混凝土外加剂 Microsoft PowerPoint 演示文稿

位是负值，它的绝对值越大，颗粒之间的静电斥力越大），这
与静电斥力理论是矛盾的。这也证明PC发挥分散作用的主导因 素并非仅是静电斥力，而是由减水剂本身大分子链及其支链所
引起的空间位阻效应。这就是高效减水剂的空间位阻解释。
静电斥力理论适用于解释分子中含有一S03基团的
高效减水剂，如萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂等， 而空间位阻效应则适用于聚羧酸盐系高效减水剂。 具有大分子吸附层的球形粒子在相互靠近时，颗粒之 间的范德华力（分子引力）是决定体系位能的主要因 素。当水泥颗粒表面吸附层的厚度增加时，有利于水 泥颗粒的分散。聚羧酸盐系减水剂分子中含有较多较
因此，在施工中为了较好地润滑水泥颗粒，并达到分散的目 的，就必须在拌合时相应地增加用水量，而这种用量的水远 远超过水泥水化所需的水，从而导致水泥石结构中形成孔隙，
致使其物理力学性能下降，从而留下缺陷，加速了混凝土因
各种外界环境条件的作用而劣化，导致耐久性性能下降。加 入混凝土减水剂就是将这些多余的水分释放出来，使之用于
早强剂：早强剂是一种加速混凝土早期强度发展的外 加剂。 缓凝剂：缓凝剂是一种延长混凝土凝结时间的外加剂。
引气剂：引气剂是一种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。 防冻剂：防冻剂是一种能使混凝土在负温下硬化，并 在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。 速凝剂：速凝剂是一种能使混凝土迅速凝结硬化的外 加剂。 防水剂（抗渗剂）：防水剂是一种能降低砂浆、混凝
效地分散，亦会增加水泥颗粒的水化面积，影响水泥的水化
速率。减水剂中的极性憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面上， 而亲水基团向外定向排列。亲水基团很容易和水分子以氢键
形式结合。当水泥颗粒吸附足够的减水剂分子后，借助于磺
酸基团负离子与水分子中氢键的缔合，水泥颗粒表面便形成 一层稳定的溶剂化水膜，颗粒之间因这层水膜的隔离而得到
其生产原料来自煤焦油，为含单环、多环或杂环芳烃并 带有极性磺酸基团的聚合物电解质，相对分子质量在 1500—10000的范围内。
由于萘系减水剂(β—磺酸甲醛缩合物)生产工艺成熟、
原料供应稳定且产量大、性能优良稳定，故应用范围广。
萘系高效减水剂根据硫酸钠含量不同分为高浓型和低浓
型两种，高浓型硫酸钠含量一般在5%左右（以干粉计，
土在静水压力下的透水性的外加剂。
保水剂：保水剂是一种能使混凝土或砂浆的泌水量减
少，防止离析，增强可塑性及和易性，从而减少水分
损失的外加剂。
泵送剂：泵送剂是一种能改善混凝土拌合物泵送 性能的外加剂。
膨胀剂：膨胀剂是一种能使混凝土产生一定体积
膨胀的外加剂。
灌浆剂：灌浆剂是一种能改灌浆料的浇注性能，
对流动性、膨胀、体积稳定性、泌水离析等一种
一般认为减水剂能够产生减水作用主要是由于减水剂的吸附 和分散作用所致。研究混凝土中水泥硬化过程可以发现，水 泥在加水搅拌的过程中，由于水泥矿物中含有带不同电荷的 组分，而正负电荷的相互吸引将导致混凝土产生絮凝结构 （如图）。絮凝结构也可能是由于水泥颗粒在溶液中的热运 动致使其在某些边棱角处互相碰撞、相互吸引而形成。由于 在絮凝结构中包裹着很多拌合水，因而无法提供较多的水用 于润滑水泥颗粒，所以降低了新拌混凝土的和易性。
2、掺外加剂混凝土性能指标
1）减水率：是指混凝土的坍落度在基本相同的
条件下，掺用外加剂混凝土的用水量与不Biblioteka Baidu外加剂
基准混凝土的用水量之差与不掺外加剂基准混凝土 用水量的比值。减水率检验仅在减水剂和引气剂中 进行检验，它是区别高效型与普通型减水剂的主要 功能技术指标之一。混凝土中掺用适量减水剂，在
保持坍落度不变的情况下，可减少单位用水量5%～
二、外加剂名称及定义
普通减水剂：普通减水剂是一种能保持混凝土坍落度
一致的条件下减少拌合用水量的外加剂。
高效减水剂：高效减水剂是一种能保持混凝土坍落度 一致的条件下大幅度减少拌合用水量的外加剂。 高性能减水剂：比高效减水剂具有更高减水率、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。
下同），而低浓型在20%左右。
氨基磺酸盐系减水剂 氨基磺酸盐系减水剂一般是在一定温度条 件下，以对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛为主 要原料缩合而成，也可以联苯酚及尿素为 原料加成缩合 。
氨基磺酸盐系减水剂是一种非引气可溶性树脂减水剂， 生产工艺较萘系减水剂简单。氨基磺酸盐系高效减水 剂减水率高，坍落度损失较小，混凝土抗渗性、耐久 性好。氨基磺酸盐系减水剂对水泥较敏感，过量时容 易引发泌水。它与萘系减水剂复合使用有较好的效果， 特别是在防止混凝土坍落度损失过快方面有较好的作 用。
微小的气泡是有益的，一般地，此项指标宜在
2～5%之间。
4）凝结时间差：指掺用外加剂混凝土拌合
物与不掺外加剂混凝土拌合物（基准混凝
土拌合物）的凝结时间的差值。掺用外加
剂混凝土拌合物的凝结时间，随着水泥品 种、外加剂种类及掺量、气温条件以及混 凝土流动度的不同而变化。掺用缓凝剂可 延缓混凝土的凝结时间，而掺用早强剂可 加速混凝土的凝结。混凝土的凝结时间对 混凝土施工影响极大，要十分注意。
程度有密切关系，而分子中的-S03基团是其具有
表面活性及许多其它重要性能的最主要原因，因
此提高树脂磺化度可显著增强其表面活性。
羧酸盐系高效减水剂
该分子结构为梳型的聚羧酸盐系减水剂可由带羧酸盐基(COOMe),磺酸盐基(-S03 Me )、聚氧化乙烯侧链基的烯类 单体按一定比例在水溶液中共聚而成，其特点是在其主链 上带有多个极性较强的活性基团，同时侧链上则带有较多 的分子链较长的亲水性活性基团。 有以下几个特点： (1)低掺量(质量分数为0.2%-0.5%)而分散性能好； (2)经时坍落度损失小，90 min内坍落度基本无损失； (3)在相同流动度下比较时，可以延缓水泥的凝结； (4)分子结构上自由度大，制造技术上可控制的参数多，高 性能化的潜力大； (5)合成中不使用甲醛，因而对环境不造成污染； (6)与水泥和其它种类的混凝土外加剂相容性好； (7)使用聚羧酸盐类减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代 水泥，从而降低成本。
或多种性能有影响的外加剂。
阻锈剂：阻锈剂是一种能抑制或减轻混凝土中钢
筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。
三、混凝土减水剂
混凝土减水剂是混凝土所有外加剂中使用最广
泛、能改善混凝土多种性能的外加剂。当减水
剂加入混凝土中，在保持流动性不变的情况下
能减少混凝土的单位体积内的用水量。这是混
凝土外加剂的基本性质。高效减水剂的减水率
润滑水粒颗粒，减少拌合水用量，因而提高混凝土物理力学
性能和耐久性性能。 混凝土中掺人减水剂后，可在保持水灰比不变的情况下增加 流动性。普通减水剂在保持水泥用量不变的情况下，使新拌 混凝土坍落度增大10cm以上，高效减水剂可配制出坍落度达
到25cm的混凝土。
减水剂除了有吸附分散作用外，还有湿润和润滑作用。水泥 加水拌合后，水泥颗粒表面被水所湿润，而这种湿润状况对 新拌混凝土的性能影响甚大。湿润作用不但能使水泥颗粒有
在12%以上，铁路上对高性能混凝土中使用的
聚羧酸高性能减水剂减水率要求达到25%及其
以上，高效减水剂的减水率大于等于20%。
减水剂的发展历史
20世纪30年代初，美国、英国、日本等已经在公路、隧 道、地下工程中使用木质素磺酸盐类减水剂。 目前国外对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究和应用 已日趋完善， 我国在80年代，典型的三类高效减水剂，即萘系、多环芳 烃和三聚氰胺减水剂都相继研制成功并投人使用。现把目 光转向了新型的聚羧酸盐系高效减水剂。
聚氰胺系高效减水剂
三聚氰胺系高效减水剂(俗称蜜胺减水剂)，化学 名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂 。
该类减水剂实际上是一种阴离子型高分子表面活 性剂，具有无毒、高效的特点，特别适合高强、 超高强混凝土及以蒸养工艺成型的预制混凝土构 件。研究结果表明，磺化三聚氰胺甲醛树脂减水
剂对混凝土性能的影响与其相对分子质量及磺化
聚羧酸盐系高效减水剂是直接用有机化工原料通过接枝共 聚反应合成的高分子表面活性剂，它不仅能吸附在水泥颗 粒表面上，使水泥颗粒表面带电而互相排斥，而且还因具 有支链的位阻作用，从而对水泥分散的作用更强、更持久。 因此，聚羧酸盐系减水剂被认为是目前最高效的新一代减 水剂。
高效减水剂的种类和特点
萘系减水剂
外)。外加剂主要用来改善新拌混凝土
性能和提高硬化混凝土性能。
2、分类：
1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂； （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、防水剂和阻锈剂等） 4）改善混凝土其他性能的外加剂；（包括加 气剂、膨胀剂、防冻剂等）
长的支链，当它们吸附在水泥颗粒表层后，可以在水
泥表面上形成较厚的立体包层，从而使水泥达到较好 的分散效果。
五、外加剂技术指标
1、匀质性指标
外加剂的匀质性是表示外加剂自身质量稳定
均匀的性能，用来控制产品生产质量的稳定、 统一、均匀，用来检验产品质量和质量仲裁。
主要指标包含：含固量或含水量 、密度 、 氯离子含量 、水泥净浆流动度 、细度 、 PH值 、表面张力 、还原糖 、总碱量、 硫酸钠 、泡沫性能 、砂浆减水率
20%，从而增加了混凝土的密实度，提高混凝土的
强度和耐久性。
2）泌水率比：是指掺用外加剂混凝土的泌
水量与不掺外加剂基准混凝土的泌水量的
比值。在混凝土中掺用某些外加剂后，对
混凝土泌水和骨料沉降有较大的影响。一
般缓凝剂使泌水率增大，引气剂、减水剂
使泌水率减小。如木质素磺酸钙减小泌水
率30%，有利于减少混凝土的离析，改善混
润滑，相对滑移更容易。由于减水剂是极性分子，吸附在水
泥颗粒表面，向外带相同的电荷，而向内则带另一种极性的 相同电荷，故形成双电层。由于水泥颗粒表面均带相同的电 荷，从则由于静电相斥作用而分散。
由于减水剂的吸附分散作用、湿润作
用和润滑作用，因而只要使用少量的
水就能容易地将混凝土拌合均匀，从 而改善了新拌混凝土的流动性。
中铁八局2011年铁路试验工程师 /试验员培训
混凝土外加剂
二○一一年九月
主要内容
外加剂的定义及分类 混凝土减水剂的性能 外加剂的技术指标 外加剂的应用技术 外加剂的试验方法
一、外加剂定义
1、定义：
混凝土外加剂是在拌制混凝土过程
中掺入，用以改善混凝土性能的物质，
掺量不大于水泥质量的5%(特殊性况除
四、减水剂对混凝土性能的作用机理
减水剂的功能：
①在不减少水泥、用水量的情况下，改善新拌混凝土的工 作度，提高混凝土的流动性； ②在保持一定工作度下，减少水泥、用水量，提高混凝土 的强度； ③在保持一定强度情况下，减少单位体积混凝土的水泥用 量，节约水泥； ④改善混凝土拌合物的可泵性以及混凝土的其它物理力学 性能。 当混凝土中掺人高效减水剂后，可以显著降低水灰比，并 且保持混凝土较好的流动性。 通常而言，高效减水剂的减水率可达20%(质量分数，下同) 左右，而普通减水剂的减水率为10%左右。
以上所介绍的就是减水剂的一种减水机理，即静电斥力的解释。
但是，作为高效减水剂，特别是聚羧酸盐类高效减水剂，由于 侧链结构复杂，因此只用一种静电斥力的机理，并不能为何减 水效果更好，坍落度更大的问题。该类减水剂结构呈梳形，主 链上带有多个活性基团，并且极性较强，还有较强的亲水性的 基团。有人对氨基磺酸盐系(SNF)和聚竣酸盐系(PC)高效减水剂 进行了比较，结果表明，在水泥品种和水灰比均相同的条件下， 当SNF和PC高效减水剂掺量相同时，水泥粒子对PC的吸附量以 及掺PC水泥浆的流动性都大大高于掺SNF系统的对应值。但掺 PC系统的双电层ζ电位绝对值却比掺SNF系统的低得多（ζ电
凝土的工作性，因此泌水率比越小越好。
3）含气量：混凝土拌合物中加入适量具有引
气功能的外加剂后，会引入微小的气泡，从而 使混凝土的含气量有所增加，而此指标就是对 混凝土中含气量作限制。一般混凝土中引入极 微小的气泡可以减小混凝土泌水，改善混凝土 拌合物的工作性；同时引入极微小的气泡还可 以提高混凝土的抗冻性能。因此，少量引入极
5）抗压强度比；指掺外加剂的混凝土抗压
强度与不掺外加剂混凝土抗压强度（基准