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1、5.6 混凝土外加剂,一、砼外加剂的定义与分类,依据混凝土外加剂分类、命名与定义（GB8075-1987）:混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质，掺量一般不超过水泥质量的5。,外加剂的分类,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、早强剂和速凝剂等。,（3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防冻剂和阻锈剂等。 （4）改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、着色剂等。,二、常用外加剂的性能与选用,常用的混凝土外加剂主要有：减水剂早强剂防冻剂引
2、气剂缓凝剂等,（一）、减水剂 Water Reducer,早在20世纪30年代初，美国就使用亚硫酸盐纸浆废液用于改善混凝土的和易性。1937年，E.W斯克里彻获得此项美国专利。 4060年代，木质素系的减水剂研究和开发。 60年代初，日本和前西德发明了三种高效减水剂。,1、减水剂的定义与作用,定义减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。 分类普通减水剂和高效减水剂两大类。,2、减水剂的作用原理,常用减水剂均属表面活性剂 由亲水基团和憎水基团两个部分组成。,当水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子凝聚力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，包裹了一定的拌和水（游离水），从而降
3、低了混凝土拌和物的和易性。,如在水泥浆中加入适量的减水剂，由于减水剂的表面活性作用，致使憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同的电荷。 在电斥力作用下，使水泥颗粒互相分开，絮凝结构解体，包裹的游离水被释放出来，从而有效地增加了混凝土拌和物的流动性。,当水泥颗粒表面吸附足够的减水剂后，使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化膜层，它阻止了水泥颗粒间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用，也改善了混凝土拌和物的和易性。 此外，由于水泥颗粒被有效分散，颗粒表面被水分充分润湿，增大了水泥颗粒的水化面积，使水化比较充分，从而也提高了混凝土的强度。,水泥浆的絮凝结构,没加减水剂的水
4、泥浆,加减水剂后的水泥浆,减水剂分散水泥的机理示意图,3、减水剂的技术经济效果,1）增加流动性。W, W/C=定值，坍落度可增大100200mm，且不影响混凝土的强度。,2）提高混凝土强度。C, Slump=定值，可减少拌和水量1015，从而降低水灰比，使混凝土强度提高1520，特别是早期强度提高更为显著。,3）节约水泥。Slump,W/C=定值，可以在减少拌和水量的同时，相应减少水泥用量，即在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量1015。,4）改善混凝土的耐久性。由于减水剂的掺入，显著地改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提高，透水性可降低4080，从而可提高抗渗、抗冻、耐化学腐蚀及防锈蚀
5、等能力。,5）可以改善混凝土拌和物的泌水、离析现象，延缓混凝土拌和物的凝结时间，减慢水泥水化放热速度。,4、目前常用的减水剂,普通减水剂：木质素系（木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁）糖蜜系（糖化钙、低聚糖） 高效减水剂：萘系（萘磺酸盐甲醛缩合物）树脂系（三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物）,（二）、早强剂,定义早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。,用途在低温和负温条件下它能够降低冰点，使拌合物中的水分不会很快结冰，使水泥继续水化，达到抵抗冰体膨胀的临界强度。多用于冬期施工和抢修工程。 分类主要有：氯盐类硫酸盐类有机胺类三种。, 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，
6、其中以氯化钙应用最广。 其适宜掺量为水泥质量的0.5%1.0%。,作用：能使混凝土3d强度提高50100，7d强度提高2040，同时能降低混凝土中水的冰点，防止混凝土早期受冻。 缺点含有氯离子，会使钢筋锈蚀，并导致混凝土开裂。为了抑制氯化钙对钢筋的锈蚀作用，常将氯化钙与阻锈剂亚硝酸钠（NaNO2）复合使用。,混凝土结构工程施工及验收规范（GB5020492）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，在使用冷拉和冷拔低碳钢丝的混凝土结构及预应力混凝土结构中，不允许掺用氯化钙。 同时还规定，在下列结构的钢筋混凝土中不得掺用氯化钙和含有氯盐的复合早强剂：,
7、1）在高湿度空气环境中、处于水位升降部位、露天结构或经常受水淋的结构；2）与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构；3） 使用过程中经常处于环境温度为60以上的结构；4）直接靠近直流电源或高压电源的结构等。, 硫酸盐类早强剂,主要有硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、硫酸铝钾等，其中硫酸钠应用较多。 一般掺量为0.5%2.0%， 当掺量1%1.5%时，达到混凝土设计强度70的时间可缩短一半左右,使用注意事项,硫酸钠对钢筋无锈蚀作用，适用于不允许掺用氯盐的混凝土。 但由于它与Ca(OH)2作用生成强碱Na(OH)2，为防止碱骨料反应，硫酸钠严禁用于含有活性骨料的混凝土。同时应注意硫酸钠不能超
8、量掺加，以免导致混凝土产生后期膨胀开裂破坏，以及防止混凝土表面产生“白霜”。, 有机胺类早强剂,主要有三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺等，其中早强效果以三乙醇胺为佳。 掺量为水泥质量的0.02%0.05%，,能使混凝土早期强度提高50左右。 与其它外加剂（如氯化钠、氯化钙、硫酸钠等）复合使用，早强效果更加显著。 三乙醇胺对混凝土稍有缓凝作用，掺量过多会造成混凝土严重缓凝和混凝土强度下降。,（三）、缓凝剂,缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。,缓凝剂主要有四类：糖类，如糖蜜；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠；羟基羧酸及其盐类，如柠檬酸、酒石酸；无机盐类，如锌盐、硼
9、酸盐等。 常用的缓凝剂是木钙和糖蜜，其中糖蜜的缓凝效果最好。,缓凝剂的作用,主要适用于大体积混凝土、炎热气候下施工的混凝土以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。,（四）、引气剂,定义引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡外加剂。 目前应用较多的引气剂为松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐等。,引气剂的作用机理,引气剂属憎水性表面活性剂，能显著降低水的表面张力和界面能，使水溶液在搅拌过程中极易产生许多微小的封闭气泡，气泡直径多在50250m。 同时引气剂定向吸附在气泡表面，形成较为牢固的液膜，使气泡稳定而不破裂。,按混凝土含气量35计，每立方米混凝土拌和物中含数百亿个气泡。 大量
10、微小、封闭并均匀分布气泡的存在，使混凝土的某些性能得到明显改善。,亲水基团,憎水组分,气泡,引气剂稳泡作用的机理,3、引气剂的效果,改善拌和物的和易性。 显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性。 降低部分强度。（一般含气量每增加1时，其抗压强度将降低46，抗折强度降低23。）,掺引气剂前,掺引气剂后,4、引气剂的应用,可用于：（大坝、堤防、桥梁、公路、严寒地区建筑）抗冻混凝土；抗渗混凝土；贫混凝土；轻混凝土等.不宜用于：蒸养混凝土预应力混凝土.,（五） 防冻剂,定义指在规定温度下，能显著降低混凝土的冰点，使混凝土液相不冻结或仅部分冻结，以保证水泥的水化作用，并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。,常用
11、的防冻剂有：氯盐类（氯化钙、氯化钠）；氯盐阻锈类（以氯盐与亚硝酸钠阻锈剂复合而成）；无氯盐类（以硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐、乙酸钠或尿素复合而成）。,防冻剂的选用,氯盐类防冻剂适用于无筋混凝土； 氯盐阻锈类可用于钢筋混凝土； 无氯盐类防冻剂可用于钢筋混凝土工程和预应力钢筋混凝土工程。,硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐易引起钢筋的应力腐蚀，故不适用于预应力混凝土以及与镀锌钢材或与铝铁相接触部位的钢筋混凝土结构。另外，含有六价铬盐、亚硝酸盐等有毒成分的防冻剂，严禁用于饮水工程及与食品接触的部位。,(六) 速凝剂,定义是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂主要有无机盐类和有机物类。 常用的速凝剂主要是无机
12、盐类，型号有红星型、711型、728型、8604型等,速凝剂的效果,速凝剂掺入混凝土后，能使混凝土在5min内初凝，10min内终凝，1h就可产生强度，1d强度提高23倍，但后期强度会下降，28d强度约为不掺时的8090。,速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程以及喷锚支护时的喷射混凝土或喷射砂浆工程中。,速凝剂的用途,其它外加剂,如膨胀剂、防水剂、泵送剂等； 复合功能的外加剂：如早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂、减水膨胀剂、膨胀防水剂等；,外加剂性能指标,外加剂的质量必须均匀，稳定，性能良好。 根据我国混凝土外加剂（GB8076）规定，对用于混凝土中的外加剂产品必须经过检测。,外加剂的选择和使用,注意以下几点： 外加剂品种的选择。根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。 外加剂掺量的确定通过试验试配确定最佳掺量。,外加剂的掺加方法：对于可溶于水，应先配成一定浓度的溶液，随水加入搅拌机。对于不溶于水的，应与适量水泥或砂混合均匀后再加入搅拌机内。 外加剂的掺入时间有同掺法、后掺法、分次掺入等。,掺合料,定义：是指在配制混凝土拌合物过程中，直接加入的具有一定活性的矿物细分材料。 主要成分：活性SiO2和Al2O3 作用：1、取代水泥，节约成本2、改善混凝土拌合物的和易性3、降低水化热，提高耐久性 品种：粉煤灰、矿渣微粉和硅灰,
