0.3% 羟基羧酸盐：酒石酸、酒石酸钠、柠檬酸钠等0.05%0.2% 多
10、元醇类：丙三醇（甘油），聚乙烯醇。0.05%0.2% 纤维素类：甲基纤维素，0.1%,2020/8/15,22,4、早强剂：加速混凝土早期强度发展的外加剂,无机盐：氯盐类（钠、钙）、硫酸盐（钠，元明粉）、硝酸盐（钙、钠）、亚硝酸盐（钙、钠）或复合使用。掺量2%左右 有机物：三乙醇胺（与无机复合）、甲酸钙、乙酸、乙酸盐和尿素等。掺量0.020.05% 复合型早强剂和早强减水剂：叠加效果 如：三乙醇胺：亚硝酸钠：二水石膏=0.05：1：2 如：0.2%C糖钙、2%C硫酸钠 如：与高效减水剂复合：木钙+硫酸钠（钙）或三乙醇胺、木钙+亚硝酸钠（钙）,2020/8/15,23,外加剂的复配,混凝土中使用
11、单一品种外加剂的情况已很少见。逐渐向着高效能、多功能的方向发展。 外加剂复配的目的是为了同时满足混凝土对各种性能的需要，以及各复配成分之间的共同作用而产生“叠加效应”。 复合外加剂通常是由多种表面活性剂或与无机电解质等组成。如复合早强剂、复合防冻剂、泵送剂、复合缓凝引气减水剂等。,2020/8/15,24,外加剂的复配,一般复配外加剂由至少两种组分配制，形成二元或多元复合。 复合外加剂中每一种外加剂在水泥水化的不同阶段起作用，或在同一时间内共同发挥作用。,2020/8/15,25,5、混凝土泵送剂,能改善混凝土泵送性能的外加剂。 泵送性：就是混凝土拌和物具有顺利通过输送管道、不堵塞、不离析、粘
12、聚性良好的性能。 特点：减水率高、坍落度损失小（12h内损失在10%以内）、不泌水、不离析、保水性好、有一定的缓凝作用、混凝土内摩擦小。,2020/8/15,26,泵送剂,普通型泵送剂：以木质素磺酸盐减水剂为主复配 中效型泵送剂：以萘系、脂肪族和木质素系（加20%30%）为主复配 高效泵送剂：以萘系、脂肪族或氨基磺酸盐为主复配 高效能泵送剂：以聚羧酸系减水剂为主复配,2020/8/15,27,混凝土泵送剂,泵送剂的主要组分 减水剂：普通减水剂或高效减水剂或高效能减水剂 缓凝成分：调节凝结时间，减少坍落度损失。常用三聚磷酸钠和葡萄糖酸钠，根据气温和水泥成分的变化来调节。 引气剂：少量优质的引气剂
13、能在混凝土中形成小的圆形封闭气孔，提高流动性，减少离析和泌水，改善耐久性。 （4）保水组分（增稠剂）：增加混凝土拌合物的粘度，使混凝土在大水灰比、大坍落度情况下不泌水、离析。如聚乙烯醇（0.03%）、甲基纤维素（0.020.05%）等。,2020/8/15,28,混凝土泵送剂-配制原则,配制外加剂时，要充分考虑其与各种原材料之间的适应性，同时注意不同成分之间的交互作用。 减水组分：不同的水泥和掺和料、外加剂中其它成分对减水剂的性能影响还是很大的，如萘系减水剂和葡萄糖酸钠共同使用时，减水率提高比较显著。 缓凝组分：不同的水泥和掺和料以及不同的配合比，都会使缓凝效果产生变化。 引气组分：引气剂的引
14、气效果受很多因素影响，如水泥细度、石子粒径、砂含泥量、温度、配合比等。掺加粉煤灰时、细料多、石子粒径小、坍落度大、温度低等，混凝土含气量会高。 总之，外加剂的调整应根据实际情况进行，以试验结果为依据，不能想当然。,2020/8/15,29,6、防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定的养护条件下达到预期性能的外加剂,冬季施工的特点： 、混凝土凝结时间长，04混凝土凝结时间比15 延长3倍；温度到-0.3-0.5 时，混凝土开始冻结，冻结后水化基本停止，在-10 时，水泥水化完全停止，混凝土强度不再增长。 、混凝土中的水分冻结时体积膨胀9%左右，使硬化混凝土结构遭破坏，即发生冻害。,2020/8
15、/15,30,防冻剂,负温对硬化混凝土强度影响： 、刚硬化的混凝土（终凝，但未达到一定硬化程度）发生冻结称早期受冻，使混凝土各项性能永久性降低。当达到一定的临界强度，水饱和度降低到一定程度，再受冻就不会产生冻害。 、已充分硬化的混凝土，一次性受冻不会使强度及其他性能受损，但反复冻融的积累作用会使混凝土受损。,2020/8/15,31,防冻剂,未掺防冻剂混凝土特点： 、未掺防冻剂混凝土受冻后，抗压强度损失40%60%。 、未掺防冻剂混凝土受冻后，抗渗等级降为0；粘结强度降为1MPa。,2020/8/15,32,防冻剂,早强型防冻剂：最低气温不低于-10，目的是更快达到临界强度 。除了提高早期强度
16、外，减水降低水灰比，适当引气减小冻胀破坏。其中防冻组分不必太多。 防冻型防冻剂：日平均气温在-15以下。防冻剂作用保证混凝土在浇筑后能够抵御一定限度负温（规定温度）环境，在此低温下混凝土内部仍然保持足够的液相（过冷液体），以使水泥水化作用得以继续进行，而不致被冻胀破坏。有足够量的防冻组分，还有减水、引气、早强组分。,2020/8/15,33,防冻剂,复合型防冻剂的配制原理： 无氯、低碱、低掺量，以液体产品为主； 高工作性、坍落度损失小，早强和高耐久性； 大幅度减少用水量，减少游离水含量，提高液相中离子浓度； 提高混凝土密实度，改善孔结构，减少孔含量，减小孔直径； 降低液相冰点，促进低温水化，尽快达到临界强度； 改善冰晶形貌，降低冻胀应力； 防冻与抗冻结合，提高混凝土耐久性。,2020/8/15,34,防冻剂,防冻剂的组分： 减水组分：减水、增强。减少游离水，减少冻胀作用；增强，提高耐冻能力。木钙、三聚氰胺、萘系、氨基磺酸盐等 早强组分：提高早期强度、达到临界强度；降低冰点。硫酸盐、氯盐、三乙醇胺等 引气组分：少量优质的引气剂能在混凝土中形成小的圆形封闭气孔，缓解
