混凝土外加剂基础知识

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1、混凝土外加剂基础知识纲要 混凝土外加剂的定义及分类 常用混凝土外加剂介绍 外加剂应用中应注意的问题外加剂定义定义：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（一般掺量不大于胶凝材料的5，特殊情况 除外）。混凝土外加剂已成为混凝土不可缺少的第五组分 。混凝土外加剂的分类分类（按主要功能划分） 改善流变性能: 减水剂、泵送剂，增稠剂 调节凝结时间、硬化性能: 速凝剂、缓凝剂 、早强剂 改善耐久性: 引气剂、防水剂、阻锈剂 改善其它性能: 膨胀剂、防冻剂、着色剂、减 缩剂、养护剂、脱模剂等外加剂的用途 改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能 l 改善混凝土

2、的和易性，减少离析、泌水，减小 坍损，改善可泵性； l 缩短或延长初凝时间。 改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能l 提高强度、弹模； l 减少收缩或补偿收缩； l 提高抗渗、抗冻融、抗碳化能力； l 抑制碱集料反应。 获得良好的经济效益 l 减少单方水泥用量； l 缩小构筑物尺寸；外加剂混凝土外加发展到今天，已经形成了 一个巨大的产业，各种新的外加剂不断出 现，功能也越来越完善，特别是高性能混 凝土发展到今天，外加剂在混凝土中扮演 的角色越来越重要。二、 常用外加剂介绍表面活性剂 定义一种显著降低液体表面张力或二相间界面张 力的物质。 基本作用降低分散体系中两相界面的界面自由能，提 高分散体系

3、的稳定性。 分子构造极性基团 原子团非极性基团长碳链疏水基（亲油基）亲水基外加剂发展简史和分类1910年 疏水剂和塑化剂20世纪30年代 引气剂20世纪50年代 木质素类减水剂20世纪60年代 萘系减水剂20世纪60年代 密胺类减水剂第二代 高效减水剂20世纪90年代 聚羧酸系减水剂第三代 高性能减水 剂第一代 普通减水剂由于混凝土的迅速发展， 各种外加剂蓬勃发展期减水剂定义 普通减水剂（第一代）在混凝土坍落度基本相同的条件下，能够减少拌和用 水量的外加剂。 高效减水剂（第二代）在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌 合用水量的外加剂。 高性能减水剂（第三代）比高效减水剂具有更高减水率

4、、更好坍落度保持性能 、较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。普通减水剂 主要品种： 木质素磺酸钙（木钙：常用，产量最大，引气量较大） 木质素磺酸钠（木钠：常用） 木质素磺酸镁（木镁：草浆制，减水率低，性能不稳定，引气量低） 木质素磺酸铵（木铵：释放氨气，使用很少） 多元醇系 （糖钙：蔗糖厂废液制，也可做缓凝剂） 木钙工艺流程：废液中和发酵蒸馏脱糖过滤浓缩干燥成品木质素减水剂性能目前市场减水剂中单独使用木质素类的已经很少 ，几乎都是与高效减水剂复合使用，比如与萘系、脂 肪族等。产品性能特点： 减水率较低，减水率在8%左右；混凝土28d抗压强度提高1020； 改进型减水率有提高，能达到高效减

5、水剂要求； 具有一定的引气作用，减小泌水和离析； 具有一定的缓凝作用，降低水化放热速率。木质素减水剂应用范围应用范围（1）普通混凝土 （2）大体积混凝土 （3）大坝混凝土 （4）水工混凝土 （5）泵送混凝土等主要用于配置强度等级不大于C30的混凝土，可用于 现浇混凝土，钢筋混凝土及预应力混凝土，但是由于普通 减水剂具有一定的引气、缓凝作用，不宜单独使用于蒸养 混凝土。木质素类产品应用技术要点： 与其它外加剂的相容性：与某些高效减水剂复合配置溶液 会产生沉淀； 氯离子含量：使用纸浆废液生产，部分厂家循环用水导致 氯离子含量高； 坍损较大：注意温度和运输时间对坍损的影响； 引气作用：应注意混凝土强

6、度，必要时采取消泡措施降低 含气量； 缓凝作用：宜在最低气温5以上使用； 与胶凝材料的适应性：与某些工业副产品石膏调凝的水泥 作用可能引起假凝或速凝，造成事故； 养护：注意养护，防止失水过快影响强度发展，甚至形成 裂缝。多元醇类产品糖钙：废蜜（制糖工业副产品）与石灰乳反应制成的产品。废蜜中的糖主要是蔗糖和单糖。多元醇类产品作用机理 糖钙中主要成分是蔗糖化钙络合物和单糖化钙络合物，具 有很强的固-液界面活性作用，能吸附在水泥粒子上，形 成溶剂化吸附层，破坏水泥的絮凝结构使水泥分散，自由 水增多，达到减水作用。 由于不降低水的表面张力，所有不具有引气作用。 羟基（-OH）延缓水泥水化，具有较强的缓

7、凝作用。多元醇类产品产品性能特点 减水率：减水率58%左右。 缓凝作用：混凝土凝结时间随掺量的增加而延长，超剂量 使用会产生严重缓凝，导致后期强度下降。 减小泌水：适量掺入可有效减少泌水； 沉淀：单独使用或与其它外加剂复合配制溶液，沉淀多。目前糖钙单独使用较少，更多的是当做缓凝剂来使用。小结 普通减水剂由于其减水率较低，一般用于配置低强度等 级的混凝土，由于其本身的缺陷（引气、缓凝等），限 制了其在混凝土中的掺量。 由于静电排斥和溶剂化作用减水机理，在水泥水化过程 中，水泥颗粒静电排斥力降低、溶剂化膜消失，注定了 混凝土流动性随时间延长而降低，最终表现混凝土坍落 度损失较大。 普通减水剂一般都

8、是与其他外加剂复合使用。高效减水剂主要品种1. 萘系高效减水剂（使用量最广，减水率较高）2.蒽系高效减水剂（用量少，价格便宜）3.古马隆系高效减水剂（焦化厂副产品制，减水率一般 ）4.三聚氰胺系高效减水剂（减水增强效果好，价格较高 ）5.氨基磺酸盐系高效减水剂（减水率高，保坍较好） 6.脂肪族高效减水剂（减水率较高，保坍一般）作用机理吸附水泥颗粒表 表面能降低水泥颗粒表面带电形成 溶剂化水膜阻止水泥颗 粒絮凝静电斥力 效应水泥颗粒 稳定分散高性能减水剂萘系高效减水剂增加混凝土收缩，易造成混 凝土开裂；混凝土夏季高温是坍损大，与不同水 泥存在相容性问题，生产过程环境污染等，为了 解决萘系高效减水

9、剂存在的问题，出现了一种新 型的高效减水剂聚羧酸系高效减水剂 ,具有大减水、低收缩 和优良保坍等多种优良性能。聚羧酸系超塑化剂聚羧酸系高性能减水剂的分子模型聚羧酸系超塑化剂基本性能对比聚羧酸系超塑化剂主要性能特点 与水泥的适应性较好 掺量低，减水率高 新拌混凝土流动性保持性能好 增强效果好 新拌混凝土和易性好，混凝土外观质量较好 混凝土收缩率低 可以大幅度提高矿物掺合料的用量，降低水泥用量，节约 成本 外加剂总碱量、硫酸钠含量、氯离子含量低 清洁无污染，环境友好聚羧酸系超塑化剂应用范围特别适合用于配置C30C100的高流态、高保坍、高 强甚至超高强的混凝土工程。关键技术 高温缓凝、且凝结时间可

10、调； 含气量稳定及良好的抗冻融性能； 高强混凝土粘度的控制； 保坍能力可以从分子结构进行调整； 对分子结构接枝不同官能团，可以生产特殊功能的产品， 如：高保坍型、减缩型、消泡型等。聚羧酸系超塑化剂注意事项 与引气剂复合使用时一定要预先试验； 减水、保坍效果对减水剂掺量依赖性大； 减水、保坍受温度影响较大 配置的混凝土拌合物性能对用水量极为敏感 与其他品种减水剂的相容性很差且无叠加的作用 效果，不得与萘磺酸盐减水剂复配（切忌） 与其他改性组分的相容性较差，如消泡剂、引气 剂、增稠剂等小结聚羧酸系超塑化剂其优越的使用性能，在各种工程中应用越来越广泛，出现的问题也越来越多，由于其独特的梳型分子结构，

11、结构可设计性强，可以根据在实际使用中遇到的问题进行结构调整，来解决遇到的特殊问题，其产品已经向系列化和功能化发展。缓凝剂定义：能够延长混凝土或砂浆初、终凝时间的外加剂 。主要品种 糖类及碳水化合物 羟基羧酸及其盐类 多元醇及其衍生物 弱无机酸及其盐类 有机磷酸盐类 木质素磺酸盐、腐殖酸盐小结 缓凝剂对混凝土凝结时间的延缓程度，取决于所用缓凝剂 的类型及掺量、水泥的品种及用量、掺合料、水灰比、环 境温度、掺加顺序等因素。 普通硅酸盐水泥缓凝效果依次为，糖类羟基羧酸类木钙 类 高温条件缓凝效果依次为：糖类磷羧酸柠檬酸酒石酸 聚羧酸无机磷酸盐多元醇。 缓凝剂对硬化混凝土早期有所降低，后期有增加，收缩

12、轻 微增加。 超长缓凝时对混凝土早期、后期强度均有影响，须提高设 计标号。 超掺可能导致永久性不凝。 早强剂定义：可加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要品种： 无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂 氯盐早强剂下列情况下禁用 预应力混凝土 相对湿度大于80%，露天及经常淋雨、受水流冲刷的结构 大体积混凝土 直接接触酸碱或其他侵蚀介质的结构 处于60以上结构，需要经常蒸养的钢筋混凝土预制件 有外观质量要求的混凝土 薄壁结构 骨料具有活性的混凝土结构硫酸盐早强剂硫酸盐早强剂作用机理能与C3A迅速反应生成水化硫铝酸钙，形成早期骨 架，由于上述反应，溶液中氢氧化钙浓度降低，加速 C3S水化反应，提高早

13、期强度。小结 无机盐早强剂降低混凝土新拌性能 一般没有引气作用，降低混凝土泌水 三乙醇胺对凝结时间影响不明确，无机盐类较高掺量促凝 混凝土收缩增大 使用前需要进行水泥适应性试验，确定使用量引气剂定义：在搅拌混凝土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。品种： 松香类引气剂 皂苷类引气剂 其他类型引气剂应用范围：广泛应用于具有抗冻要求的混凝土和高性能混凝土中。引气剂含气量对新拌性能的影响 能够提高流动性 降低混凝土泌水，避免离析含气量对硬化性能的影响 优质引气剂可以提高混凝土抗渗性能 在一定的含气量范围，混凝土强度有一定的降低 大幅度提高混凝土的抗冻融性能 提高混凝土抗碳化能力

14、 降低混凝土的弹性模量 干缩稍有增加膨胀剂定义：膨胀剂是一种在水泥凝结硬化过程中使混凝土（包括砂 浆及水泥净浆）产生可控制的膨胀以减少收缩的外加剂。种类： 硫铝酸钙类膨胀剂（适当的水养护） 氧化镁膨胀剂 石灰系膨胀剂 铁粉系膨胀剂 复合型膨胀剂硫铝酸钙类膨胀剂膨胀机理1. 结晶膨胀钙矾石的晶体长大而导致膨胀。2. 胶体吸水肿胀钙矾石膨胀是由于其表面带负电荷，胶状钙矾石比表 面积极大及特殊的晶格结构，在饱和氢氧化钙溶液中会吸 附大量的水而肿胀。膨胀剂对混凝土性能的影响 降低混凝土初始坍落度 混凝土坍落度损失增加 对混凝土泌水略有降低 缩短混凝土凝结时间 硬化混凝土早期强度有所下降，后期增加较快，

15、膨胀过大 ，强度下降 提高混凝土抗渗、抗冻、抗裂性能膨胀剂应用中存在的问题 养护条件一定要保证湿养护14天 其他外加剂对膨胀剂效能的影响 水胶比变化带来掺膨胀剂混凝土结构破坏 大体积混凝土温度上升后，引起膨胀源分解 掺膨胀剂混凝土耐久性问题，钙矾石含量高抗碳化能力降 低。速凝剂定义速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂。产品类型 以铝氧熟料为主体的速凝剂 水玻璃类速凝剂 铝酸盐液体速凝剂 新型无机低碱速凝剂 新型液体无碱速凝剂速凝剂速凝机理生成水化铝酸钙而速凝大量生成钙矾石导致速凝形成水化铝酸钙骨架并促进C3S水化导致速凝其他作用机理速凝剂产品性能 凝结速度快，一般终凝在10min以内 早期强度高，后期强度较基准有较多下降 具有一定的收缩变形 对钢筋无锈蚀作用应用范围 地铁工程、地下隧道、水工涵洞等工程的初期支护和最终 衬砌 厂房、烟囱等修复和加固 道路、堤坝、住宅边坡工程及各种地基工程速凝剂注意事项 充分注意对不同水泥的适应性； 必须根据试验确定速凝剂用量； 根据当地气温进行调整掺量，一般气温低增加掺量，气温 升高降低掺量； 注意控制水胶比在0.40.5，不能过大； 干燥收缩值大，需要注意湿养护，防止干裂； 检测时注意搅拌方式、水泥的存放时间、速凝剂的加入方 式。泵送剂定义：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。组成：减水剂 缓凝剂 引气剂 保水剂（增