學(xué)案水泥生產(chǎn)中的助劑

1、學(xué)案水泥生產(chǎn)中的助劑（一）硅酸鹽水泥 硅酸鹽水泥是由水泥熟料加入適量石膏磨制而成。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999規(guī)定，有42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5及62.5R六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。 1、硅酸鹽水泥的礦物及其水化產(chǎn)物 主要礦物及在普通水泥中的含量：硅酸三鈣3CaOSiO2C3S，含量52%左右。硅酸二鈣2 CaOSiO2C2S，含量24%左右。 鋁酸三鈣3 CaOAl2O3C3A，含量9%左右。鐵鋁酸四鈣4CaOAl2O3Fe2O3C4AF，含量9%左右。硅酸鹽水泥水化后主要有五種水化物，其性能見下表水化產(chǎn)物水化硅酸鈣水化鐵酸鈣氫氧化鈣水化鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣結(jié)構(gòu)狀態(tài)膠 體膠

2、體板狀晶體立方晶體針狀晶體性 能膠凝狀態(tài)，強(qiáng)度高，不溶于水棉絮狀，膠凝性差，強(qiáng)度低，難溶于水強(qiáng)度較高，溶于水強(qiáng)度低，溶于水強(qiáng)度高，不溶于水提高早期強(qiáng)度2.水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程 水泥加適量水，在發(fā)生水化反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列的物理化學(xué)變化過(guò)程，使水泥漿體逐漸凝結(jié)硬化，其過(guò)程大體可以分四個(gè)階段： 第一階段：水泥加水后在水泥顆粒表面產(chǎn)生劇烈的水化反應(yīng)，開始生成水化物 。第二階段：隨著水化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，以C-S-H為主形成半透膜層，堆積在水泥顆粒周圍，膜層的存在減緩了外部水的滲入，使水化反映變慢，固稱休止期。 第三階段：水化物不斷增多，膜層漸厚并互相連接，形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使?jié){體的可塑性降低，逐漸失

3、去流動(dòng)性并開始凝結(jié)，但不具有強(qiáng)度，稱為凝結(jié)期。 第四階段：凝膠體和晶體進(jìn)一步發(fā)展，不斷填充網(wǎng)結(jié)構(gòu)的細(xì)孔，使結(jié)構(gòu)逐漸緊縮，具有一定強(qiáng)度，即凝結(jié)終了，硬化開始稱為硬化期。 由上看出，整個(gè)水化過(guò)程中，凝結(jié)和硬化是連續(xù)的互相交錯(cuò)進(jìn)行的。硬化后的水泥石其強(qiáng)度一開始增長(zhǎng)快，以后逐漸減慢，有的甚至在幾十年中，還在水化繼續(xù)提高強(qiáng)度。 2、水泥水化凝結(jié)硬化的影響因素 影響水泥水化凝結(jié)硬化的因素很多。除了與水泥本身礦物組成及細(xì)度有關(guān)外，還與下列因素有關(guān)。 （1）石膏摻量 在水泥生產(chǎn)中，石膏作為一種原料，一個(gè)組分，其主要功能是調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)硬化速度，它起凝緩作用。 （2）加水量 水泥水化的理論需水量一般占水泥重量的

4、15%25%，但為了施工和應(yīng)用的方便，拌制漿體和成型時(shí)，實(shí)際加入量為水泥重量的40%70%，過(guò)多的水量在其硬化后，因其蒸發(fā)而留下較多的孔隙，將影響其速度，這是應(yīng)用各種減水劑的重要原因之一。同時(shí)，加水量也影響其凝結(jié)硬化過(guò)程。 （3）環(huán)境條件 溫度和濕度對(duì)水泥石強(qiáng)度的發(fā)展影響很大，潮濕環(huán)境有利于強(qiáng)度的不斷發(fā)展，低于5水化硬化速度很慢，低于0水化凝結(jié)硬化基本停止，也不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度。 （二）摻混合材的硅酸鹽水泥 由硅酸鹽水泥熟料與一定量的石膏和混合材一起磨制水硬性膠凝材料，均屬該類硅酸鹽水泥，這是硅酸鹽水泥改善性能、節(jié)約熟料、提高產(chǎn)量利用資源增加品種的重要方法。目前國(guó)內(nèi)主要有普通硅酸鹽水泥 、礦渣硅酸鹽

5、水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥四大種類。 1、混合材料 （1）活性混合材料 常見的有火山灰、電廠粉煤灰及?；郀t渣等，這類材料具有活性或潛在的水硬性，其本身不會(huì)硬化或硬化極慢，而在激發(fā)劑的作用下可行成具有一定強(qiáng)度的水硬性膠凝材料。 （2）非活性混合材料 沒有活性的火山灰、砂巖及石灰?guī)r等這類材料僅起填沖作用，固稱填充性混合材，它可在允許降低水泥標(biāo)號(hào)的前提下，增加產(chǎn)量和減少水化熱。 2、摻混合材的硅酸鹽水泥 摻混合材的四種水泥的基本特點(diǎn)見下表 水泥品種普通硅酸巖水泥礦渣硅酸鹽水泥火山質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰質(zhì)硅酸鹽水泥混合材摻量活性材15%非活性材10% ?；郀t渣 20%70%火山灰 20

6、%50%粉煤灰 20%40% 特 點(diǎn)早期強(qiáng)度高，水化熱較大，耐凍性好，耐硫酸鹽腐蝕差，干縮小。早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)快，水化熱小，耐熱性好，抗凍性差，干縮大。抗?jié)B性好，耐熱性差，其它與礦渣水泥相同。干縮性小，抗裂性好，其它與火山灰水泥相同。（三）特種水泥 為滿足工程的特殊要求而生產(chǎn)的水硬性膠凝材料統(tǒng)稱為特種水泥 。見表4，P172。二、水泥調(diào)凝劑 水泥的凝結(jié)硬化對(duì)其強(qiáng)度發(fā)展及實(shí)用性有著密切的聯(lián)系和作用。通常在水泥磨制過(guò)程中摻入適量具有調(diào)節(jié)功能的材料以達(dá)調(diào)節(jié)其凝結(jié)時(shí)間的目的。這類材料統(tǒng)稱為水泥調(diào)節(jié)劑，有無(wú)機(jī)鹽類、有機(jī)化合物及其它們的復(fù)合物。水泥調(diào)凝劑也可作水泥混凝土的調(diào)節(jié)劑。 水泥和混凝土的調(diào)

7、凝主要包括速凝和緩凝兩個(gè)方面 ：速凝劑主要是通過(guò)消除水泥中石膏的緩凝作用，迅速增加生成難溶鹽和鈣釩石而達(dá)到速凝的目的；目前主要有兩大類：鋁酸鹽類 、硅酸鈉類。緩凝劑作用的機(jī)理目前有多種假說(shuō)大致可分為吸附論、沉淀論、絡(luò)合物論以及抑制核生成的學(xué)說(shuō)等上述假說(shuō)，均從不同方面闡述了緩凝作用機(jī)理，由于緩凝劑種類不同，其作用機(jī)理也不盡相同，任何一種學(xué)說(shuō)都不可能說(shuō)明緩凝作用的全過(guò)程。 在水泥的生產(chǎn)中，主要是摻石膏進(jìn)行調(diào)凝，而在各種特殊水泥，如高溫水泥、雙快水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥等，均需通過(guò)加入其它緩凝劑、電解質(zhì)如：酒石酸、檸檬酸、糖蜜、丙三醇、NaCl、KCl、NaNO3或硼酸等進(jìn)行調(diào)凝。 三 其它助劑（一）

8、水泥激發(fā)劑 隨著水泥品種的發(fā)展，特別是各種混合材的摻用為保證一定的水泥強(qiáng)度和性能，充分發(fā)揮各種原材料的潛能，采用激發(fā)劑則成為一項(xiàng)重要的技術(shù)，深受人們的重視。常用激發(fā)劑有：堿性激發(fā)劑、硫酸鹽激發(fā)劑（主要是石膏類 ）。礦渣硅酸鹽水泥主要采用硫酸鹽激發(fā)劑，摻入石膏除了調(diào)凝之外兼有激發(fā)作用；火山灰質(zhì)和粉煤灰質(zhì)水泥一般采用堿性激發(fā)劑 。(二) 水泥助磨劑 水泥生產(chǎn)屬高能耗工業(yè) ，其中生料處理和熟料粉磨占總能耗的17%左右。我國(guó)大部分水泥企業(yè)使用的粉磨設(shè)備是管磨機(jī)，粉磨效率極低，約有97%能量轉(zhuǎn)化為熱能而白白地耗散掉，僅有0.1%0.6%的能量真正用于粉磨-增加物料新表面。為了提高粉磨效率、降低能耗，采用

9、化學(xué)添加劑(助磨劑)，即在粉磨過(guò)程中，加入0.03%0.5%的助磨劑，可顯著提高粉磨效率，可在相同細(xì)度的條件下，縮短粉磨時(shí)間，降低能耗，增加臺(tái)時(shí)產(chǎn)量或在粉磨時(shí)間相同的前提下，提高水泥細(xì)度和強(qiáng)度，同時(shí)還可以提高粉體流動(dòng)性，利于裝卸。用于助磨的物質(zhì)大多是醇類、酚類、胺類、皂類、酯類及其些多元酸的鹽等。它們的摻量一般在0.01% 0.08%。 （三）礦物復(fù)合外加劑 以活性礦物為主要組分，復(fù)合一些其它組分(如：塑化、緩凝、早強(qiáng)劑等)配置的外加劑稱礦物復(fù)合外加劑。主要用于提高水泥和混凝土的標(biāo)號(hào)，改善水泥和混凝土的和易性和耐久性，配置專用性水泥等。 常用的礦物原料有硅粉、沸石、粉煤灰、礦渣和鋼渣等。凡是具

10、有高活性的酸性氧化物都可。 為了改善生料的易燒性，即為提高熟料質(zhì)量和降低能耗，國(guó)內(nèi)外多采取加入礦化劑。礦化劑能夠提高水泥的強(qiáng)度。一般堿土金屬和堿金屬的化合物，如CaF2、NaF、CaCl2、CaHPO4、MgCO3等都有較好的礦化助熔效果。如果兩種或三種礦化劑復(fù)合使用，則都比它們各自單獨(dú)使用時(shí)的效果要好。 （四） 礦化劑 （五）水泥防潮劑 普通水泥在存放期間易吸潮風(fēng)化和降低活性，這是眾所周知的現(xiàn)象。普通的425#、525#水泥存放36個(gè)月活性損失約20%30%。因此，需要加入水泥防潮劑，例如：木瀝青水泥防潮劑。木瀝青防潮水泥是在水泥磨制時(shí)加入約0.3%的木瀝青。木瀝青的加入，對(duì)水泥的粉磨效率，

11、水泥及混凝土性能均產(chǎn)生系列的影響。 第二節(jié) 石膏及其制品外加劑 石膏在化工、醫(yī)藥、工藝美術(shù)、裝飾及建筑材料工業(yè)中，都有廣泛的應(yīng)用，是重要的氣凝性膠凝材料之一。 石膏按成分可分為天然石膏和化學(xué)石膏兩類；天然石膏分為天然二水石膏（CaSO42H2O）和天然無(wú)水石膏（CaSO4）兩種，通常所稱的石膏，一般指天然二水石膏；化學(xué)石膏是化工或其它工業(yè)所排出的含二水硫酸鈣的廢渣 。 石膏按功能分類分為建筑石膏、模型石膏和高強(qiáng)石膏；建筑石膏和模型石膏是由天然二水石膏在107170下煅燒而成的型半水石膏。模型石膏煅燒溫度為190，其白度要求比建筑石膏高（白度應(yīng)大于80），與適量水結(jié)合可形成二水石膏、產(chǎn)生強(qiáng)度。高

12、強(qiáng)石膏是在加壓蒸氣處理二水石膏時(shí)，形成的型半水石膏，加水后很快形成強(qiáng)度比建筑石膏高數(shù)倍的試體。 （一）調(diào)凝劑：建筑石膏的凝結(jié)時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：初凝不小于6min，終凝不大于30min。高強(qiáng)石膏初凝不小于3min，終凝不小于5min，不大于30min.由于這兩種石膏易于凝結(jié)，應(yīng)用時(shí)要摻加緩凝劑，調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間，以滿足實(shí)際需要。 二 石膏制品外加劑 1 、丙三醇、乙二醇、檸檬酸鹽類、乳酸及其鹽、甲醇化物、單寧酸、硼酸及其鹽及亞硫酸紙漿廢液等。它們均通過(guò)物理、化學(xué)的方式，吸附于半水石膏上，從而降低其溶解度，實(shí)現(xiàn)緩凝。 2、骨膠、蛋白膠、淀粉渣、蜜糖渣、各種動(dòng)物膠等大分子量的物質(zhì)，對(duì)半水石膏起到一種膠體保

13、護(hù)作用，而致緩凝。 3、醋酸鈣、碳酸鈣及磷酸鹽等，它們能改變石膏結(jié)晶結(jié)構(gòu)而致緩凝。 （二）減水劑 半水石膏的水化，理論需水量為18.61%，而實(shí)際上，為達(dá)到一定的操作要求，建筑石膏的加水量為50%70%，高強(qiáng)石膏加水量為30%40%，多余的水將在硬化過(guò)程中逐漸逸出，使硬化體系形成空隙，影響其強(qiáng)度和吸水率，為此，摻入減水劑來(lái)降低拌合水量。水泥混凝土中應(yīng)用的減水劑都適用石膏，但二者畢竟存有差異，應(yīng)用時(shí)要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。 (三) 防水劑 為提高石膏制品的防潮、耐水性能，常加入防水劑；常用的防水劑有： 1有機(jī)硅、石蠟、硬脂酸類 用這類具有憎水性的物質(zhì)摻入或涂覆，能封閉空隙，從而提高其防潮、防水性能。 2

14、水泥、石灰、硅藻土，磨細(xì)粒狀高爐渣或粉煤灰等。在水化硬化過(guò)程中，通過(guò)硫酸鹽的激活，生成難溶的C-S-H或C3A3CSH3等固體物，它們的強(qiáng)度要比CaSO42H2O高，而且耐水性能也好。 3、草酸或草酸鹽 用其水溶液通過(guò)浸涂或涂刷，使其表面形成難溶性草酸鈣（CaC2O4），可有效的改善防水性能。 （四）增強(qiáng)劑為了提高石膏制品的強(qiáng)度，通?？刹捎萌缦略鰪?qiáng)措施：纖維增強(qiáng)、減水增強(qiáng) 、粘合增強(qiáng) 、激發(fā)增強(qiáng)。 為了改善石膏制品的脆性，降低容重，提高制品保溫、隔熱及隔聲效果，可通過(guò)引入壓縮空氣，或加入松香皂、鋁粉與NaOH等引氣劑。 （五） 發(fā)泡劑 （六）速凝劑 冬季施工及某些特殊工藝的需要，要求快速凝結(jié)，

15、根據(jù)膠體聚凝的原理加入某些電解質(zhì)，如：NaCl及其它鹵化物、硫酸鹽、硝酸鹽及水玻璃等，為增加晶核，可摻入少量的二水石膏（CaSO42H2O）為晶胚，以加速其凝結(jié)。 （七）活化劑 為了使石膏水化加快，加入硫酸鹽活化劑或堿性活化劑。 三 外加劑在石膏制品中的應(yīng)用舉例 ：1、紙面石膏板：紙面石膏板是利用建筑石膏，加入少量外加劑（占石膏量1%2%），適量半合水，攪拌、漿化、輥壓、襯紙、干燥后即為產(chǎn)品。所用外加劑有：纖維增強(qiáng)材料，玉米淀粉或801膠（粘合增強(qiáng)），硫化醚發(fā)泡劑，廢品石膏作促凝劑等。 2、石膏空心條板：以建筑石膏作膠結(jié)材料，加入適量的增強(qiáng)纖維、外加劑和拌合水，漿化后澆注成型，初凝后脫芯子、脫

16、膜后即得產(chǎn)品。其中外加劑有：酒精、糖蜜等緩凝劑，木質(zhì)素磺酸鹽減水劑及堿性活化劑等。這是一類很有發(fā)展前景的輕質(zhì)墻體材料。 3、粘結(jié)石膏：石膏本身是一中價(jià)廉的膠凝材料，通過(guò)與其它膠粘劑或外加劑的復(fù)合，可以配制出適合石膏制品的粘接、密封、嵌縫等需要的多功能粘結(jié)石膏。 4、高性能模型石膏：石膏作為陶瓷制品模具材料，在日用陶瓷制品中應(yīng)用最為廣泛，由于石膏自身材質(zhì)的因素，其使用壽命短，這一方面增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本，另方面也造成了資源的浪費(fèi)。因此，開發(fā)出了高效復(fù)合型增強(qiáng)劑，加入到石膏當(dāng)中生產(chǎn)出高性能模型石膏。第三節(jié) 水泥混凝土外加劑 一、水泥混凝土外加劑的發(fā)展與意義 水泥混凝土是目前各國(guó)用量最多的建筑材料之

17、一，也是21世紀(jì)的主要建筑材料。自從1824年波特蘭水泥取得專利以來(lái)，于19世紀(jì)中期出現(xiàn)了鋼筋混凝土；1928年有了預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，本世紀(jì)30年代到70年代以來(lái)，出現(xiàn)了混凝土化學(xué)外加劑，尤其是高效減水劑的開發(fā)與應(yīng)用，使混凝土技術(shù)結(jié)合，使混凝土技術(shù)進(jìn)入了高性能混凝土（Hight Performance Concrete 縮寫為HPC）的高科技時(shí)代。 混凝土外加劑最初是從提高早期強(qiáng)度和滿足冬季施工的需求，開發(fā)了以氯酸鹽為原料的早強(qiáng)抗凍劑，三、四十年代為改善混凝土性能出現(xiàn)了以木質(zhì)素磺酸鹽為主要成分的塑化劑，為提高混凝土的耐久性開發(fā)了以松香脂為原料的引氣劑等，60年代以后，由于混凝土工程代表日趨復(fù)雜

18、化和大型化，高效減水劑及其它功能的外加劑便相繼出現(xiàn)。 自60年代以來(lái)，高效減水劑的開發(fā)與應(yīng)用，使混凝土技術(shù)進(jìn)入了高強(qiáng)與高流態(tài)的新領(lǐng)域；90年代起，隨著粉體工程技術(shù)的發(fā)展，又進(jìn)一步地把混凝土技術(shù)帶進(jìn)了高性能的高科技時(shí)代。這也是整個(gè)時(shí)代材料與工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。（二）混凝土外加劑命名 混凝土外加劑是在拌制混凝土過(guò)程中摻入的，用以改善混凝土性能的物質(zhì)，其摻量一般不超過(guò)水泥用量的5%，其名稱常用其所具有的一種或幾種功能來(lái)命名：普通減水劑（塑化劑） 高效減水劑、早強(qiáng)劑、 緩凝劑、引氣劑、早強(qiáng)減水劑、早強(qiáng)高效減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑、引氣減水劑、引氣高效減水劑等。 （三）混凝土外加劑的分類：1、

19、按外加劑的主要功能分類： （1）改善混凝土拌合物流變性能的外加劑 主要包括減水劑、引氣劑和泵送劑等。 （2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間和硬化性能的外加劑 主要包括緩凝劑、速凝劑及早強(qiáng)劑等。 （3）改善混凝耐久性能的外加劑 主要包括引氣劑、膨脹劑、防水劑及防銹劑等。 （4）改善其它性能的外加劑 如加氣劑、防凍劑及著色劑等。 2、按外加劑化學(xué)組分分類 ：（1）無(wú)機(jī)類 如一些金屬單質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽類及少數(shù)氫氧化物。這類物質(zhì)大多用于早強(qiáng)劑、膨脹劑、速凝劑及著色劑等。 （2）有機(jī)類 其種類較多，大都屬于表面活性物質(zhì)，常用作減水劑及引氣劑等。 （3）有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合類 主要用于早強(qiáng)減水劑及防凍劑等。 二 混凝土減水劑 混凝

20、土減水劑又稱塑化劑或水泥分散劑，混凝土減水劑是在混凝土外加劑中應(yīng)用最為廣泛的一大類，大多是有機(jī)物且為表面活性物質(zhì)，水泥混凝土外加劑所涉及的表面活性劑，其親水基團(tuán)主要有 -SO3H(Na)、-COOH、COOH(Na)、-OH、-O-、季銨基等，它們與水之間的親和力較強(qiáng)，易進(jìn)入水中，這種親合力多為分子間的離子-離子、離子-偶極、偶極-偶極之間的力（包括氫鍵）。 1、減水劑作用的基本原理 減水劑一般多為各類表面活性劑，其作用與該表面活性劑物質(zhì)的功能及水泥的水化產(chǎn)物及其膠凝體系的性質(zhì)等有關(guān)，因此難以作出系統(tǒng)完整的理論解釋。但都與表面活性劑的分散、塑化及濕潤(rùn)作用分不開的。 2、減水劑對(duì)混凝土性能的影響

21、及應(yīng)用：（1）減水劑由于具有強(qiáng)的分散作用，因此，減水劑不但可以提高混凝土拌合物的和易性，減少拌合水，增加含氣量，延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間和減緩水化熱的釋放，同時(shí)還能使硬化混凝土提高強(qiáng)度和耐久性。 （2）減水劑的應(yīng)用：減水劑廣泛應(yīng)用于多種建材生產(chǎn)中，在水泥混凝土中的應(yīng)用主要有如下幾方面： 配制流態(tài)混凝土，包括各種泵送混凝土 配制高強(qiáng)混凝土，通過(guò)減水提高混凝土強(qiáng)度 ，節(jié)約水泥 配制有關(guān)特種水泥 復(fù)配多功能外加劑 ，配制高性能混凝土（HPC）。 （二）萘系高效減水劑萘系高效減水劑也屬于焦油類磺化縮合物減水劑。它們都是以煤焦油中分餾出的某些餾分為主要原料，經(jīng)磺化、縮合而成的一些含有-SO3Me的陰離子表面活性劑。

22、主要包括：萘系減水劑、甲基萘系減水劑、蒽系減水劑、煤焦油減水劑。萘系產(chǎn)品一般減水率在12%25%，具有早強(qiáng)性能，13d可提高強(qiáng)度50%。 此外，磺化焦油減水劑由于資源豐富，價(jià)格低廉，是普通減水劑生產(chǎn)可用的原料。它是多種有機(jī)物的混合物，既有脂肪類化合物，又有各總單環(huán)、稠環(huán)芳香化合物，用于合成減水劑的基本原理與萘系相似。 (三)密胺類減水劑 1、密胺類高效減水劑 密胺類高效減水劑于1964年在德國(guó)首先研制成功，命名為梅爾明(Melment)，1973年引入日本,商品名為NL-4000，我國(guó)80年代初也開始研制，引進(jìn)與生產(chǎn)，代表符號(hào)為SM。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了多方面的研究與改進(jìn)，并

23、已取得了明顯效果。如濟(jì)南中建八局建材科研所于1996年采用工業(yè)廢料作為化學(xué)與復(fù)合改性的單體和原料，建成年產(chǎn)2000t的生產(chǎn)線，研制出系列的改性SM產(chǎn)品，并定名為BSM，同年10月通過(guò)了山東省科委的技術(shù)鑒定，我們?cè)诶萌龔U降低成本提高產(chǎn)品性能的技術(shù)上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。 SM這類產(chǎn)品的復(fù)合配伍性好，因此可以與很多其它外加劑或化學(xué)品進(jìn)行共混，以達(dá)到改性的目的。這類產(chǎn)品系非引氣性高效減水劑，摻量（按水泥量計(jì)）0.5%1.0%，減水率可達(dá)15%25%，1d強(qiáng)度提高40%100%，7d強(qiáng)度提高30%70%，28d強(qiáng)度提高30%40%。 （四）脂肪族羥基磺酸鹽縮合物高效減水劑 這種減水劑亦稱磺化丙酮-甲醛縮合

24、物減水劑，國(guó)內(nèi)最早由中原油田勘探局鉆井工程服務(wù)公司研制并申請(qǐng)了發(fā)明專利。后來(lái)許多單位進(jìn)行過(guò)研制與生產(chǎn)。其中，濟(jì)南中建八局建材科研所于1997年在國(guó)內(nèi)專利的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改性，并生產(chǎn)出了系列質(zhì)量?jī)?yōu)良價(jià)格低廉的高效減水劑，產(chǎn)品代號(hào)為BAF。 該產(chǎn)品屬非引氣型，具有較強(qiáng)的分散能力和較高的減水率，但塌落度損失較大，因此需要進(jìn)行化學(xué)和復(fù)合改性。 （五）木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑 本類是研究應(yīng)用最早的減水劑，1953年先由美國(guó)研究成功，并于1937年獲得專利，稱為普濁里(Pozzolith)，1950年日本從美國(guó)引進(jìn)該項(xiàng)專利。我國(guó)從1960年后進(jìn)行研制，并對(duì)亞硫酸紙漿廢液進(jìn)行過(guò)研究開發(fā)，目前已成為我國(guó)主要減水劑之

25、一。 這類產(chǎn)品一般摻量0.2%0.3%，減水率在5%10%。 此外還有糖蜜減水劑 、玉米芯減水劑 、腐植酸鹽減水劑等。 減水劑通過(guò)表面活性劑的功能，降低水泥顆粒的表面能，增加其分散性，能夠大量釋放出自由水，又通過(guò)減水劑本身的電子與立體效應(yīng)，使水泥漿體體系穩(wěn)定增加了新拌混凝土的流動(dòng)性和在相同流動(dòng)性的條件下具有顯著地減水功能。 保水劑主要是一些分子量較高，具有良好的親水性基團(tuán)的高分子化合物。常用的有甲基纖維素、乙基纖維素、羧甲基纖維素(CMC)、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、磺化酚醛樹脂、磺化脲醛樹脂等。 在減水劑實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)出現(xiàn)水泥漿體的保水性能降低，出現(xiàn)泌水和低部板結(jié)等現(xiàn)象，尤其對(duì)高

26、水灰比的低標(biāo)號(hào)泵送混凝土漿體來(lái)講，此現(xiàn)象更為突出。解決這類問(wèn)題除調(diào)整混凝土的配合比（主要是砂率）和加入有關(guān)的摻合料外，主要是在減水劑中加入適量保水劑。這類保水劑除具有防止泌水、板結(jié)外，還可提新拌混凝土的粘聚性。 三 早強(qiáng)劑 為了加強(qiáng)工程進(jìn)度，縮短建設(shè)周期，通常對(duì)混凝土可采用如下措施：摻入快硬早強(qiáng)劑、增加水泥用量、濕熱處理和摻入其它外加劑等。對(duì)于一般早強(qiáng)劑要求具有顯著提高早期強(qiáng)度，凝結(jié)時(shí)間不宜太短，且對(duì)后期強(qiáng)度及耐久性等方面基本無(wú)影響。 1、早強(qiáng)劑的分類早強(qiáng)劑按其功能可分為早強(qiáng)劑、早強(qiáng)減水劑，及早強(qiáng)高效減水劑。早強(qiáng)劑主要是提高混凝土早期強(qiáng)度，不具有減水功能，對(duì)后期強(qiáng)度影響不大；早強(qiáng)減水劑，具有提

27、高混凝土早期強(qiáng)度和減水功能，對(duì)后期強(qiáng)度和耐久性有所提高；早強(qiáng)高效減水劑，能顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度與耐久性。 隨著混凝土減水劑的發(fā)展，同減水劑與早強(qiáng)劑復(fù)合成為具有減水功能的早強(qiáng)劑。如硫酸鈉與減水劑復(fù)合，其代表產(chǎn)品有： （1）糖鈣硫酸鈉系早強(qiáng)劑 ：由于蔗糖化鈣與硫酸鈉復(fù)合而成，有顯著的早強(qiáng)和增強(qiáng)功能，但塑化性較低。 （2） 木質(zhì)素磺酸鹽硫酸鈉系（早強(qiáng)減水劑）：由硫酸鈉與適量的木鈣等材料復(fù)合而成，增強(qiáng)效果顯著，具有一定的減水功能。 （3）硫酸鈉系早強(qiáng)高效減水劑 ： 由硫酸鈉與高效減水劑復(fù)合而成。早強(qiáng)、增強(qiáng)及塑化效果顯著，但塌落度損失較大。 2 早強(qiáng)劑的品種 （1）氯鹽類 氯化鈣：能加速水泥的早期水

28、化，降低的冰點(diǎn)，具有低溫、早強(qiáng)與抗凍能力。 氯化鈉：與氯化鈣的作用相似，但濃度增加時(shí)，能使混凝土強(qiáng)度降低，并對(duì)鋼筋銹蝕加劇。 氯化鐵：具有早強(qiáng)、密實(shí)、保水及降低冰點(diǎn)的作用，略有促凝性。 氯化鋁：具有顯著的促凝作用，但后期強(qiáng)度降低較大，一般不單獨(dú)使用。 （2）硫酸鹽類早強(qiáng)劑： 這類物質(zhì)有Na2SO4(元明粉)、K2SO4、CaSO4、Na2SO3、Al2(SO4)3、Fe2(SO4)3ZnSO4及AlK(SO4)32H2O(明礬等)，其中用量最多的是Na2SO4和CaSO4兩種。硫酸鈉一般摻量為1.03.0%，最佳摻量1.5%左右 。 （3）碳酸鹽類早強(qiáng)劑 ：主要有Na2CO3，K2CO3，摻量

29、較低時(shí)有緩凝作用，當(dāng)摻量0.1%能加速凝結(jié)。 （4）硝酸鹽類早強(qiáng)劑 ：主要有Ca(NO3)2、Ca(NO2)2和NaNO2等。 （5）有機(jī)早強(qiáng)劑 ：有機(jī)早強(qiáng)劑有二、三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙醇、乙酸鈉、甲酸鈣和尿素等。最常用的是三乙醇胺（TEA），它具有摻量少、作用大、早強(qiáng)效果好等特點(diǎn)。 2 早強(qiáng)劑作用的基本原理 ：不同的早強(qiáng)劑或相同的早強(qiáng)劑摻入不同品種的水泥混凝土中,其作用并非相同,這里僅取幾種早強(qiáng)劑為代表分析其作用原理. （1）氯化鈣早強(qiáng)劑 ：CaCl2由于能與C3S水化產(chǎn)物Ca(OH)2作用，生成不溶性復(fù)鹽，同時(shí)由于鹽效應(yīng)和同離子效應(yīng)，促進(jìn)漿體水化、硬化，使早期強(qiáng)度顯著提高。但摻量過(guò)

30、多（1%）會(huì)產(chǎn)生促凝,還因Cl對(duì)鋼筋有銹蝕作用,因此應(yīng)用上受到一定限制。 （2）三乙醇胺(TEA)早強(qiáng)劑 ：TEA是含有一個(gè)氮和三個(gè)氧鍵合原子的(NO)型螯合劑，它與很多金屬離子有螯合能力，形成了穩(wěn)定程度不同的絡(luò)合離子，從而增大了礦物的溶解度，致使C3A與石膏反應(yīng)（生成鈣釩石）加速，有利凝結(jié)和提高早期強(qiáng)度。TEA中“N”未共用的電子對(duì)的可提供性還與介質(zhì)的酸度有關(guān)，當(dāng)堿性過(guò)高時(shí)，像Fe3、Al3、Ti4等易發(fā)生水解，與其形成多配位體的絡(luò)合物，其穩(wěn)定性較差。 四 混凝土引氣劑和引氣減水劑 引氣劑是一種在攪拌過(guò)程中,能在砂漿和混凝土中引入大量均勻分布封閉的微氣泡的外加劑,引氣減水劑(AE)是具有引氣

31、和減水功能的外加劑,實(shí)際上有時(shí)難以嚴(yán)格區(qū)分。（一）引氣和引氣減水劑的種類 引氣劑一般用陰離子表面活性劑,常用的有如下幾類。 （1）松香酸鹽類 這類引氣劑的主要原料是松香類樹脂，它是多種樹脂酸的混合物，有九種異構(gòu)體，其中主要成分是松香酸 。它可與NaOH作用而生成皂，由于含有共軛雙鍵，易在酸催化下進(jìn)行熱聚合，或與其它活性物質(zhì)共聚，然后中和而制得，皂類屬于陰離子表面活性物質(zhì)。 （2）烷基磺酸鹽類 如十二烷基苯磺酸鈉，它是有烷基和芳基的復(fù)雜的石油分離物，經(jīng)磺化中和后制得可溶性性鹽，基本結(jié)構(gòu)示意為： 烷基 芳基 磺酸基 屬于陰離子表面活性物質(zhì)，許多洗滌劑均屬此類。其烷基中碳為1214引氣能力好。（3）

32、脂肪醇及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽類 它們都有很好的起泡能力，用于香波、化妝品、家庭及工業(yè)的洗滌劑。其中C1216為佳。 引氣減水劑有木質(zhì)素磺酸鹽類，它是造紙工業(yè)的副產(chǎn)品；還有石油磺化物類，它是用硫酸處理石油加工的殘?jiān)?，?jīng)過(guò)NaOH或三乙醇胺中和而得的水溶性鹽；及與多種減水劑的復(fù)合物等。（二）引氣劑作用原理 混凝土的氣泡是在攪拌作用下出現(xiàn)的，而各種引氣劑的作用是這些氣泡能穩(wěn)定存在。不加引氣劑的同樣因攪拌而帶入空氣，形成氣泡，但在攪拌過(guò)程中，氣泡間會(huì)運(yùn)動(dòng)、合并增大以至破裂而消失。引氣劑被吸附在 氣泡表面，使氣泡成為雙分子膜結(jié)構(gòu)，如陰離子型雙分子膜結(jié)構(gòu)可用下圖表示；這是氣泡穩(wěn)定分布因素之一。此外，因?yàn)?/p>

33、引氣劑在氣泡水膜上的定向分布，降低了水膜的表面張力而增加其穩(wěn)定性；氣泡膜外表面呈疏水層；因而對(duì)氣泡起穩(wěn)定和分散作用。還有些引氣劑能與Ca2+形成難溶物也沉淀于氣泡的外表面，因而增加了泡的厚度和強(qiáng)度，同樣有利于氣泡的穩(wěn)定。 與氣泡作用相反，在形成氣泡的條件下，若加入表面活性更高的物質(zhì)，它們進(jìn)入氣泡的雙分子層后，破壞了氣泡膜原有的力學(xué)平衡狀態(tài)致使氣泡破裂，此稱消泡劑。常用的消泡劑有低碳數(shù)和中碳數(shù)的醇（乙醇、辛醇）、脂肪酸及其脂，磷酸三丁酯，磺化蓖麻油及有機(jī)硅等。 五 混凝土膨脹劑、防水劑和防銹劑 （一）膨脹劑 :在水泥凝結(jié)硬化過(guò)程中，能使混凝土產(chǎn)生可控膨脹、減少收縮的外加劑稱為膨脹劑。（除本身產(chǎn)生膨脹外，又與混凝土某些組分反應(yīng)產(chǎn)生膨脹）。1967年，日本研制的無(wú)水硫鋁酸鈣（CSA）膨脹劑投入市場(chǎng)，1975年后，我國(guó)也相繼研究出了石膏-礬土-水泥混合膨脹劑、明礬石膨脹劑、大壩水泥膨脹劑及UEA型膨脹劑等。 （二）防水劑 ：在高水灰比時(shí)混凝土中含有相互連通的毛細(xì)孔，水和蒸汽均可透過(guò)。防水劑是改善砂漿及混凝土的耐久性，降低其在靜水壓力下的透水性的一種外加劑。 防水劑的主要功能是提高混凝土的水密