混凝土外加剂(七)

❖ 硅粉掺入混凝土中，可取得以下几方面效果：
❖ 1)改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性（极小的玻璃球体）。
❖ 2)提高混凝土强度（掺5~10%的硅粉，可打出C100的混凝土）。
❖ 3)改善混凝土的孔结构，提高耐久性、抗冲刷、冲磨性（特别适用于水工建筑物和高速公 路路面）。
❖ (3)沸石粉
❖ 由沸石岩磨细而成的白色粉末。沸石岩是自燃后的火山灰质铝硅酸盐矿物，主要成分也 是SIO2和AI2O3 。具有很大的内表面积，活性很强。
引气剂吸附在水—气界面上，显著降低水的表面张力和界面能，从而产生气泡，并增加气泡膜的
厚度和强度；
❖
Ca(OH)2与引气剂作用生成的钙皂沉淀在泡膜壁上，也提高了泡膜壁的稳定性
❖ B．使用方法。将松香热聚物溶解于加热的氢氧化钠溶液中，再加水配成一定浓度的溶液，加入砼中。
❖ C．引气剂的作用效果：
❖ 1、改善混凝土拌合物的和易性（流动性、保水性、粘聚性）；
❖ (4)其他混凝土掺合料 ❖ 1)粒化高炉矿渣粉。粒化高炉矿渣粉是指将粒化高炉矿渣经干燥、磨细达到相当
细度且符合相应活性指数的粉状材料，细度大于350m2／kg。 ❖ 2)磨细自燃煤矸石粉。自燃煤矸石是由煤矿洗煤过程中排出的矸石，经自燃而成。
具有一定火山灰活性，将其磨细后成粉状，作为混凝土掺合料使用。
❖ 3)引气剂
❖
在搅拌过程中能引入大量均匀分布的、稳定而封闭的微小气泡(直径在10～l00μm)的外加剂。
❖
主要品种：松香热聚物，松脂皂，烷基苯磺酸盐等。其中松香热聚物最常用。
❖ 松香热聚物：由松香与硫酸、石碳酸起聚合反应，再经氢氧化钠中和而得到的憎水性表面活性剂。
❖ A．引气剂引气作用的机理：
❖
❖ 2、硫酸钠早强机理：
❖
与水泥水化生成的Ca(OH)2发生如下反应：
❖
Na2S04+Ca(OH)2+2H2O——CaSO4.2H2O+2NaOH
❖
进一步与C3A反应，生成水化硫铝酸钙，此反应的发生加速C3S的水化，加快了硬化速
度，提高了早期强度。
❖ C、早强剂的掺入方法：先加入水泥中，不能先与潮湿的砂石混合，以粉剂掺入，并要适 当延长搅拌时间。
❖
应根据设计和施工要求，膨胀剂的推荐掺量见表4—15。膨胀剂掺量以胶凝材料(水
泥+膨胀剂、或水泥+膨胀剂+掺合料)总量(B)为基数。考虑混凝土的强度，在有掺合料的情
况下，膨胀剂的掺量应分别取代水泥和掺合料。
❖ D．膨胀剂的使用。
❖ 与混凝土其他原材料一起搅拌，拌合时间应比普遍混凝土延长30s。
❖ 膨胀剂的混凝土不得采用硫铝酸盐水泥．铁铝酸盐水泥和高铝水泥。
❖ 7、混凝土掺合料 ❖ 为了节约水泥、改善混凝土性能，在拌制混凝土时掺入的矿物粉状材料，称为掺合料。 ❖ 常用的有粉煤灰，硅粉、磨细矿渣粉，烧粘土，天然火山灰质材料(如凝灰岩粉、沸石
岩粉等)及磨细自燃煤矸石，其中粉煤灰的应用最为普遍。 ❖ (1)粉煤灰 ❖ 粉煤灰是从煤粉炉排出的烟气中收集到的细粉末。 ❖ 1)粉煤灰的质量要求。 ❖ 粉煤灰有高钙灰(一般CaO≥l０％)和低钙灰(CaO<10％)之分。 ❖ 细度是评定粉煤灰品质的重要指标之一。 ❖ 实心微珠颗粒（品质好）、多空玻璃体非球形颗粒（品质差）。未燃尽颗粒的含量（用烧
筋锈蚀。为改善混凝土抗碳化性能，也应采取双掺措施，或在混凝土中掺入阻锈 剂。
❖ (2)硅粉
❖
硅粉又称硅灰，是从生产硅铁合金或硅钢等所排放的烟气中收集的颗粒极细的烟尘，
呈浅灰色。呈玻璃球体，粒径是水泥的1/50~1/100，具有很高的活性。
❖ 由于硅粉具有高比表面积，因而其需水量很大，将其作为混凝土掺合料配以高效减水剂方 可保证混凝土的和易性。
❖
此外，减水剂的加入还有减少混凝土拌合物泌水、离析现象，延缓
拌合物的凝结时间和降低水化放热速度等效果。
❖ B、减水剂的掺入方法
❖ 1、先掺法；将减水剂与水泥混合后再与骨料和水一起搅拌。
❖
优点：使用方便；缺点：减水剂粗粒子在拌合物中不易分散，影响质量且
搅拌时间要长，不常采用。
❖ 2、同掺法：减水剂先溶于水形成溶液后再加入拌合物中一起搅拌。
❖
优点：计量准且易搅拌均匀，使用方便。缺点：增加了溶解工序，常用。
❖ 3、后掺法：拌合物运送到浇筑地点后，再加入减水剂搅拌浇筑。
❖
优点：可避免混凝土在运输过程中的分层、离析和坍落度损失，提高减水
剂使用效果和减水剂对水泥的适应性。缺点：需二次或多次搅拌。适用于商
品混凝土，且有混凝土运输搅拌车。
❖ 4、滞水法：在搅拌过程中减水剂滞后l——3min加入。
❖ 1、氯化钙早强机理：
❖
与C3A作用，生成3CaO.AI2O3.3CaCl2.32H2O（几乎不溶于水）；
❖
与水化产物Ca(OH)2反应，生成的CaCl2.3Ca(OH)2.12H2O（溶解度极小）；
❖ 这些固相早期析出，形成骨架，加速水泥浆体结构的形成，同时也由于水泥浆中Ca(OH)2 浓度的降低，有利于C3S水化反应的进行，因此早期强度获得提高。
❖ ②提高混凝土强度，在维持拌合物流动性和水泥用量不变的条件下，可 减少用水量，从而降低了水灰比，提高了混凝土强度；
❖ ③改善混凝土的耐久性，由于显著改善了混凝土的孔结构，提高了密实 度，从而可提高混凝土的耐久性；
❖ ④节约水泥，在保持流动性及水灰比不变的条件下，由于减少了用水量， 相应减少了水泥用量，即节约了水泥。
失量评定）。 ❖ 粉煤灰分I（用于钢筋混凝土）、 II（用于钢筋混凝土和素混凝土）、III（用于素混凝土）
三个等级，其质量指标见表（4—17）。
❖ 2)粉煤灰掺入混凝土中的作用与效果。 ❖ ①增加混凝土强度； ❖ ②增大混凝土(砂浆)的流动性、减少泌水、改善和易性的作用； ❖ ③起到减水作用； ❖ ④改善混凝土孔结构，提高混凝土的密实度，使混凝土的耐久性得到提高； ❖ ⑤可降低水化热、抑制碱—骨料反应。 ❖ 1等量取代法： ❖ 2超量取代法： ❖ 3外加法： ❖ 4双掺技术： ❖ 不利影响：混凝土中掺入粉煤灰后，会使混凝土抗碳化性能降低，不利于防止钢
❖ C．缓凝剂的掺入方法。配制成适当浓度的溶液加入拌合水中使用。
❖ 5)速凝剂。能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。
❖ 主要种类有无机盐类和有机物类。常用的是无机盐类。
❖ A．常用速凝剂。见表4—14。
❖ B．速凝剂的作用机理：
❖ C、速凝剂的使用方法：喷射混凝土施工工艺分干、湿两种工艺。
❖ 6)防冻剂。
❖ 4)缓凝剂。
❖
能延长混凝土凝结时间而不显著降低混凝土后期强度的外加剂。
❖
种类：羟基羧酸及其盐类、含糖碳水化合物、无机盐类和木质素磺酸盐类
等。最常用的是糖蜜和木质素磺酸钙，糖蜜的效果最好。
❖ A．常用缓凝剂 见表4-13
❖ B．缓凝剂的作用机理。
❖ 有机类缓凝剂：表面活性作用同减水剂
❖ 无机类缓凝剂：在水泥颗粒表面形成难溶的薄膜，阻止正常的水化反应。
❖ 2、提高混凝土的耐久性（抗渗、抗冻）；
❖ 3、对强度、耐磨性和变形的影响：使混凝土强度和耐磨性有所降低；可使混凝土弹性模量有所降低， 从而对提高混凝土的抗裂性有利。
❖ D．引气剂的掺量。引气剂的掺量应根据混凝土的含气量确定，一般松香热聚物引气剂的适宜掺量约为
0.006％～0.012％(占水泥质量)。
6．混凝土外加剂
混凝土外加剂：指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质。 使混凝土具有投资少、见效快、技术经济效果显著的特点，第五种必不可少的组分。 (1)混凝土外加剂的分类 1）按化学成分可分为三类：
*无机化合物，多为电解质盐类； *有机化合物，多为表面活性剂； *有机和无机的复合物。 2）按功能分为五类： *改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如各种减水剂、泵送剂，引气剂、保水剂等； *调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如早强剂、缓凝剂，速凝剂等； *调节混凝土气体含量的外加剂，如引气剂，加气剂、泡沫剂等； *改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防冻剂，阻锈剂、防水剂等； *改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂，膨胀剂、防水剂、碱骨料反应抑制剂等。
❖
能使混凝土在负温下硬化，在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。
❖ A、常用防冻剂。常用防冻剂是由多组分复合而成，有防冻组分、减水组分、引 气组分和早强组分等。
❖ 防冻组分可分为三类：氯盐类(如氯化钙、氯化钠)，氯盐阻锈类(氯盐与阻锈剂复 合，阻锈剂有亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐等)，无氯盐类(硝酸盐、亚硝酸盐，碳 酸盐；尿素、乙酸盐等)。
❖
优点：能提高减水剂使用效果。缺点：搅拌时间长，生产效率低。一般不
常用。
❖ C、常用减水剂 见表（4—11）P90。
❖ 2)早强剂
❖
能加速混凝土早期强度发展的外加剂称早强剂。
❖
有氯盐类、硫酸盐类、有机胺以及它们组成的复合早强剂。
❖ A．常用早强剂 见表（4—12）P91．
❖ B．常用早强剂的作用机理。
❖ 8)泵送剂。 ❖ 指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。 ❖ 非引气剂型(主要组分为木质素磺酸钙、高效减水剂等) ❖ 引气剂型(主要组分为减水剂、引气剂等)
❖
❖ (3)外加剂的质量要求与检验 ❖ 混凝土外加剂的质量，应符合国家现行标准《混凝土外加剂》、《混凝土外加剂
应用技术规范》及相关的外加剂行业标准的有关规定。为了检验外加剂质量，应 对基准混凝土与所用外加剂配制的混凝土拌合物进行坍落度、含气量、泌水率 及凝结时间试验；对硬化后检验其抗压强度、耐久性、收缩性。 ❖ (4)常用混凝土外加剂的适用范围 表４—１６
❖ 3)超细微粒矿物质掺合料。超细微粒矿物质掺合料是指超细粉磨的高炉矿渣、粉 煤灰、液态渣、沸石粉等，作为混凝土掺合料(简称超细粉掺合料)。其比表面积 一般500m2／kg以上。将活性混合材制成超细粉，超细化后便具有新的特性与功 能：
❖ ①表面能高；②微观填充作用；⑧化学活性增高。超细粉掺入混凝土中对混凝土 有显著的流化与增强效应，并使结构致密化。采用超细粉的品种、细度和掺量的 不同，其效果也不同。一般有以下几方面效果：
胀剂(主要成分是无水硫铝酸钙)；U型膨胀剂(主要成分是无水硫铝酸钙、明矾石、石膏)等。
❖
2、氧化钙类：主要成分为石灰，再加入石膏与水淬矿渣或硬脂酸或石膏与粘土，经一
定的煅烧或混磨而成。
❖ 3、硫铝酸钙—氧化钙类：为复合膨胀剂。
❖ B．膨胀剂的作用机理：（钙矾石、氢氧化钙）
❖ C．膨胀剂掺量的确定方法。
❖ 减水、引气、早强组分则分别采用前面所述的各类减水剂、引气剂和早强剂。
❖ B．防冻剂的作用机理。
❖ 防冻剂中各组分对混凝土一起起作用的结果
❖ 7)膨胀剂。
❖
能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。
❖
种类有硫铝酸钙类、硫铝酸钙—氧化钙类、氧化钙类等。
❖ A．常用膨胀剂。
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❖
1、硫铝酸钙类：有明矾石膨胀剂(主要成分是明矾石与无水石膏或二水石膏)；CSA膨
❖ 改善混凝土的流变性，流动性显著增大；提高混凝土强度；显著改善混凝土的耐 久性；能抑制碱一骨料反应。
❖ 利用超细粉作混凝土掺合料是当今混凝土技术发展的趋势之一。
❖ (2)常用混凝土外加剂
❖ 1)减水剂：
❖
指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。
❖ 分类：普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂和引气减水剂等。
❖ A、减水剂的作用机理：由亲水基因和增水基因两部分组成的特殊分子结构产生 表面活性作用
❖ 减水剂的使用效果：
❖ ①增大流动性，在用水量和水灰比不变的条件下，可增大混凝土拌合物 的流动性；