第四章混凝土4

（四）应用技术
掺减水剂的混凝土坍落度损失过快（即减水剂的适应性问题）
水泥的熟料组成：C3A含量高，适应性差，坍损快，C3A含量超过11%，坍损 无法解决，普遍在7～9%。 石膏的使用：如采用脱硫石膏、磷石膏等工业废石膏、硬石膏、无水石膏
等代替二水石膏；
水泥的混合材：如使用磨细粉煤灰、含碳量高的粉煤灰，品质差的矿渣、 粉煤灰等；
测定砼拌和用水量W0。 掺减水剂的试验混凝土：水泥、卵石、砂率与基准砼相同，减水剂为推荐掺量， 测定坍落度为8 2cm 时的砼拌和用水量W1 。
W0 W1 100% W0 要求测3次。测定的三个减水率中，大值和小值和中间值比较，是否超过10%。 减水率WR
均小于10%，则 WR = 3个平均值 有一个大于10%，则 WR = 中间值 均大于10%，则 重做。
古代：罗马斗兽场建筑中在火山灰等凝胶材料中使用一些牛血、牛油、牛奶来改善使用性能。 而我国在秦始皇修建万里长城时，也曾以粘土、石灰等作为凝胶材料，糯米汁、猪血、豆腐汁 等用以增加其粘力。
1885年欧洲人在混凝土中掺入硬化调节剂；如石灰、石膏。
1935年美国Master Builder的E.W.Scxiptrt研究制造成功的以纸浆废液中木质磺酸盐为主要 成分的“普浊里”减水剂（Pozzolitn）。 20世纪50年代初期到60年代中期为发展的起步阶段。最早由重工业部和水利部研究采用松香 类引气剂和加气水泥，使用于塘沽新港及佛子岭水库。50年代还广泛地使用了氯化钙早强剂。 1962年日本服部健一首先将萘磺酸甲醛缩合物用于混凝土分散剂。 1971～1973年，德国首选将超塑化剂研制成功流态混凝土，混凝土垂直泵送高度达到310m。 1986年，日本触媒研究出最新的聚羧酸减水剂。 3
外掺：如 1m3 混凝土中水泥用量为350Kg,外掺10%外加剂，
则水泥350Kg+外加剂35Kg。 先掺法、同掺法和后掺法
先掺法：水泥+减水剂→ 拌和 → 砂、石、水
同掺法：减水剂+水 → 溶解 →水泥、砂、石
水泥、水、砂、石 → 拌和 →几分钟后将减水剂的一次添加。
或：一部分减水剂+水→溶解 → 水泥、砂、石 → 拌合，
定义
能使混凝土在负温下硬化，并在规定的时间内达到足够防冻强度的外加剂。
作用机理
与水混合后有很低的共融温度。降低水的冰点而使混凝土在负温下仍在在进行水
化作用，如亚硝酸钠、氯化钠。
既能降低水的冰点，也能使该类物质的冰地晶格构造严重变形，无法形成冰胀应 力而破坏水化产物构造，使混凝土强度受损。如尿素、甲醇。
分类
阴离子表面活性剂
阳离子表面活性剂 两性表面活性剂
作用
湿润、分散、乳化、起泡
评定指标：表面张力
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三、 减水剂
概述 作用机理 对混凝土性能的影响
技术指标
应用技术
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三、 减水剂
（一）概述
定义
是一种在混凝土拌合物坍落度相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。又称分散 剂，塑化剂。
五、 引气剂
定义 作用机理 技术指标 常用引气剂及注意事项
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五、 引气剂
（一）定义，（二）作用机理
定义
是在混凝土拌合物搅拌过程中，能引入大量分布均匀独立的微小气泡，以减少拌合物泌水离析， 改善和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。
作用机理
改善混凝土拌合物的和易性。
在拌合物中，相互封闭的微小气泡能起到滚珠作用，减小骨料间的摩阻力，从而提高 混凝土的流动性。 若保持流动性不变，则可减少用水量，一般每增加1%的含气量可减少用水量6%～10%。 由于大量微细气泡能吸附一层稳定的水膜，从而减弱了混凝土的泌水性，故能改善混 凝土的保水性和粘聚性。
坍落度损失
定义：混凝土从拌合到浇注，需要有一段运输和停放时间，这种随时间增长，混
凝土和易性变差的现象，被称为混凝土坍落度经时损失。 通常掺用高效减水剂后，其坍落度经时损失要比不掺时的基准混凝土大。 11
三、 减水剂
（四）技术指标
凝结时间差
定义：受检混凝土与基准混凝土凝结时间的差值。
国家标准规定要求初凝时间差在－90～＋120min,终凝时间差在－90～＋120min 。 “-”代表早强，凝结时间较基准混凝土提前；“+”代表缓凝，凝结时间较基准 混凝土延迟。
絮凝结构破坏 → f-H2O释放出来→ 增加流动性；
→水泥颗粒界面被解放，参与水化→ f早高。
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三、 减水剂
（三）对混凝土性能的影响
和易性
流动性增大，粘聚性有所下降
泌水性（保水性）
水化热
泌水加大
延缓
凝结时间
强度 耐久性
延长
增加 提高
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三、 减水剂
（四）技术指标
减水率
基准混凝土：52.5硅酸盐水泥3005Kg，卵石，砂率=36～40%，T = 8 2cm，
几分钟后将剩下减水剂的一次或分几次添加。
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三、 减水剂
（四）应用技术
解决坍落度损失过快的常用方法
复配缓凝成分或采用缓凝型减水剂；常用。
超掺或倍掺； 超掺：提高掺量
倍掺：成倍掺加，但须严格试验，控制凝结时间，冬天禁用。
采用缓释型（徐放型）减水剂， 物理徐放：如颗粒状萘系减水剂 化学缓释：如聚羧酸减水剂 后掺法： 搅拌站生产过程中采用 现场再次添加少量减水剂
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四、 早强剂
定义
作用机理 应用
常用早强剂及注意事项
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四、 早强剂
（一）定义，（二）作用机理
定义
能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。
作用机理
由于在水泥一水系统中，早强剂能使水化初期较快地生成钙矾石， 能与C3A作用生成难溶的复盐，促进水泥早期强度的提高； 使水化水泥液相的碱度下降，从而促使水泥水化；
注意事项：
不能单独使用，应与减水剂复合使用； 严格控制掺量，因其用量很少（0.5～1.0/万）以免降低混凝
土强度。
因大大降低了钢筋与混凝土的握裹强度，不能用于预应力混凝 土。 注意把握振捣时间。
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六、 防冻剂
定义
作用机理
常用防冻剂及注意事项
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六、 防冻剂
（一）定义，（二）作用机理
Na2SO4配成溶液或粉剂掺入， CaSO4粉剂掺入混凝土拌合物中； 对硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥没有早强作用，对P.S、P.P、P.F、P.C早强效果明显。
（蒋永惠教授成果） 19
CaSO4
常用掺量：0.5～2.0%
四、 早强剂
（四）常用混凝土早强剂
硝酸盐和亚硝酸盐类
NaNO3，NaNO3 常用掺量：0.5～3.0% 注意事项
提高混凝土耐久性。
由于大量的微细气泡堵塞和隔断了混凝土中的毛细孔通道，同时由于泌水少，泌水造 成的孔缝也减少。因而能大大提高混凝土的抗渗性能，提高抗腐蚀性能和抗风化性能。 由于连通毛细孔减少，吸水率相应减小，且能缓冲水结冰时引起的内部水压力，从而 使抗冻性大大提高。 22
五、 引气剂
（三）技术指标
与水泥水化产物反应生成某种络合物；
能生成不溶于水的凝胶体填充在水泥石的孔隙内，提高水泥石的密实度， 同时吸水率降低，既提高混凝土强度又改善抗渗性和抗冻性。
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四、 早强剂
（三）应用
早强要求高时，掺量偏大；
随着气温的升高，掺量应逐渐减少；
蒸养砼中的掺量比自养时减少50%；
随拌随用，尽量缩短运输和停放时间；
§4.4 混凝土外加剂
概述
表面活性剂
减水剂 早强剂
引气剂
防冻剂
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一、概述
定义 发展 分类 优点
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一、 概述
（一）定义，（二）发展
定义：在混凝土拌制过程中掺入，用以改善混凝土特殊性能的需要，掺量不大于水泥质量的5%。
一般在配合比设计时，不考虑其对混凝土体积或质量的影响。
发展
抗压强度比
定义：掺加外加剂的混凝土或胶砂与不掺外加剂的混凝土或胶砂7天或28天的抗 压强度之间的一个比值。也叫活性指数。 与减水剂的减水率大小直接相关。 3d的抗压强度比在160%～200%； 7d的抗压强度比在130%～160%；
28d的抗压强度比在105%～130%。
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三、 减水剂
较好的防冻剂； 对硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥效果明显。 注意通风储存 易结块，勿用铁质器具捣碎。
三乙醇胺（TEA）
常用掺量：0.03～0.05%
注意事项
单独用效果不很明显，须与其他早强剂复合使用；
20 严格控制掺量，过掺会导致凝结时间过长或长时间不凝结的结果。先稀释再使用。
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三、 减水剂
（二）作用机理
水泥
+ 水 → 絮凝结构 + 减水剂 → 定向排列
降低水泥颗粒表面界面能 → 水泥颗粒分散开来； 吸附在水泥颗粒表面的减水剂电离，带相同的电荷，产生静电斥力，并产生
有电位差（Zeta电位） → 水泥颗粒分散
→ 水泥浆体稳定性；
在水泥颗粒表面形成一层溶剂化膜层 → 水泥颗粒间滑动能力； 产生少量极性气泡，起到了滚轴的作用， →提高流动性；
以粉剂加入适当延长搅拌时间；加强养护和保温。
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四、 早强剂
（四）常用混凝土早强剂
氯盐类
NaCl,CaCl2，FeCl3，早强效果显著 常用掺量：0.5～1.0% 注意事项
配成溶液掺入混凝土拌合物中； 易引起钢筋锈蚀，一般只用于素混凝土工程，或严格控制掺量使用。
硫酸盐类
Na2SO4， 注意事项
简便经济； 能满足特殊的施工工艺要求； 节约水泥； 节约能源，保护环境； 可代替生产多品种水泥。