混凝土外加劑講義

1、混凝土外加劑選講王棟民北京 2005.12中 國 礦 業(yè) 大 學(xué) （北 京）主要內(nèi)容：歷史脈絡(luò)減水劑緩凝劑早強(qiáng)劑引氣劑促凝劑膨脹劑前言n混凝土是迄今為止用量最大的人工材料，是建筑業(yè)的“糧食”2000年達(dá) 48億立方米 ；n外加劑摻量低而對混凝土性能影響巨大，混凝土六大組分不可或缺的組分；n外加劑是現(xiàn)今商品混凝土中的“食鹽”。n定義混凝土外加劑是在拌制混凝土過程中，用以改善混凝土性能的物質(zhì)，一般摻量不大于水泥質(zhì)量的5?；炷镣饧觿┑臍v史沿革n蒙昧?xí)r代古羅馬時(shí)代 ：牛血、牛油、牛奶和尿 ，火山灰 秦代（公元前221年） ：修建萬里長城時(shí)就曾用糯米汁 宋代（公元1170年） ：建筑和州城時(shí)曾用到糯米

2、石灰 明代：天工開物中記載用石灰1份加河砂2份，外加糯米、羊桃藤汁攪拌均勻制貯水池 n近代：1885年 ，氯化鈣作為硬化調(diào)凝劑 ；1895年，產(chǎn)生減水劑；1910年，減水劑得到工業(yè)化；1930s，美國應(yīng)用了引氣劑，并逐步得到推廣；1935年，Master Builder， “普濁里”，木質(zhì)素磺酸鈣，1937年美國，第一個(gè)減水劑專利n現(xiàn)代 1950s我國引入前蘇聯(lián)松香皂化物，并得到一定應(yīng)用。 1962年年 ，服部健一等，萘磺酸鹽甲醛縮合物。1964年日本花王石堿公司 對此進(jìn)行銷售。1963年年，聯(lián)邦德國研制成功三聚氰胺甲醛縮聚物。1970s我國研制成功萘系減水劑。1980s末期，日本觸媒研制成功

3、聚羧酸系減水劑?；炷翜p水劑什么是減水劑(Water Reducing Agent)？ 在混凝土坍落度基本相同的條件下，能減少拌和用水量的外加劑。 能大幅度減少用水量的外加劑為高效減水劑(High Range Water Reducing Agent)，i.e. 超塑化劑(Superplasticizer)n減水劑的作用a、同水灰比條件下增加混凝土的工作性，有利于施工；b、同工作性條件下增加混凝土的強(qiáng)度和耐久性；c、可以減少水泥用量，有利于環(huán)境保護(hù)；n減水劑的分類普通減水劑： 木質(zhì)素磺酸鹽類（木鈣、木鈉、木鎂）；腐殖酸類高效減水劑：-萘磺酸鹽甲醛縮合物（萘系）；三聚氰胺甲醛縮合物（蜜胺系）；氨

4、基磺酸鹽類；脂肪族類；共聚羧酸類（最新）。n各個(gè)減水劑的異同普通減水劑（木鈣）：減水率小，58，摻量0.2%-0.3%引氣量大，緩凝。高效減水劑：減水率1725，摻量0.7%-1.0%，幾乎不引氣不緩凝聚羧酸系：減水率30以上，摻量0.1%-0.3%,有引氣作用，緩凝n合成1、木質(zhì)素磺酸鹽：原料來源于造紙廢液其組成復(fù)雜。2、 -萘磺酸鹽甲醛縮合物（1）磺化副反應(yīng)：H2SO4160-165SO3HH2OH2SO4SO3HH2O（2）水解SO3HH2O120H2SO4（3）縮合SO3Hn(n-1)CH2O105-110SO3HHCH2n-1SO3H(n-1) H2O（4）中和SO3HHC H2n

5、-1SO3Hn N aO HSO3N aHC H2n-1SO3N an H2O3、三聚氰胺類（1）單體的合成 CNCNCNH2NN H2N H23C H2OCNCNCNH NN HN HH O C H2C H2O HC H2O H（2）磺化CNCNCNN HN HN HH O H2CC H2O HC H2O HN a H S O3CNCNCNN HN HN HH O H2CC H2O HC H2S O3N aH2O（3）縮合CNCNCNNHNHNHHOH2CCH2OHCH2SO3NaCNCNCNNHNHNHHOH2CCH2CH2SO3NaOCH2NHCNCNCNNHNHCH2CH2SO3NaO

6、Hn-14、聚羧酸系CCH2SO3NaR1CH2CCOONaR2CH2abCCOOCH3R3CH2CCOO(CH2CH2O)mOR5R4CH2cdnn作用機(jī)理1、絮凝結(jié)構(gòu)包裹水水泥顆粒水泥顆粒電性質(zhì)的不均一不規(guī)則形狀2、吸附與分散吸附的原因： 超塑化劑為陰離子表面活性劑，水化初期水泥顆粒多呈正電性質(zhì)，易靜電吸引；范德華力；有報(bào)道稱，超塑化劑參與水化，形成產(chǎn)物，有機(jī)礦物相；分散：大量釋放出包裹水流動(dòng)性得到大大改善n減水劑的性能與評價(jià)1、減水率（GB8076-1997)是減水劑的最基本的性能，其優(yōu)劣代表了減水劑的品質(zhì)?，F(xiàn)今多為2025，聚羧酸系可達(dá)3040。2、流動(dòng)性保持能力(JC473-2001

7、)是減水劑的基本性能，其優(yōu)劣限制了減水劑的應(yīng)用。 3、含氣量（GB8076-1997)影響混凝土的強(qiáng)度。含氣量大則強(qiáng)度低。2-5%。4、凝結(jié)時(shí)間（GB8076-1997) 影響工程的施工進(jìn)度。凝結(jié)時(shí)間長則延長混凝土的拆模時(shí)間。5、抗壓強(qiáng)度比（GB8076-1997) 影響混凝土材料的力學(xué)性能。6、泌水率比（GB8076-1997) 影響混凝土均質(zhì)性。7、收縮率（GB8076-1997) 影響混凝土的體積穩(wěn)定性8、相對耐久性（GB8076-1997) 對引氣型減水劑設(shè)定。9、鋼筋銹蝕（GB8076-1997)鋼筋混凝土耐久性。早強(qiáng)劑n定義：加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。n分類無機(jī)類：硫酸鹽類，

8、氯鹽，亞硝酸鹽類，碳酸鹽類。有機(jī)類：醇類，有機(jī)胺類，小分子羧酸類。n無機(jī)類1、氯化物主要：氯化鈣（常用），氯化鈉，氯化鉀，氯化鋰，氯化鐵，氯化鋁等。摻量：12.5%優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉，性能好劣處：腐蝕鋼筋，后期強(qiáng)度有所降低。2、硫酸鹽主要：硫酸鈉（常用），硫酸鉀，硫酸鈣，硫酸鎂，硫酸鐵，硫代硫酸鈉、明礬、硫酸鋁等摻量：13優(yōu)點(diǎn)：早期強(qiáng)度高，增加抗硫酸鹽侵蝕能力劣處：后期強(qiáng)度有所下降3、有機(jī)類主要：甲酸、乙二醇、三乙醇胺、甲醇、尿素等。摻量：0.01%-1%優(yōu)點(diǎn)：摻量低，早強(qiáng)效果明顯。 劣處：價(jià)格較高，后期強(qiáng)度有所下降。緩凝劑n定義延長混凝土凝結(jié)時(shí)間的外加劑。n分類糖類，多元醇及其衍生物，羥基羧酸類

9、，無機(jī)鹽類。n糖類主要品種：葡萄糖，蜜糖，蔗糖，己糖酸鈣，庚糖等常用：葡萄糖酸鈉。摻量：0.1%-0.3主要機(jī)理：羥基與羧基延緩了水泥的水化。n多元醇類主要品種：甘油，聚乙烯醇，山梨醇，甘露醇等摻量：0.05%-0.2%極性基團(tuán)的吸附使水化進(jìn)程延緩。n羥基羧酸類主要品種：檸檬酸（鈉），葡萄糖酸（鈉），酒石酸（鈉），馬來酸，水楊酸，蘋果酸，琥珀酸。摻量： 0.05%-0.2%主要機(jī)理：羥基與羧基吸附與晶核上，阻礙了結(jié)晶過程，延緩水化。n無機(jī)類主要品種：磷酸鹽，硼砂，氟硅酸鈉等摻量：0.1%-2%主要機(jī)理：螯合鈣離子，抑制CH的結(jié)晶。引氣劑n定義在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微

10、小氣泡的外加劑。n主要類型松香類（用量最廣），烷基磺酸鹽，木質(zhì)素磺酸鹽，脂肪酸鹽，石油磺酸鹽等n摻量較小水泥質(zhì)量的0.003%-0.02%n影響因素水泥：堿含量大，則引氣效果差；細(xì)摻料：砂：細(xì)砂引氣量大好砂率：砂率高，引氣量大石子：卵石比碎石引氣量大促凝劑n定義能使混凝土或砂漿迅速凝結(jié)硬化的外加劑。n用途：主要用于噴射混凝土或砂漿。n性能要求可使混凝土在35min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝；較高的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度不能降低太大；使混凝土具有一定粘度，防止混凝土噴射時(shí)回彈過大；盡量減小水灰比，防止收縮，提高混凝土抗?jié)B性；對鋼筋無銹蝕作用。n主要類型鋁氧熟料（偏鋁酸鈉）碳酸鹽生石灰；鋁氧熟料（偏鋁酸鈉） 明礬石水玻璃n摻量35膨脹劑n定義能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑。n用途配制補(bǔ)償收縮混凝土、自應(yīng)力混凝土以及防水。n主要類型（1）、硫鋁酸鹽類摻量：810，12%可配制自應(yīng)力混凝土基本機(jī)理：生成鈣礬石，產(chǎn)生膨脹。（2）、石灰類摻量：10左右基本機(jī)理：生石灰水化的體積膨脹（3）、其它類型鐵粉類：膨脹源為氧化鐵。常用鐵屑加