建材---第5章---6 混凝土外加剂

Concrete Additives
• 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 低了混凝土拌和物的和易性。
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• 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。
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（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。
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• 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es
2）提高混凝土强度。C, Slump=定值，可 减少拌和水量10％～15％，从而降低水 灰比，使混凝土强度提高15％～20％， 特别是早期强度提高更为显著。
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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，
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（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。
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• 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。
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。
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（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
即在保持混凝土强度不变时，可节约水泥
用量10％～15％。
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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40 ％～80％，从而可提高抗渗、抗冻、耐 化学腐蚀及防锈蚀等能力。
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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。
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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）
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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。
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（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
• 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。
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• 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。
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；
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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。
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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。
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• 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。
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水泥浆的絮凝结构
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减水剂分散水泥 的机理示意图
没加减水剂的水泥浆 加减水剂后的水泥浆
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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100～200mm，且不影响混凝土的强 度。
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.
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（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。
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Ⅲ 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%，
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• 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。
• 按混凝土含气量3％～5％计，每立方米混
凝土拌和物中含数百亿个气泡。
• 大量微小、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。
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亲水基团 气泡
憎水组分
引气剂稳泡作用的机理
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3、引气剂的效果
• 改善拌和物的和易性。
气剂、膨胀剂、着色剂等。
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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 引气剂 缓凝剂等
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（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。 • 40～60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。
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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。
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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。
内初凝，10min内终凝，1h就可产生强度，
1d强度提高2～3倍，但后期强度会下降，
28d强度约为不掺时的80％～90％。
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速凝剂的用途
• 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。
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香皂、烷基苯磺酸盐等。
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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50～250μm。
• 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。
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• 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。
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《混凝土结构工程施工及验收规范》 （GB50204－92）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：
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Ⅰ 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，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%。
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• 作用：能使混凝土3d强度提高50％～ 100％，7d强度提高20％～40％，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。