混凝土化学外加剂的作用机理和特性

（１） 以萘为原料的奈磺酸钠甲醛缩合物；
（２） 以二聚氰胺为原料的磺化二聚氰胺甲醛树脂；
碳纤维加入混凝土中，可大大提高混凝土的抗裂性、延 倍；单掺矿渣微粉或双掺矿渣微粉与优质粉煤灰也可大幅度
性和承载力，甚至可取代钢筋，混凝土结构即使处于较恶劣 提高混凝土抗渗性。
的环境下，也可降低腐蚀，提高混凝土的耐久性。用 ＣＦＲＰ 制 成的布或薄板，贴于混凝土结构的外表面，其加固效果十分 理想，不仅可大大提高受弯、受剪、受扭、受压的承载力，而且 能减少裂缝宽度，甚至可增加刚度。
（７）： ２６～２８． ［５］ 王殿海，王淑英，贡伟国． 混凝土结构与新材料 ［Ｊ］．建筑．
建材．装饰 ，２００１，（６）：１５～１６．
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河南建材 ２００８ 年第 １ 期
（３） 以葸油为原料的聚次甲基萘磺酸钠；
（２）有机早强剂类：它们是一些有机物质，常用的有三乙
（２）废硫酸（Ｈ２ＳＯ４）：浓度为 ７８％ （３）市售建筑石膏（湖南产）
１．２ 实验方法
试百度文库
１．２．１ 电石渣化学石膏的制备
根据电石渣的化学成分，每 １００ ｋｇ 干渣中含：ＣａＯ＝
验
５８．７９ｋｇ 换算成 Ｃａ（ＯＨ）２ 为 ７７．６９ｋｇ：
下降，过少时则不能获得预期的效果。 引气剂的常用品种，按化学成分分为： （１） 松香树脂类：松香热聚物，为 ＰＣ－ ２ 型引气制；松香
皂，如 ＣＯＮ－ Ａ 微沫剂； （２） 烷基苯磺酸盐类：烷基苯磺酸钠（ＡＢＳ），烷基磺酸盐
（ＡＳ）； （３） 脂肪醇类：脂肪醇硫酸钠（ＦＳ），高级脂肪醇衍生物； （４） 非离子型表面活性剂：烷基酚环氧乙烷缩合物（ＯＰ）。 引气剂的特性：改善混凝土拌合物的工作性，减少混凝
１ 减水剂
减水剂亦称分散剂，是指在保证混凝土工作性能的情况 下能减少混凝土拌合物用水量的化学外加剂。
常用的减水剂均属于表面活性剂。当水泥加水后，由于 水泥颗粒在水中的热运动，颗粒会聚集在一起而形成絮凝状 结构，这种絮凝状结构内部包裹着一部分拌合水，使混凝土
拌合物的流动性降低。当水泥浆中加人表面活性剂后，由于
土泌水离析，提高硬化混凝土的抗冻融性。
３ 早强剂
５ 防冻剂
防冻剂是指在规定负温下，能显著降低混凝土的液相冰 点，使混凝土液相不结冰或部分冻结，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。其作用机理是利 用盐类电解质溶在水中可引起水的冰点下降（一般低于 ０℃）， 其冰点下降的幅度在一定范围内与盐类电解质的浓度呈正 比关系。
参考文献： ［１］ 王军强．钢筋锈蚀产物膨胀在混凝土产生的应力分析［Ｊ］．
建筑技术开发，２００２，（１）：７～１０． ［２］ 袁迎曙，李 果．锈蚀钢筋混凝土柱的结构性能退化特征［Ｊ］．
建筑结构，２００２，（１０）：１８～２０． ［３］ 陈肇元．土建结构工程的安全性与耐久性［Ｍ］．北京：中国
建筑工业出版社，２００３． ［４］ 张秩． 对混凝土耐久性的思考 ［Ｊ］．广东建设信息，２００５，
后期强度无显著影响，常用于要求早拆模的工程、抢修工程
（３） 无氯盐类：以亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、乙酸盐或尿
和冬季施工，早强剂的作用机理在于能加快水泥水化反应速 素为主与无氯减水剂、早强剂、引气剂等复合并对混凝土中
度，加快水泥水化产物的产生，或能与水化产物反应生成不 钢筋不产生锈蚀的外加剂。
溶性盐类，形成坚硬骨架而使早期强度提高。
将化学工业排放的废硫酸与电石渣反应，可制成以硫酸 钙为主要成分的电石渣化学石膏（或工业副产石膏）。化学分 析和物理性能检测表明，电石渣化学石膏可以代替天然石膏 烧制建筑石膏（熟石膏）、制成石膏砌块、石膏条板、纸面石膏 板、石膏腻子、粉刷石膏、石膏浮雕等石膏制品。石膏建筑材 料具有质量轻、防火、抗震、并具有一定的隔声、保温、调湿功 能，是一种适用的人居环境建材、生态建材和健康建材［２］。电 石渣化学石膏的综合应用有利于保护环境、节约能源和资 源，符合我国可持续发展战略。电石渣及废硫酸在形成过程 中夹带杂质的种类和数量，电石渣与废硫酸的反应条件及反 应率，电石渣化学石膏在烧制成建筑石膏过程中的工艺参数 等，都会对制成的建筑石膏性能带来较大的影响。因此，将电 石渣化学石膏用于制成建筑石膏尚需要做深入的研究。
泥颗粒间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用，改善拌合物
的流动性。
试 随着建筑技术及施工技术的发展，近年来高强混凝土及
大流动度混凝土、商品混凝土发展很快，而这些混凝土都是
验 必须掺用高效减水剂或具有高效减水剂成分的复合减水剂，
研 其它如蒸养、高耐久性、高抗渗、桥梁、轨枕等混凝土也必须
掺加高效减水剂。
究
高效减水剂的常用品种，按原料分为下列几类：
防冻剂的特性：防冻剂的主要功能是使混凝土在负温下
早强剂的常用品种有：
能不断水化硬化并增加强度。
（１）无机早强剂类：可分为氯化物系如氯化钠、氯化钙、氯 化铁、氯化铝等，硫酸盐系如硫酸钠，硫代硫酸钠、硫酸钙、硫 酸铝钾．此外还有亚硝酸钠、硫酸铝以及铬酸盐等。
６ 发泡剂
发泡剂是与碱性水泥水化物反应产生氢气的化学物质， 多为较活泼金属，常用铝粉，将铝粉均匀分散于水泥浆中，与
２００８ 年第 １ 期 河南建材
混凝土化学外加剂的作用机理和特性
王艳坤 吴崇珍 河南教育学院（４５００１４）
摘 要：介绍混凝土化学外加剂的主要种类、作用机理及其特性，旨在为混凝土外加剂的应用提供参考和借鉴。 关键词：化学外加剂；混凝土
０ 前言
混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中广泛使用的 一种建筑材料。随着科学技术的发展，施工中对混凝土的性 能提出了新的要求，如何满足这些要求有多种途径，而表面 活性剂等化学外加剂在混凝土中的使用是一种效果显著和 经济的方法［１］。在国外，添加外加剂的商品混凝土已占混凝土 使用量的 ８０％以上，而我国还不到 ４０％，差距很大。由于混 凝土外加剂的使用可以减少水泥的用量，提高混凝土的性 能，因此被人们誉为朝阳工业［２］。可以预测，由于技术和社会 经济的推动力，将会继续扩大混凝土外加剂的普遍使用。
强、高强混凝土；在保持混凝土用水量及水泥用量不变条件 有早强剂促进水泥水化和早强作用，又有减水剂减水提高混
下，可增大混凝土流动性，制备大流动性混凝土。
凝土密实度的作用，所以效果更显著。
２ 引气剂
引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引人大量分布均匀 的微小气泡，减少混凝土拌合物泌水、离析，改善和易性，并
早强剂的特性：缩短混凝土的蒸养时间；加速自然养护 混凝土的硬化，提高早期强度。
（２）木质素磺酸盐类，如木钙；
拌合物中均匀分散，互不连通，可起到类似滚珠轴承的作用，
（３）羟基羧酸及其盐类，如酒石酸，柠檬酸、葡萄糖酸，水
试 并能减小水泥颗粒间摩擦阻力，使混凝土拌合物流动性大大 杨酸等；
验 提高。若使流动性不变，则可减少水量 １０％左右，从而提高
研 混凝土强度，混凝土硬化后，由于气泡隔断了混凝土中的毛 细管渗水通道，改善了混凝土的孔隙特征，可显著提高混凝
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用电石渣试制建筑石膏的研究
杨志明 １ 邱树恒 ２ 牛存涛 ２ 何 欠 ２ 苏 峰 ２ １ 广西建材科研设计院 （５３００２２） ２ 广西大学化学化工学院（５３０００４）
摘 要：用电石渣和废硫酸作原料试制建筑石膏，根据 ＤＴＡ 和 ＸＲ Ｄ 分析设计石膏的煅烧温度和矿物成分。实验结果表明， 电石渣中约 ８５％的 Ｃａ（ＯＨ）２ 可与废硫酸反应制成电石渣化学石膏；经 １５５℃煅烧 ２ｈ 的电石渣建筑石膏具有较高的强度和软 化系数。 关键词：电石渣；建筑石膏；胶凝材料；综合利用
（４） 以甲基萘为原料的氧茚树脂磺酸钠；
醇胺、三异丙醇胺、乙酸钠、甲酸钙等。
（５） 以栲胶为原料的高效减水剂。
（３）复合早强剂：即无机、有机早强剂复合，或早强剂与其
高效减水剂的特性：在保证混凝土工作性及水泥用量不 它外加剂复合使用，一般比单组分作用更有效，工程中往往
变条件下，可大幅度减少用水量（减水率大于 ｌ２％），制备早 采用复合早强剂。目前越来越倾向用早强减水剂，这样不但
１ 原材料及实验方法
１．１ 原材料 （１）电石渣 生产乙炔、聚乙烯和聚氯乙稀排出的电石渣稀糊状浆
体，含水约 ６０％～８０％，主要成分为 Ｃａ（ＯＨ）２，是一种高碱性物 质［３］。干燥后电石渣的化学成分见表 １。
表 １ 电石渣的化学成分（％） ＳｉＯ ２ Ａｌ２Ｏ ３ Ｆｅ２Ｏ ３ ＣａＯ ＭｇＯ ＳＯ ３ Ｌｏｓｓ 合计 ３．１５ １．６１ ０．３６ ５８．７９ ０．０６ １．７５ ３３．９２ ９９．０１
防冻剂的常用种类，按有无氯盐分为： （１） 氯盐类：用氯盐或以氯盐为主与其它减水剂、早强剂、 引气剂复合的外加剂； （２） 氯盐阻锈类：氯盐与阻锈剂（亚硝酸钠）复合的外加剂．
早强剂是指为促进混凝土早期强度发展而添加的化学 或以此为主与减水剂、早强剂、引气剂复合并对混凝土中钢
物质。它具有使混凝土加速凝结、硬化的功能，一般对混凝土 筋不产生锈蚀的外加剂；
４ 缓凝剂
能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。
缓凝剂是减缓水泥水化速度，从而延长混凝土的凝结时
引气剂一般也是表面活性剂，与减水剂不同的是它的界 间，并且不降低混凝土最终强度的外加剂。缓凝剂大多也是
面活性作用发生在气—液界面上，当搅拌混凝土时，会混入 表面活性物质，因为吸附于水泥颗粒表面而使水泥水化反应
０ 前言
目前广西自治区的化学工业年均排放电石渣在 ４０ 万吨 以上，由于得不到充分利用，常年堆积，占用土地，对地表及 地下水造成了二次污染，影响生态环境。电石渣是用电石生 产聚氯乙稀的副产品，它的主要成分是 Ｃａ（ＯＨ）２ ［３］，每生产 １ 吨聚氯乙稀可排出含固量 ５％～１５％的电石渣浆 ９～１５ 吨。
一些空气，掺人的引气剂溶于水中被吸附在气—液界面上， 减慢，从而达到缓凝效果。
形成大量的微小气泡，由于引气剂降低表面张力对液膜产生
缓凝剂的常用品种，按化学成分分为：
的保护作用使液膜比较牢固，因而微小气泡能够稳定存在。
（１）糖类和碳水化合物，如糖蜜；
气泡的直径一般在 ２０ 至 ＩＯ００μｍ 左右， 这些气泡在混凝土
究 土的抗渗性和抗冻性，从而提高混凝土的耐久性。引入的空
（４）无机盐类，如磷酸盐、锌盐、硼酸盐等。 缓凝剂的特性：缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增 强作用，对钢筋无锈蚀作用，一般掺量较少，对水泥品种适应 性十分明显，不同水泥品种缓凝效果不相同，使用前应试拌
气量为混凝土容积的 ３％～６％为宜，过多时会使混凝土强度 检测。
表面活性剂渗人水泥颗粒表面并做定向排列（憎水基指向水
泥颗粒，亲水基指向水），使水泥颗粒表面带有相同电荷，水泥
颗粒间产生电斥力，这种电斥力远大于颗粒间分子引力，使
水泥颗粒形成的絮凝状结构被拆散，结构中包裹的水释放出
来，从而增加了拌合物的流动性。由于表面活性剂亲水基的
作用还会使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，阻止
３ 配筋的优化
３）做好配筋的配合比例。以实际需要为主。沿海和桥梁 工程，要求防腐性能比较高，地下工程除了要求防腐性能外最 主要的是具有高强度性能，则要综合考虑。
如果使用钢筋，可以根据电化学原理利用箍筋在实际工 程中锈蚀的特殊性，创造发生电偶腐蚀效应的条件，防止在
１）抑制钢筋锈蚀。大量的研究表明，提高混凝土的密实 度，加大混凝土钢筋保护层厚度，能有效阻止外部 Ｃｌ－离子渗
混凝土碳化过程式配筋腐蚀，以保护钢筋。
透到钢筋表面，避免钢筋锈蚀，提高钢筋混凝土耐久性。混凝 土含有较多 Ｃｌ－离子，抑制钢筋锈蚀的有效方法是掺入钢筋 阻锈剂，使钢筋表面的氧化物钝化膜趋向稳定，阻止 Ｃｌ－离子 渗透，降低 Ｆｅ３＋ 离子的游离速度，达到抑制钢筋锈蚀目的。
２）提高混凝土抗渗性能，混凝土的渗透性影响水和侵蚀 性离子在混凝土中的传输速率，与混凝土的耐久性有着密切 的关系。提高混凝土抗渗性，可采用增加混凝土密实度，改进 级配，水胶比控制在 ０．３５ 以下，减少水泥用量到 １３０ ｋｇ 以 下、掺入活性矿物掺合料等方法，其中最有效的办法是掺入 活性矿物掺合料。掺入 ８％～１０％的硅粉，可使混凝土的渗透 系数降低一个数量级，同时也可使混凝土的氧扩散率降低 ４