混凝土外加劑選課件

五、混凝土外加劑

AdmixturesforConcrete基本概念外加劑——在混凝土中加入除四種主要組分以外的其它外加材料。種類——化學(xué)外加劑和礦物外加劑：礦物外加劑：摻加量在水泥質(zhì)量5%以上的稱為摻和料；化學(xué)外加劑：摻加量在水泥質(zhì)量5%以下的稱為外加劑。學(xué)習(xí)要求掌握外加劑的重要種類物理化學(xué)特征作用機(jī)理應(yīng)用及其負(fù)作用為什么要使用外加劑？單純依靠調(diào)節(jié)水、水泥和骨料用量，難以解決下列技術(shù)問題用水量與良好和易性間的矛盾；施工操作對(duì)凝結(jié)時(shí)間、放熱速度、強(qiáng)度增長(zhǎng)的要求；耐久性對(duì)低連通孔隙率的要求。外加劑是解決上述問題，改善混凝土性能，以滿足工程特殊要求的重要技術(shù)途徑；現(xiàn)在有70%～80％以上的混凝土使用了外加劑；(一)化學(xué)外加劑種類：按照組成有：有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)外加劑有機(jī)質(zhì)——表面活性物質(zhì)無機(jī)質(zhì)——電解質(zhì)鹽類化合物按照功能有：改善和易性：減水劑、泵送劑、引氣劑等；調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間：速凝劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑等；減少塑性收縮：減縮劑、膨脹劑等；提高耐久性：引氣劑、阻銹劑、防水劑等；其它：防凍劑、泡沫劑、消泡劑等?；炷镣饧觿┑陌l(fā)展

1885氯化鈣(促凝劑)的專利1925水密性外加劑1930鋁粉(發(fā)泡劑)1932萘磺酸甲醛縮合物(減水劑)1938引氣劑1938早強(qiáng)劑與緩凝劑1939木質(zhì)磺酸鹽(減水劑)1950消泡劑1955冰點(diǎn)降低劑1960密胺樹脂(減水劑)1993聚丙烯酸(減水劑)1997聚羧酸脂(減水劑)1、減水劑WaterReducers減水劑——功能上能在和易性不變時(shí)，減少單位用水量；或在單位用水量不變時(shí)，能改善和易性；或二者都具備又不改變含氣量的外加劑。組成特點(diǎn)：碳?xì)浞肿渔溕蠋в杏H水性離子基團(tuán)的表面活性物質(zhì)。種類：減水效果普通減水劑(也稱塑化劑，Plasticiser)高效減水劑(也稱超塑化劑，Superplasticiser)復(fù)合功能早強(qiáng)減水劑緩凝減水劑引氣減水劑2)減水劑的物理化學(xué)特征可溶于水，能顯著降低水的表面張力；能吸附在固體表面，并在固體表面定向排列，形成表面吸附分子層，降低水－固界面張力。

3)減水劑的作用效果通過濕潤(rùn)、潤(rùn)滑、分散、塑化等作用，能使水泥漿變稀、混凝土拌和流動(dòng)性增大，從而，取得下列效果：在保持用水量不變的條件下，增大坍落度，改善和易性，使混凝土易于澆注、成型密實(shí)；在保持坍落度不變的條件下，減少用水量，降低水灰比(水膠比)，提高混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性；在保持混凝土強(qiáng)度和和易性，在減少用水量的同時(shí)減少水泥用量。坍落度(inch)減水劑摻量(水泥質(zhì)量的％)減水劑對(duì)混凝土拌合物坍落度的影響當(dāng)水灰比一定時(shí)，混凝土拌合物的坍落度隨著減水劑摻量的增加而增大

水灰比減水劑摻量(水泥質(zhì)量的％)減水劑摻量對(duì)水灰比的影響

當(dāng)坍落度恒定時(shí)，新拌混凝土的水灰比隨著減水劑摻量的增加而減小

4)減水劑的作用機(jī)理當(dāng)沒有減水劑時(shí)，水泥加水后，不能獲得均勻分散體系，由于下列原因而產(chǎn)生絮凝結(jié)構(gòu)，使得部分拌合水包含其中，不能貢獻(xiàn)給水泥漿的流動(dòng)性：水具有高表面張力(氫鍵分子結(jié)構(gòu))水泥顆粒邊、角和表面正負(fù)電荷間的相互吸力當(dāng)減水劑加入到水泥漿中，吸附在水泥顆粒表面，離子基團(tuán)朝向水，使水泥顆粒表面帶有幾毫伏的負(fù)電荷，引起水泥顆粒相互排斥，打破了絮凝結(jié)構(gòu)，釋放其包含的水，改善分散性——靜電排斥作用；由于減水劑碳?xì)浞肿渔溕系臉O性基吸附水，形成吸附層包裹在水泥顆粒表面，產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，阻礙水泥顆粒的緊密接觸，阻止絮凝結(jié)構(gòu)的形成。問題：試從水泥漿的組成與分散體結(jié)構(gòu)，分析減水劑的作用機(jī)理？

解答：1)由于水泥顆粒之間和水泥顆粒與水之間的的相互吸力，導(dǎo)致水泥顆粒在水中分散困難，水泥顆粒容易相互粘聚形成絮凝結(jié)構(gòu)，有10~30%的拌和水被包含在其中，從而降低了水泥漿的流動(dòng)性。2）當(dāng)減水劑加入水泥漿中，減水劑分子吸附在水泥顆粒表面，作定向排列，組成了單分子或多分子吸附層，使水泥漿結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化：水泥顆粒表面帶相同電荷，相互間的靜電斥力使水泥顆粒易于分散；減水劑分子鏈上的極性基團(tuán)使水泥顆粒表面溶劑化層增厚，產(chǎn)生空間位阻，增加了水泥顆粒間的滑動(dòng)能力，減少了粘滯性，增加潤(rùn)滑性；水泥顆粒易于濕潤(rùn)，自動(dòng)粘聚能力減弱，塑化能力增強(qiáng)。5)減水劑的品種及其應(yīng)用普通減水劑高效減水劑普通減水劑Water-reducer特點(diǎn)：一般含有雜質(zhì)；減水率較小，約10%；有一些副作用；主要品種木質(zhì)素磺酸鹽(木鈣，)

副作用：引進(jìn)氣泡多而大羥基羧酸及其鹽(如檸檬酸、葡萄糖酸鈉等)

副作用：緩凝作用明顯，有引氣劑時(shí)會(huì)增大拌合物含氣量多元醇(如糖鈣等)；

副作用：緩凝但不影響含氣量

高效減水劑的應(yīng)用，成為混凝土技術(shù)發(fā)展里程一個(gè)重要的里程碑，應(yīng)用它可以配制出流動(dòng)性滿足施工需要且水灰比低，因此強(qiáng)度很高的高強(qiáng)混凝土、可以自行流動(dòng)成型密實(shí)的自密實(shí)混凝土，以及充分滿足不同工程特定性能需要和勻質(zhì)性良好的高性能混凝土。減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果在保持用水量不變的情況下，使拌和物的坍落度增大100~200mm；在保持坍落度不變的情況下，使用水量減少10%~15%，抗壓強(qiáng)度增加15%~40%；在保持坍落度和強(qiáng)度不變的情況下，可節(jié)約水泥10%~15%；混凝土的滲水性可降低40%~80%；可減慢水泥水化初期的放熱速度，減少開裂現(xiàn)象。減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果不同減水劑的減水率木質(zhì)磺酸鹽5~15%密胺樹脂5~25%萘磺酸鹽甲醛縮合物15~25%聚丙烯酸鹽20~30%聚羧酸脂25~40%(1)引氣機(jī)理

攪拌水可產(chǎn)生氣泡，但很快消失，為什么？水的表面張力是氣泡不穩(wěn)定！水中加入引氣劑后水的表面張力降低，在攪拌過程中將空氣引入而產(chǎn)生許多氣泡；通過吸附于氣泡表面形成單分子膜，減小液－氣界面能(表面張力)，使氣泡表面的液膜堅(jiān)固不易破裂而穩(wěn)定存在。(2)引氣劑的作用效果

改善拌和物的和易性，減少用水量5%~9%，改善保水性，減少泌水性；混凝土的抗?jié)B性提高50%，抗凍標(biāo)號(hào)提高3倍；降低混凝土的強(qiáng)度，引入1%的空氣，可使強(qiáng)度下降5~6%；增大變形性，降低彈性模量，提高抗裂性和抗沖擊性。(3)常用引氣劑

松香熱聚物；松香皂；烷基苯磺酸鈉；脂肪酸硫酸鈉；烷基酚環(huán)氧乙烷縮合物等。其用量一般為水泥質(zhì)量的(0.5~1.2)/10000問題？減水劑與引氣劑均是表面活性劑，那么，減水劑是否可當(dāng)引氣劑用？為什么？答：不能！因?yàn)闇p水劑沒有穩(wěn)泡作用，減水劑分子中的碳?xì)滏準(zhǔn)菢O性，與水有較強(qiáng)的相互作用；而引氣劑分子的碳?xì)滏準(zhǔn)欠菢O性的，完全憎水！調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的外加劑種類早強(qiáng)劑防凍劑速凝劑

緩凝劑

主要成分有：氯化物：氯化鈣、氯化鈉；硫酸鹽：石膏、硫酸鈉；三乙醇胺以及復(fù)合早強(qiáng)劑。主要成分有：水溶性鋁酸鹽、純堿、碳酸鈉，堿金屬硅酸鹽等。主要成分有：氯化物、亞硝酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等。主要成分：糖蜜、酒石酸、檸檬酸、硼酸鹽、鋅酸鹽等。調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間的外加劑種類早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑能加速新拌混凝土凝固，提高混凝土早期強(qiáng)度，而對(duì)后期強(qiáng)度無顯著影響的外加劑稱為早強(qiáng)劑。防凍劑

在負(fù)溫下使用的早強(qiáng)劑稱為防凍劑或防凍早強(qiáng)劑，它能降低冰點(diǎn)，促使水泥水化放熱反應(yīng)，達(dá)到抵抗冰體膨脹的臨界強(qiáng)度速凝劑能使水泥混凝土急速凝結(jié)硬化(1~5min內(nèi)初凝，2~10min內(nèi)終凝)的外加劑。

緩凝劑

能延緩水泥混凝土凝結(jié)硬化時(shí)間，并對(duì)后期強(qiáng)度無顯著影響的外加劑主要礦物外加劑(摻合料)的種類粉煤灰煤粉在鍋爐中燃燒后的灰份；磨細(xì)礦渣高爐煉鐵排出的廢渣，經(jīng)粉磨后使用；硅灰生產(chǎn)硅鐵合金排出的煙氣冷凝形成微細(xì)的粉末；磨細(xì)石灰石粉將石灰石骨料開采時(shí)的碎屑磨成粉末氧化物粉煤灰磨細(xì)礦渣硅粉水泥低鈣高鈣SiO24840369720Al2O32718

925Fe2O39810.14MgO24110.11CaO3204064Na2O10.2K2O40.5主要礦物外加劑(摻合料)的化學(xué)組成六、混凝土質(zhì)量控制

(一)混凝土質(zhì)量的波動(dòng)

基本概念：混凝土本身的質(zhì)量不是完全均勻的，其性能測(cè)試數(shù)據(jù)存在一定的離散性，這是一個(gè)客觀存在的事實(shí)，是必然出現(xiàn)的。但只要根據(jù)產(chǎn)生波動(dòng)的原因，科學(xué)合理的控制混凝土生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，可以使混凝土的質(zhì)量波動(dòng)控制在一定的范圍內(nèi)，以滿足工程應(yīng)用的要求，這是可以做到的。混凝土質(zhì)量波動(dòng)的原因材料組成

混凝土是多組分材料混合形成的，原材料的質(zhì)量、組成配比等因素都會(huì)導(dǎo)致混凝土質(zhì)量的波動(dòng)；施工工藝

混凝土的施工方法，如：配料、攪拌、運(yùn)輸、澆灌、養(yǎng)護(hù)等不會(huì)完全一樣，至然導(dǎo)致質(zhì)量的波動(dòng)；試驗(yàn)條件

試件的制作、養(yǎng)護(hù)和測(cè)試方法等因素會(huì)導(dǎo)致性能測(cè)試結(jié)構(gòu)的離散。(二)混凝土質(zhì)量控制

混凝土質(zhì)量的初步控制混凝土質(zhì)量的生產(chǎn)控制繪制質(zhì)量波動(dòng)圖1.混凝土質(zhì)量的初步控制1)原材料的質(zhì)量控制，選用質(zhì)量均勻的原材料，嚴(yán)格質(zhì)量檢驗(yàn)、驗(yàn)收和保管制度。2)嚴(yán)格控制混凝土的原材料配比，保證試驗(yàn)配合比的正確實(shí)施。2.混凝土質(zhì)量的生產(chǎn)控制1)原材料的稱量準(zhǔn)確，水、水泥和摻和料的稱量誤差控制在2%以內(nèi)，骨料稱量的誤差應(yīng)控制在3%以內(nèi)。2)攪拌應(yīng)盡量采用機(jī)械攪拌，合理的攪拌時(shí)間(1~2.5min)，以保證均均勻性。3)運(yùn)輸拌和物運(yùn)輸過程中，盡量避免產(chǎn)生離析、泌水、砂漿流失、坍落度損失等現(xiàn)象。4)澆灌與振搗均勻澆灌，防治離析；振搗要全面，防治漏振；振搗時(shí)間要適當(dāng)。5)養(yǎng)護(hù)與脫模要經(jīng)常保持必要的溫度和濕度進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)試件不應(yīng)少于7~14天；必須等到混凝土有一定強(qiáng)度(2.5MPa)后才能脫模。

3.繪制質(zhì)量波動(dòng)圖混凝土強(qiáng)度波動(dòng)圖的制作要點(diǎn)：做出平均強(qiáng)度線(中心線)一般以配合比設(shè)計(jì)時(shí)的試配強(qiáng)度(即工程要求的平均強(qiáng)度)制作為中心線。標(biāo)出下控制線和最小強(qiáng)度的界線要求的設(shè)計(jì)強(qiáng)度(等級(jí))表示在強(qiáng)度波動(dòng)圖上就是應(yīng)該控制的下控制線。最低值(下限)fcu,min=0.85fcu,k。作出波動(dòng)曲線將逐日取樣制作的試件，測(cè)定的抗壓強(qiáng)度，標(biāo)定在圖上，并連成線，即得強(qiáng)度波動(dòng)圖。混凝土質(zhì)量波動(dòng)圖強(qiáng)度f