《混凝土外加剂选》PPT课件

(一) 化学外加剂
种类： • 按照组成有：有机质和无机质外加剂
➢ 有机质——表面活性物质 ➢ 无机质——电解质盐类化合物
• 按照功能有：
➢ 改善和易性：减水剂、泵送剂、引气剂等； ➢ 调节凝结时间：速凝剂、缓凝剂、早强剂等； ➢ 减少塑性收缩：减缩剂、膨胀剂等； ➢ 提高耐久性：引气剂、阻锈剂、防水剂等； ➢ 其它：防冻剂、泡沫剂、消泡剂等。
五、混凝土外加剂 Admixtures for Concrete
基本概念
学习要求 • 外加剂——在混凝土中加入除四种主要组分以外的其它外加材料。
• 种类——化学外加剂和矿物外加剂：
➢➢矿掌物外握加外剂：加掺剂加量的在重水泥要质种量5类%以上的称为掺和料；
➢ 化学外加剂：掺加量在水泥质量5%以下的称为外加剂。
4) 减水剂的作用机理
• 当没有减水剂时，水泥加水后，不能获得均匀分散 体系，由于下列原因而产生絮凝结构，使得部分拌 合水包含其中，不能贡献给水泥浆的流动性：
➢ 水具有高表面张力(氢键分子结构) ➢ 水泥颗粒边、角和表面正负电荷间的相互吸力
• 当减水剂加入到水泥浆中，吸附在水泥颗粒表面， 离子基团朝向水，使水泥颗粒表面带有几毫伏的负 电荷，引起水泥颗粒相互排斥，打破了絮凝结构， 释放其包含的水，改善分散性——静电排斥作用；
➢ 离子基团是酸根离子或氨基，如：－SO3-、－COO-、－N H 3 +等；
➢ 碳氢分子链，带有羟基，如：烷烃基、芳香烃基等。
• 其结构如下图所示：
碳氢链
阴离子基团 木质素磺酸盐的重复结构单元
2) 减水剂的物理化学特征
• 可溶于水，能显著降低水的表面张力； • 能吸附在固体表面，并在固体表面定向排列，形成
副作用：缓凝但不影响含气量
高效减水剂 High-range Water-red ucer
• 特点：
➢ 具有较高的分子量，纯度较高； ➢ 减水效率高，在掺量较小的条件下，可取得高效； ➢ 副作用小。
• 种类：
➢ 改性木质素磺酸盐，较高分子量的纯木质素盐； ➢ 磺化密胺缩合树脂，一般是钠盐； ➢ 磺化萘－甲醛缩合树脂，一般也是萘磺酸钠盐； ➢ 含有羧基和/或醚基的聚合物，如聚丙烯酸钠、聚羧酸酯
解答：
1) 由于水泥颗粒之间和水泥颗粒与水之间的的相互吸力，导 致水泥颗粒在水中分散困难，水泥颗粒容易相互粘聚形成絮 凝结构，有10~30%的拌和水被包含在其中，从而降低了水泥 浆的流动性。
2）当减水剂加入水泥浆中，减水剂分子吸附在水泥颗粒表面， 作定向排列，组成了单分子或多分子吸附层，使水泥浆结构 发生了变化：
• 组成特点：碳氢分子链上带有亲水性离子基团的表 面活性物质。
• 种类：
➢ 减水效果
普通减水剂(也称塑化剂，Plasticiser) 高效减水剂(也称超塑化剂，Superplasticiser)
➢ 复合功能
早强减水剂 缓凝减水剂 引气减水剂
1) 减水剂的组成与分子结构特点
• 减水剂都是表面活性剂，分子结构中含有亲水的 离子基团和碳氢分子链，其中：
表面吸附分子层，降低水－固界面张力。
3) 减水剂的作用效果
当当水坍灰落比度一恒
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定时，混凝土 定时，新拌混凝土 通过湿润、润滑、分散、塑化等作用，能使水泥浆变稀、混凝土拌和流动性增大，从
而，取得下列效果：
➢ 在保持用水量不变的条件下，增大坍落度，改善和易性，使混凝土易于浇注、成型密
拌合物的坍落 的水灰比随着减水 实；
普通减水剂 Water-reducer
• 特点：
➢ 一般含有杂质； ➢ 减水率较小，约10%； ➢ 有一些副作用；
• 主要品种
➢ 木质素磺酸盐(木钙， ) 副作用：引进气泡多而大
➢ 羟基羧酸及其盐(如柠檬酸、葡萄糖酸钠等) 副作用：缓凝作用明显，有引气剂时会增大拌合物含气
量 ➢ 多元醇(如糖钙等) ；
• 现在有70%～80％以上的混凝土使用了外加剂；
为什么要使用外加剂？
外加剂的作用
➢ 改善混凝土拌合物的和易性； ➢ 加快或延缓凝结时间； ➢ 控制强度增长； ➢ 提高抗冻融、热开裂、碱－骨料膨胀、硫酸盐 侵蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性； ➢ 节约水泥用量，降低成本； ➢ 减少放热速度，控制温升。
混凝土外加剂的发展
1885 剂)的专利
1925 剂
1930 剂)
1932 缩合物(减水剂)
1938 1938 凝剂 1939 (减水剂) 1950
氯化钙(促凝 水密性外加 铝 粉(发泡 萘磺酸甲醛 引气剂 早强剂与缓 木质磺酸盐 消泡剂
1、减水剂 Water Reducers
• 减水剂——功能上能在和易性不变时，减少单位用 水量；或在单位用水量不变时，能改善和易性；或 二者都具备又不改变含气量的外加剂。
➢ 水泥颗粒表面带相同电荷，相互间的静电斥力使水泥颗粒易于分散； ➢ 减水剂分子链上的极性基团使水泥颗粒表面溶剂化层增厚，产生空间
位阻，增加了水泥颗粒间的滑动能力，减少了粘滞性，增加润滑性； ➢ 水泥颗粒易于湿润，自动粘聚能力减弱，塑化能力增强。
5) 减水剂的品种及其应用
• 普通减水剂 • 高效减水剂
坍 ➢ 在保持坍落度不变的条件下，减少用水量，降低水灰比(水胶比) ，提高混凝土强度
度随着减水剂 剂掺量的增加而减 和抗渗性； 掺量的增加而 水灰 落度 小 ➢ 在保持混凝土强度和和易性，在减少用水量的同时减少水泥用量。
比
增大
(inch)
减水减水剂剂掺掺量量((水水泥泥质质量量的的％％) ) 减水剂掺量对水灰比的影响 减水剂对混凝土拌合物坍落度的影响
➢物理化学特征 ➢作用机理 ➢应用及其负作用
为什么要使用外加剂？
• 单纯依靠调节水、水泥和骨料用量，难以解决下列 技术问题
➢ 用水量与良好和易性间的矛盾； ➢ 施工操作对凝结时间、放热速度、强度增长的要求； ➢ 耐久性对低连通孔隙率的要求。
• 外加剂是解决上述问题，改善混凝土性能，以满足 工程特殊要求的重要技术途径；
• 由于减水剂碳氢分子链上的极性基吸附水，形成吸 附层包裹在水泥颗粒表面，产生空间位阻效应，阻 碍水泥颗粒的紧密接触，阻止絮凝结构的形成。
4) 减水剂的作用机理
减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附
加减水剂前的 絮凝结构
加入减水剂后，絮凝 结构被打破
问题：试从水泥浆的组成与分散体结构，
分析减水剂的作用机理？