混凝土化學外加劑

,混凝土化學外加劑,1前言混凝土外加劑是一門新的并涉及面較為廣泛的材料科學與工程的一個分支，屬于化學建材領域。一些工業(yè)發(fā)達國家把外加劑作為除水泥、砂、石和水之外的第五種必不可少的組分，大量應用于混凝土工程。水泥,水,石子,砂,普通混凝土的基本組成材料,摻入外加劑之后的混凝土性能有很大改善，由于摻量很少，成本增加并不是很大。,1.1混凝土外加劑的發(fā)展概況,早在古代，人們已經知道在建筑用膠凝材料中使用,一些外加劑：,古羅馬：斗獸場建筑中在火山灰膠凝材料中使用一些牛血、牛油、牛奶等改善性能；,古中國：秦始皇修建萬里長城，加入糯米汁、豬血、豆腐汁等增加黏土和石灰的黏聚力。,真正的科研產品，當算1935年美國E.W.Scxiptrt以紙漿廢液中的木質素磺酸鹽為主要成分的“普濁里”(Pozzolitn)減水劑。,中國正式使用混凝土外加劑是在20世紀50年代，,是由前蘇聯(lián)專家將松香皂化物引入中國。,國外的發(fā)展狀況,20世紀40年代，美國開發(fā)出羥基酸鹽類減水劑；,20世紀50年代，日本引進減水劑，并加以發(fā)展和廣泛應用；,20世紀60年代，日本花王石堿公司開發(fā)成功萘系減水劑；,20世紀60年代，聯(lián)邦德國開發(fā)出以磺化三聚氰胺甲醛樹脂為,主要成分的“梅爾門特”減水劑；,目前，外加劑發(fā)展領先的國家是日本、澳大利亞、挪威、美國。在100%的混凝土中使用:日本、澳大利亞；,在50%以上的混凝土中使用:德國、丹麥、瑞典等；,在30%以上的混凝土中使用:英國、法國、意大利及東歐諸國。,國內的發(fā)展狀況,20世紀50年代，我國開始應用氯化鈣早強劑；,20世紀70、80年代，大量研究并自主開發(fā)，但是距,離國外產品還有不小差距；,20世紀80、90年代，制定外加劑質量標準，推動外,加劑應用技術發(fā)展；,20世紀90年代至今，各種復合型外加劑、新型高性,能外加劑大量開發(fā)與應用，逐,步接近國外先進水平。,1.2混凝土外加劑的定義及分類,外加劑的定義：,在混凝土（包括砂漿、凈漿）拌合時或拌合前摻入的，摻量不大于水泥質量5（特殊情況除外）、并能對混凝土的正常性能按要求而改性的工業(yè)產品，稱為混凝土外加劑。,注意：,為改善水泥性能而摻加的少量物質，如石膏、助磨劑等，我們通常不劃歸至混凝土外加劑范疇，一般情況下，它們的摻量也較大（遠遠大于5%）。,外加劑的分類按主要功能分,（1）改善混凝土拌合物流變性能，如減水劑、引氣,劑和泵送劑等；,（2）調節(jié)混凝土的凝結硬化速度，如緩凝劑、早強,劑和速凝劑等；,（3）提高混凝土的耐久性，如引氣劑、阻銹劑、抗,凍劑、防水劑、抗?jié)B劑等；,（4）改善混凝土其他性能，如加氣劑、泡沫劑、膨,脹劑、著色劑、堿骨料反應抑制劑等。,正在開發(fā)中：流平劑、疏水劑、絮凝劑、保水劑、密實劑等,外加劑的分類按材料組成分（十大類）,減水劑抗凍劑速凝劑消泡劑,早強劑引氣劑緩凝劑膨脹劑,防水劑,密實劑,杭州灣跨海大橋,三峽大壩,外加劑的使用是混凝土技術的重大突破。隨著混凝土工程技術的發(fā)展，對混凝土性能提出了許多新的要求。如：,泵送混凝土要求高的流動性；冬季施工要求高的早期強度；,高層建筑、海洋結構要求高強、高耐久性。,這些性能的實現(xiàn)，需要應用高性能外加劑。由于外加劑對混凝土技術性能的改善，它在工程中應用的比例越來越大，北京、上海、廣州、深圳等地區(qū)使用摻外加劑的混凝土已占混凝土總量的6090。,2減水劑,2.1減水劑的定義,在混凝土拌合物坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑稱為減水劑，又稱為“塑化劑”，高效減水劑又稱為“超塑化劑”。,減水劑多為表面活性劑，它的作用效果是由于其表面活性,所致。,主要由長鏈的有機分子組成。結構中分別帶有親水端和憎水端。親水端通常包含一個或多個極性基團，如,-COO，-SO32-或-NH4+。,表面活性劑分子結構模型,表面活性劑是具有顯著改變(通常為降低)液體表面張力或二相間界面張力的物質，其分子由親水基團和憎水基團二個部分組成。,2.2減水劑的作用機理,摻入減水劑前：,少量的水加入到水泥中時，不能得到分散較好的體系。因為：（1）水具有很高的表面張力；,（2）水泥顆粒易于團聚形成絮凝結構。,當水泥加水拌合形成水泥漿的過程中，水泥顆粒把一部分水包裹在顆粒之間而形成絮凝。,摻入減水劑前,摻入減水劑后：,當帶有親水鏈的表面活性劑加入到水泥-水體系中時，分子鏈以橫臥的形式被吸附到水泥顆粒上。,表面活性劑的極性端伸向水中，從而降低了水的表面張力，使水泥顆粒呈親水性。,進而在水泥顆粒周圍形成一層水偶極子，阻止了絮凝結構的產生，使系統(tǒng)保持良好的分散狀態(tài)。,碳氫鏈上帶有陰離子極性基團的分子,摻入減水劑后,減水劑減水機理,減水劑作用由：吸附分散作用、潤滑作用、濕潤作用三部分組成。只要摻入少量的減水劑，就可使硬化前混凝土和易性改善，硬化后混凝土性能改善，減水劑已成為高性能混凝土主要成分。,摻入減水劑后：,作用機理摻入減水劑前：,水泥加水后，產生絮狀結構，減水劑的親水基團帶負電，使水泥顆粒由絮狀結構變?yōu)榉稚?，釋放出大量的拌合水?當水泥加水拌合形成水泥漿的過程中，水泥顆粒把一部分水包裹在顆粒之間而形成絮凝。摻入減水劑后：表面活性劑在水泥顆粒表面作定向排列使水泥顆粒表面帶有同種電荷，這種排斥力遠遠大于水泥顆粒之間的分子引力，使水泥顆粒分散，絮凝狀結構中的水分釋放出來，混凝土拌合用水的作用得到充分的發(fā)揮，拌合物的流動性明顯提高；表面活性劑的極性基與水分子產生締合作用，使水泥顆粒表面形成一層溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒之間直接接觸，起到潤滑作用，改善了拌合物的流動性。,2.3減水劑的作用,由定義看，它是一種能夠改善混凝土拌合物流變性能的外加劑；由機理看，減水劑本身不與水泥發(fā)生化學反應，而是改變水化過程和水泥石的內部結構，從而影響新拌混凝土的工作性和硬化混凝土的物理力學性能。,(1)改善工作性：,在混合料配比、水灰比不變條件下，可明顯改善新拌混凝土的工作性，且不影響強度。坍落度可提高100200mm。,(2)降低水灰比、提高強度：,在水泥用量、坍落度不變條件下，可減少拌合用水量，從而降低水灰比，提高混凝土的強度。（普通型515，高效型1030）。,(3)節(jié)約水泥：,保持混凝土的工作性和強度不變，維持混凝土耐久性和工程特性不受影響下，減少單位水泥用量，可節(jié)約水泥5%20。,改善其它性能：,減少新拌混凝土的泌水、離析；,延緩新拌混凝土的凝結硬化；,減緩新拌混凝土的初期水化放熱；,提高硬化混凝土的抗?jié)B性、抗凍融性等。,幾點說明,減水劑摻量超出正常摻量時，能夠阻止水化產物形成鍵合，從而延長混凝土的凝結時間。便于長途運輸，但也易于泌水。,大部分表面活性劑可同時用作減水劑和緩凝劑。,外加劑的加入通常不會對混凝土的其他力學性能產,生明顯負面影響。事實上，由于水相中水泥顆粒具,有更好的分散性，其早期強度會得到加強。,7d28d,試驗系列,水灰比,應用使用減水劑所獲得的好處,水泥用量/(Kg/m2),坍落度抗壓強度/MPa/mm,基準混凝土（不摻外加劑）,300,50,25,37,0.62,摻入減水劑的目的分別為：,A.增加稠度B.提高強度C.節(jié)約水泥,300300270,0.620.560.62,1005050,263425.5,384627.5,A混凝土需要泵送至鋼筋密集的構件處,B在工程規(guī)范中限制了最大水灰比并對早期強度有要求C降低成本；降低大體積混凝土的溫升,不可能同時達到這三個方面的要求,2.4減水劑的分類,減水劑品種很多，分類方法也多樣：,按化學成分分主要有木質素系、萘系、聚羧酸類、糖類、三聚氰胺系等；,按其塑化作用效果分普通減水劑、高效減水劑；按其對混凝土凝結時間的影響分標準型、早強型和緩凝型；,按其是否對混凝土引入空氣泡分有引氣型和非引氣型兩種。,2.5普通減水劑,（1）木質素磺酸鹽類減水劑,木質素系減水劑按其所帶陽離子的不同，有木質素磺酸鈣(木鈣)、木質素磺酸鈉(木鈉)和木質素磺酸鎂(木鎂)之分，其中木鈣為目前使用最多的減水劑，簡稱M劑，它屬于陰離子表面活性劑。,M劑是以生產紙漿或纖維漿下來的亞硫酸木漿廢液為原料，采用石灰乳中和，經生物發(fā)酵除糖、蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥而制成，為棕黃色粉狀物。M劑因原料豐富，價格低廉，并具有較好的塑化效果，故目前應用十分普遍。,木鈉,M劑適宜摻量為0.20.3，減水率10左右。若不減水，坍落度可提高10cm左右。混凝土28d強度提高1020，若保持強度不變，則可節(jié)約水泥10。,M劑對混凝土有緩凝作用，一般緩凝13h，低溫下緩凝性更強，摻量過多，緩凝嚴重。在混凝土施工中，對M劑的摻量要嚴格控制，不能超摻使用，否則將出現(xiàn)混凝土數天、甚至數十天不凝固，造成混凝土嚴重緩凝的工程事故。M劑為引氣型減水劑，它使混凝土的含氣量由不摻時的2增為3.6，這對混凝土強度有影響，但對混凝土抗凍性有利。,摻M劑的混凝土不宜蒸汽養(yǎng)護，以免蒸養(yǎng)后混凝土表面易出現(xiàn)酥松現(xiàn)象。,摻M型減水劑后有的混凝土收縮會稍有增大，但不會因此造成混凝土制品開裂。,（1）木質素磺酸鹽類減水劑,應用實例,葛洲壩水利樞紐工程,葛洲壩水利樞紐工程由船閘、電廠、泄水閘和沖砂閘等主要混凝土建筑物組成。,建筑物的結構多系大，厚、寬的板、梁、墩柱。,混凝土施工比較突出的問題是：溫度控制，施工質量和夏季施工。,應用實例葛洲壩水利樞紐工程,葛洲壩水利樞紐工程由船閘、電廠，泄水閘和沖砂閘等主要混凝土建筑物組成。建筑物的結構多系大，厚、寬的板、粱、墩柱?；炷翑嚢枵局翝仓攸c的運輸時間約40min，工程所在的宜昌地區(qū)的氣溫特點是夏季炎熱，月平均最高氣溫33，絕對最高氣溫41，持續(xù)時間較長。,混凝土施工比較突出的問題是：溫度控制，施工質量和夏季施工。三三O工程局從1977年開始推廣應用木質素磺酸鈣減水劑，1978年全面推廣應用，截至1985年共計使用木質素磺酸鈣4692t，澆筑混凝土938萬m3，總計節(jié)約水泥187680t，節(jié)省工程投資451萬元。還在不同程度上降低了壩體的絕熱溫升，改善了施工和易性，抑制了水泥的凝結速度，提高了施工質量。,葛洲壩工程根據季節(jié)變化調整木鈣的摻量來滿足不同氣溫時混凝土的和易性。夏季摻量為水泥重量的0.35；春、秋季為0.25；冬季為0.2。,（2）糖蜜系減水劑,以制糖廠生產過程中提煉食糖后剩下的廢液（糖渣、廢蜜）為原料，用石灰中和成鹽，為棕褐色粉狀固體或糊狀液體，其中含還原糖和轉化糖糖蜜系減水劑較多，pH值910，屬非離子表面活性劑。目前國內產品有3FG、TF、ST等。,適宜摻量為0.20.3，減水率610，混凝土28d強度增強1520。若保持原強度不變，可節(jié)約水泥10左右。摻糖蜜減水劑的混凝土，初、終凝時間均要延長，一般延緩3h以上。同時，水化熱顯著降低，對混凝土彈性模量、抗?jié)B、抗凍等耐久性也均有提高，對鋼筋無銹蝕作用。,糖蜜減水劑屬緩凝型減水劑，具有強緩凝性，因此更多的是作為緩凝劑使用，適用于大體積混凝土澆注及夏季混凝土施工（如滑模），多用于水工混凝土工程。一般工程應用時，可與早強劑復合使用。,2.6高效減水劑高效減水劑：在保持混凝土稠度不變的條件下，具有大幅度減水增強作用的外加劑。高效減水劑也稱“超塑化劑”，減水率為普通減水劑的34倍，減水率達,到20%30%。,普通減水劑減水率5%10%,摻量相對較大，可達水泥用量的1%。（注意聚羧酸類的減水劑摻量明顯較小，約為0.15-0.3%）坍落度達到200250mm，也不會出現(xiàn)過度泌水和緩,凝現(xiàn)象。,因為膠體尺寸的減水劑長鏈粒子隔斷了混凝土中的泌水通道。,結構特征：,碳氫鏈上含有大量極性基團、具有高分子量（2000030000）的長鏈陰離子表面活性劑。,種類：,萘磺酸鹽系減水劑，磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑，氨基磺酸鹽系減水劑，丙烯酸接枝共聚型減水劑等。,Newtype!,2.6高效減水劑,萘磺酸鹽系減水劑（PNS）,磺化三聚氰胺系減水劑（PMS）,聚丙烯酸減水劑（PAE）機理：靜電斥力&空間位阻,2.6高效減水劑,（1）萘系減水劑,主要成分為萘或萘的同系物的磺酸鹽與甲醛的縮合物，也稱多環(huán)芳香族磺酸鹽系減水劑。通常是由工業(yè)萘或煤焦油中的荼、惠、甲基荼等餾分，經磺化、水解、縮合、中和、過濾、干燥而制成。萘系減水劑一般為棕色粉末，也有為棕色粘稠液體。為高效減水劑，屬陰離子表面活性劑。品種很多，目前我國生產的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建型等。萘系減水劑適宜摻量為0.51.0，其減水率較大，為1025%，增強效果顯著，緩凝性很小，大多為非引氣型?；炷?8d強度提高20以上。在保持混凝土強度和坍落度相近時，則可節(jié)約水泥用量1020。萘系減水劑對不同品種水泥的適應性較強。,適用于日最低氣溫以上的所有混凝土工程，尤其適用于配制高強、早強、流態(tài)等混凝土。,萘系高效減水劑,（1）萘系減水劑,（2）三聚氰胺系減水劑（水溶性樹脂減水劑）,為水溶性樹脂，主要為磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑，簡稱密胺樹脂減水劑，為陰離子表面活性劑。,我國產品有SM樹脂減水劑，為非引氣型早強高效減水劑，其各項功能與效果均比萘系減水劑還好，但成本較高。,SM減水劑是將三聚氰胺與甲醛反應生成三羥甲基三聚氰胺，再經硫酸氫鈉磺化而得的以三聚氰胺樹脂磺酸鈉為主要成分的減水劑。,SM適宜摻量為0.52.0，減水率達2027。混凝土3d強度提高30100，28d強度提高30一60。除具有顯著的減水、增強效果外，還能提高混凝土的其他力學性能和混凝土的抗?jié)B、抗凍性。,為高效減水劑，適用于早強、高強、蒸養(yǎng)及流態(tài)混凝土等。,（3）氨基磺酸系減水劑,全稱氨基芳基磺酸鹽-苯酚-甲醛縮合物，共聚合而成。為非引氣型高效減水劑。,氨基磺酸系高效減水劑是以帶磺酸基和氨基的單體、苯酚類化合物和甲醛為主要原料，經羥甲基化、縮合反應而制得。,適宜摻量為0.30.8，減水率達2030，且分散保持性好。,為高效減水劑，改性方式包括：氨基磺酸鹽與木質磺酸鹽接枝聚合、引入第四單體共聚等。,（4）聚羧酸系減水劑高性能減水劑,定義：聚羧酸系高性能減水劑，是由含有羧基的不飽和單體和其他單體共聚而成，使混凝土在減水、保坍、增塑、收縮及環(huán)保等方面具有優(yōu)良性能的系列減水劑。20世紀80年代出現(xiàn)一種新型的具有梳型結構的超塑化劑。研究和應用最多、最成功的國家是日本。優(yōu)點：摻量低、減水率高、混凝土拌合物的流動性及坍落度保持能力好，硬化混凝土收縮小、引氣量適中、堿含量低、結構的可設計性。,聚羧酸系高性能減水劑的分類,聚羧酸高效減水劑結構通式,根據支鏈和主鏈的連接方式，聚羧酸系減水劑分為聚酯類和聚醚類。聚酯類主要是指(甲基)丙烯酸與長鏈不飽和羧酸酯類大分子單體的共聚物，聚醚類主要是指馬來酸酐和烯丙基聚乙二醇類大分子單體的共聚物。根據聚合物化學結構的不同，聚羧酸減水劑分成甲基丙烯酸烯酸甲酯PCE共聚物、丙烯基醚PCE共聚物、聚酰胺聚酰亞胺型PCE共聚物以及兩性型PCE共聚物四類，,聚羧酸系高性能減水劑的分類,表面吸附,聚羧酸系高性能減水劑的分類,電荷排斥,空間位阻,具有梳型結構,超塑化劑的接枝側鏈從吸附的水泥顆粒的表面延伸至臨近的水泥顆粒，阻止水泥顆粒達到范德華引力的作用范圍。位阻斥力比電荷斥力持續(xù)的時間更長，所以這類高性能減水劑表現(xiàn)出了很好的坍落度保持能力。Contributor：聚氧化烯基鏈,優(yōu)點：,1.摻量低而分散性好，摻量僅在0.2-0.5%即可實現(xiàn)30%,以上的減水率，并且不易泌水、離析；,2.保坍性好，在90-120min內坍落度基本無損失；,3.與水泥、礦物摻合料、其它外加劑相容性好；,4.分子結構自由度大，可控參數多，高性能化潛力大；,5.制備過程中不使用甲醛、苯等，不會造成環(huán)境污染。,合成工藝自由基聚合自由基聚合機理,聚羧酸減水劑的化學反應屬于自由基多元共聚反應。自由基聚合反應包括鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止、鏈轉移等四個基元反應，可以簡示如下：鏈引發(fā)：I2R；R+MRM。I表示引發(fā)分子，分解為初級自由基R，初級自由基R攻擊單體分子M，生成單體自由RM，引發(fā)劑的初級自由基R和單體結合后最終存在于聚合物分子的末端。鏈引發(fā)的速度主要取決于引發(fā)劑的分解速度。鏈增長：RMRM2；RM2+MRM3。RM(n一1)+MRMn單體分子經引發(fā)成單體自由基后，立即與其他分子聚合，連鎖反應形成長鏈自由基。鏈增長反應是放熱反應，且反應速率很快，反應可能在短時間內完成。鏈轉移：RMn+YSRMnY+S鏈自由基有可能從單體、溶劑、引發(fā)劑等低分子或大分子上奪取一個原子而終止，并使這些失去原子的分子成為自由基，繼續(xù)新鏈的增長，使聚合反應繼續(xù)進行下去。這一反應稱為鏈轉移反應，具有鏈引發(fā)和鏈終止的特征。鏈終止RMn聚合物聚合物活性鏈增長到一定程度失去活性，停止增長。終止反應有偶合終止和歧化終止兩種方式。偶合終止的兩個自由基相互結合，生成聚合物；歧化終止由于兩個聚合物自由基相互作用，伴有氫離子轉移，生成一個飽和，另一個不飽和的聚合物。,生產技術現(xiàn)狀,目前合成聚羧酸系減水劑的方法主要有三種：(1)活性單體共聚法國內常見的合成方法多為此法。其優(yōu)點是分子結構的可設計性好，主鏈和側鏈的長度可通過活性大單體的制備和調節(jié)共聚反應單體的比例及反應條件來控制。其缺點在于，合成大單體時溶劑的分離純化過程較為繁瑣、生產成本較高，制備過程中還需要加入合適的阻聚劑和催化劑以防止可聚合單體發(fā)生自聚。(2)聚合后功能化法一般采用已知分子量的聚羧酸，在催化劑的作用下與聚醚在較高溫度下進行酯化接枝，改變其原有結構。該方法存在的問題是現(xiàn)有聚羧酸品種和規(guī)格有限，調整其組成和分子量比較困難；聚羧酸和聚醚還存在相容性問題，且在酯化過程中生成水易出現(xiàn)相的分離，酯化操作困難。用此方法合成減水劑的關鍵在于制備具有適當分子量的聚羧酸，選擇與聚羧酸相容性較好的聚醚，并及時去除酯化過程生成的水使反應順利。(3)原位聚合與接枝此方法是在主鏈聚合的同時引入側鏈，以聚醚作為羧酸類不飽和單體的反應介質，集聚合與酯化于一體，克服了聚羧酸與聚醚相容性不好的問題。雖然可以控制聚合物的分子量，但可選擇的聚合單體有限，由于這種接枝反應是可逆平衡反應，反應前體系中已有大量的水存在，接枝度不會很高且難以控制。雖然工藝簡單，生產成本較低，但分子設計比較困難。,對新拌混凝土性能的影響：,工作性,減水率,含氣量,坍落度損失,凝結時間,對硬化混凝土性能的影響：收縮與徐變,強度,耐久性,Application：,北京電視中心,上海環(huán)球金融中心,北京機場航站三號樓,國家游泳中心（水立方）,3引氣劑,當混凝土表面處于冰點以下時，靠近表面的空隙中的非結晶水和滲進的水凍結，產生約9%的體積膨脹，產生膨脹壓，使沒有凍結的自由水不得不遷移，當遷移受約束時就形成靜水壓。混凝土薄弱部分由此造成裂縫，如此反復循環(huán)，裂縫發(fā)展最后造成破環(huán)。,氣孔里結冰,氣孔中冰晶生長的顯微照片,當混凝土中摻入引氣劑或引氣減水劑時，引入大量微細氣泡，這些氣泡均勻分布在混凝土體內，可以容納自由水的遷移，大大緩和了凈水壓力，因此顯著提高了混凝土承受反復凍融循環(huán)的能力。,3.1引氣劑的定義及作用機理,引氣劑：是指在混凝土攪拌過程中，能引入大量分布均勻的微小氣泡，以減少混凝土拌合物泌水離析、改善和易性，并能顯著提高硬化混凝土抗凍融耐久性的外加劑。,引氣劑屬于表面活性劑。表面活性作用類似減水劑，,區(qū)別在于減水劑的界面活性作用主要發(fā)生在液-固界面，而,引氣劑的界面活性作用主要在氣-液界面上。,引氣型表面活性劑引氣劑大部分屬于陰離子表面活性劑，能顯著降低水的表面張力和界面能，使水溶液在攪拌過程中極易產生許多微小的封閉氣泡，氣泡直徑多在20300m。引氣劑定向吸附在氣泡表面（憎水基朝向空氣，親水基朝向水中），形成較為牢固,松香酸水泥-水體系中加入表面活性劑能引入氣泡并使其穩(wěn)定存在。,的液膜，使氣泡穩(wěn)定而不破裂。按混凝土含氣量35計(不加引氣劑的混凝土含氣量為1)，1m3混凝土拌合物中含數百億個氣泡。由于大量微小、封閉并均勻分布的氣泡的存在，使混凝土的某些性能得到明顯改善或改變。,作用機理：,在空氣-水界面上，極性基團定向向水中伸展，從而降低了界面張力，促使氣泡形成，并能阻止分散開的氣泡結合。,在固-液界面上，水泥的表面存在定向力，極性基團固定在水泥顆粒表面，而非極性基團定向伸向水中，從而使水泥界面憎水，致使空氣能夠代替水并且以氣泡的形式保持與固體界面的接觸。,帶有非極性碳氫鏈的陰離子表面活性劑在水泥顆粒上吸附的作用機理,3.2引氣劑與混凝土含氣量的關系,含氣量隨引氣劑摻量增大而增大；,坍落度越高，氣體含量越大；,礦物摻合料量增加，氣體含量減?。?攪拌速度越大，氣體含量越大；,溫度每升高10，含氣量減少20%-40%。,3.3引氣劑對新拌混凝土的影響,(1)改善混凝土拌合物的和易性,混凝土拌合物中引入大量微小氣泡后，增加了體系體積，封閉的小氣泡猶如滾珠存在，從而減少了骨料間的摩擦，增強了潤滑作用，使混凝土拌合物流動性提高。,(2)對混凝土坍落度的影響,一般地，混凝土的含氣量每增加1時，混凝土的坍落度大約提高1cm。,(3)對混凝土泌水率的影響,由于微小氣泡的存在，阻滯了固體顆粒的沉降和水分的上升，加之氣泡薄膜形成時消耗了部分水分，減少了能夠自由移動的水量，從而使混凝土拌合物的保水性得到改善，泌水率顯著降低，粘聚性也良好。,3.4引氣劑對硬化混凝土的影響,(1)對混凝土抗壓強度的影響,由于氣泡的存在，使混凝土的有效受力面積減少了，,故使混凝土的強度有所下降。,一般混凝土的含氣量每增加1時，其抗壓強度將降低5左右，抗折強度降低23，而且隨齡期的延長，引氣劑對強度的影響越顯著。,要使摻引氣劑的混凝土強度不降低，可以采取以下措施：,嚴格控制引氣劑摻量，在滿足耐久性的要求下含氣量不宜太多。利用引氣劑可減少拌合用水量5以上，這樣能大部或全部地補償混凝土由于引氣造成的強度損失，當應用引氣減水劑時，這時混凝土強度還會有所提高。,應用優(yōu)質的引氣劑或引氣減水劑，力求引入的氣泡微小并且分布,均勻。,混凝土成型采用高頻振搗。,引氣劑及引氣減水劑可用于抗凍混凝土、抗?jié)B混凝土、抗硫酸鹽侵蝕混凝土、泌水嚴重的混凝土、輕骨料混凝土以及對飾面有要求的混凝土等，但引氣劑不宜用于預應力混凝土。,引氣劑及引氣減水劑應以溶液摻加，溶液中的水應從混凝土拌合水量中扣除。,(2)對混凝土抗?jié)B性的影響,引氣混凝土的抗?jié)B性能，一般比不摻引氣劑的混凝土提高50以上?；炷林幸氲拇罅课⑿∶荛]氣泡，堵塞和隔斷了混凝土中的毛細管通道；同時，由于保水性的提高，減少了混凝土因沉降和泌水造成的孔縫；另外，因和易性的改善，也減少了施工造成的孔隙。,(3)對混凝土抗凍性的影響,引氣混凝土的抗凍性可提高3倍左右?？箖鲂缘奶岣邉t主要是由于封閉氣泡的引入，緩沖了水的冰脹應力。,3.5引氣劑的應用,用于抗凍-融循環(huán)混凝土設計中提高混凝土的工作性,常被用于大體積混凝土和輕質混凝土的配制中,注意：超量摻入引氣劑會極大延緩水泥的水化。,因為引氣劑的加入使水泥顆粒表面憎水,4減縮劑,4.1減縮劑的特點,混凝土很大的一個缺點是：在干燥條件下產生收縮，這種收縮導致了硬化混凝土的開裂和其他缺陷的形成和發(fā)展，使混凝土的使用壽命大大下降。在混凝土中加入減縮劑能大大降低混凝土的干燥收縮，典型的性能使混凝土的28d收縮值減少5080，最終收縮值減少2550。,4.2減縮劑的作用機理,主要是能降低混凝土中的毛細管張力。,從本質上講，減縮劑是表面活性物質，有些種類的減縮劑還是表面活性劑。,當混凝土由于干燥而在毛細孔中形成毛細管張力使混凝土收縮時，減縮劑的存在使毛細管張力下降，從而使得混凝土的宏觀收縮值降低。,混凝土減縮劑對減少砼的干縮和自縮有較大作用。,收縮機理,4.3減縮劑的分類,硫鋁酸鹽膨脹劑,石灰系膨脹劑,鐵粉系膨脹劑,氧化鎂系膨脹劑,有機膨脹劑(水溶性的單羥基或多羥基聚醚)復合型膨脹劑,4.5減縮劑對新拌混凝土的影響,流動性降低,凝結時間縮短,泌水率有所降低、沉降收縮減少,pH值增大,4.6減縮劑對硬化混凝土的影響,提高了抗水抗?jié)B性能,抗凍性也有一定提高,堿骨料反應發(fā)生的可能性增大,抗鋼筋銹蝕能力提高,5混凝土泵送劑,5.1泵送混凝土的定義及特點,泵送混凝土，屬流態(tài)化混凝土，也稱超塑性混凝土，是適應于在混凝土泵的壓力推動下，混凝土沿水平或垂直管道被輸送到澆筑地點進行澆筑的混凝土。,粘性好、容易流動、不離析、不泌水。,在不改變原配合比和用水量的情況下，用加外加劑的方法來調整砼的工作度，使其流動性更好。,5.2泵送劑的特點,減水率要高,坍落度損失小,不泌水、不離析、保水性好,有一定的緩凝作用,混凝土內摩擦小(既不能泌水又要易于流,動，須有一定的引氣性，以減少阻力，防止堵泵),5.3泵送劑的組成與性能,泵送劑通常由以下幾種不同作用的外加劑復合而成：（1）減水劑使用兩種以上的減水劑復合，比單獨使用,摻量低、效果好。,（2）緩凝劑使坍落度損失小,（3）引氣劑適當的含氣量可以減少泵送阻力，防止混凝土泌水、離析，又可以提高抗?jié)B、抗凍融性能。（4）保水組分亦稱增稠劑，增加混凝土拌合物的粘度（5）礦物超細摻合料（6）膨脹劑,5.4泵送劑對混凝土性能的影響,和易性顯著提高,泌水率降低,凝結時間有一定減緩,收縮值略有增加,C60泵送混凝土在上海東方明珠電視塔中的應用,東方明珠標高0180m，共泵送C60混凝土16846m3，泵壓在1320MPa之間。垂直泵送一泵高度可達130m。混凝土采用兩臺0.5m3強制式混凝土拌和機現(xiàn)場攪拌。,6外加劑的選擇和使用,在混凝土中摻用外加劑，若選擇和使用不當，會,造成質量事故。因此，應注意以下幾點：1外加劑品種的選擇,外加劑品種、品牌很多，效果各異，特別是對不同品種水泥效果不同。在選擇外加劑時，應根據工程需要，現(xiàn)場的材料條件，參考有關資料，通過試驗確定。,2外加劑摻量的確定,混凝土外加劑均有適宜摻量。摻量過小，往往達不到預期效果；摻量過大，則會影響混凝土質量，甚至造成質量事故。因此，應通過試驗試配，確定最佳摻量。,外加劑的摻加方法,外加劑的摻量很少，必須保證其均勻分散，一般,不能直接加入混凝土攪拌機內。,aa.同摻法：粉狀外加劑與混凝土集料混合在一起，一同加,水攪拌，液體外加劑則加入拌合水中共同進入攪拌機；b.后摻法（滯水法）：在混凝土加水攪拌了一段時間后，再,加入外加劑進一步攪拌；,c.多次加入法：在混凝土攪拌過程中，把外加劑分幾次加入,混凝土拌合物中。,在相同條件下，后摻法、多次加入法可以降低外加劑的摻量。摻入方法會因外加劑不