混凝土外加剂讲义分析

各个减水剂的异同 普通减水剂（木钙）： 减水率小，5％－8％，掺量0.2%-0.3% 引气量大，缓凝。 高效减水剂： 减水率17％－25％，掺量0.7%-1.0%，几乎不 引气不缓凝 聚羧酸系：减水率30％以上，掺量0.1%-0.3%, 有引气作用，缓凝


合成 1、木质素磺酸盐： 原料来源于造纸废液 其组成复杂。

减水剂的作用
a、同水灰比条件下增加混凝土的工作性， 有利于施工； b、同工作性条件下增加混凝土的强度和 耐久性； c、可以减少水泥用量，有利于环境保护；

减水剂的分类
普通减水剂：
木质素磺酸盐类（木钙、木钠、木镁）； 腐殖酸类 高效减水剂： ß -萘磺酸盐甲醛缩合物（萘系）； 三聚氰胺甲醛缩合物（蜜胺系）； 氨基磺酸盐类； 脂肪族类； 共聚羧酸类（最新）。
N HOH 2C NH C N C NH CH2SO3Na C N NH CH2 OH
H2 O
（3）缩合
N HOH2C NH C N C NH CH2 SO3Na C N NH CH2OH
N HOH 2C NH C N C NH CH2SO3Na C N NH CH2 O CH2NH C N
N C N C NH CH2SO3Na NHCH2 OH

定义 混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中， 用以改善混凝土性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的5％。
混凝土外加剂的历史沿革

蒙昧时代 古罗马时代 ：牛血、牛油、牛奶和尿 ，火山 灰 秦代（公元前221年） ：修建万里长城时就曾 用糯米汁 宋代（公元1170年） ：建筑和州城时曾用到 糯米—石灰 明代：《天工开物》中记载用石灰1份加河砂2 份，外加糯米、羊桃藤汁搅拌均匀制贮水池
2、 ß -萘磺酸盐甲醛缩合物 （1）磺化
H2SO4
160-165℃
SO3H
H2O
副反应：
SO3H
H2SO4
H2 O
（2）水解
SO3H 120℃
H2O
H2SO4
（3）缩合
n
SO3H
(n-1) CH2 O
105-110℃
H
CH2
SO3H
n-1
(n-1) H2O
SO3H
（4）中和
H CH2
SO3H


无机类 1、氯化物 主要：氯化钙（常用），氯化钠，氯化 钾，氯化锂，氯化铁，氯化铝等。 掺量：1％－2.5% 优点：价格低廉，性能好 劣处：腐蚀钢筋，后期强度有所降低。
2、硫酸盐 主要：硫酸钠（常用），硫酸钾，硫酸 钙，硫酸镁，硫酸铁，硫代硫酸钠、明 矾、硫酸铝等 掺量：1％－3％ 优点：早期强度高，增加抗硫酸盐侵蚀 能力 劣处：后期强度有所下降
n-1
4、聚羧酸系
R1 C CH2
a
R2 C CH2
b
R3 C CH2
c
R4 C CH2
n COO(CH2CH2O)m OR5 d
CH2SO3Na
COONa
COOCH3

作用机理 1、絮凝结构 包裹水
水泥颗粒
•水泥颗粒电性质的不均一
•不规则形状
2、吸附与分散 吸附的原因： 超塑化剂为阴离子表面活性剂，水化初 期水泥颗粒多呈正电性质，易静电吸引； 范德华力； 有报道称，超塑化剂参与水化，形成产 物，有机矿物相；
n-1
n NaOH
SO3H
H
CH2
SO3Na
n H2O
n-1
SO3Baidu Nhomakorabeaa
3、三聚氰胺类 （1）单体的合成
N H2N C N C NH2 C NH2 N
3 CH2O
N HOCH2 HN C N C NH CH2OH C NH N CH2OH
（2）磺化
HOH 2C NH C N
N C N C NH CH2OH NH CH2 OH NaHSO3
中 国 矿 业 大 学 （北 京）
混凝土外加剂选讲
王栋民 北京 2005.12
主要内容： 历史脉络 减水剂 缓凝剂 早强剂 引气剂
促凝剂
膨胀剂
前言



混凝土是迄今为止用量最大的人工材料， 是建筑业的“粮食” 2000年达 48亿立方米 ； 外加剂掺量低而对混凝土性能影响巨大， 混凝土六大组分不可或缺的组分； 外加剂是现今商品混凝土中的“食盐”。
分散：
大量释放出包裹水
流动性得到大大改善

减水剂的性能与评价 1、减水率（GB8076-1997) 是减水剂的最基本的性能，其优劣代表了减水 剂的品质。现今多为20％－25％，聚羧酸系可 达30％－40％。
2、流动性保持能力(JC473-2001)
是减水剂的基本性能，其优劣限制了减水剂的 应用。
3、含气量（GB8076-1997)
影响混凝土的强度。 含气量大则强度低。2％-5%。 4、凝结时间（GB8076-1997) 影响工程的施工进度。 凝结时间长则延长混凝土的拆模时间。
5、抗压强度比（GB8076-1997)
影响混凝土材料的力学性能。 6、泌水率比（GB8076-1997) 影响混凝土均质性。
混凝土减水剂

什么是减水剂(Water Reducing Agent)？
在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌 和用水量的外加剂。 能大幅度减少用水量的外加剂为高效减水剂 (High Range Water Reducing Agent)，i.e. 超 塑化剂(Superplasticizer)

近代： 1885年 ，氯化钙作为硬化调凝剂 ； 1895年，产生减水剂； 1910年，减水剂得到工业化； 1930s，美国应用了引气剂，并逐步得到 推广； 1935年，Master Builder， “普浊里”， 木质素磺酸钙，1937年美国，第一个减 水剂专利

现代 1950s我国引入前苏联松香皂化物，并得到 一定应用。 1962年 ，服部健一等，萘磺酸盐甲醛缩合物。 1964年日本花王石碱公司 对此进行销售。 1963年，联邦德国研制成功三聚氰胺甲醛缩 聚物。 1970s我国研制成功萘系减水剂。 1980s末期，日本触媒研制成功聚羧酸系减水 剂。
7、收缩率（GB8076-1997)
影响混凝土的体积稳定性 8、相对耐久性（GB8076-1997) 对引气型减水剂设定。
9、钢筋锈蚀（GB8076-1997)
钢筋混凝土耐久性。
早强剂

定义： 加速混凝土早期强度发展的外加剂。 分类
无机类： 硫酸盐类，氯盐，亚硝酸盐类，碳酸盐类。 有机类： 醇类，有机胺类，小分子羧酸类。