混凝土外加劑應(yīng)用講義

混凝土外加劑應(yīng)用講義第一頁，共53頁。土木工程對混凝土的基本要求具有符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度：抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等與施工條件相適應(yīng)的和易性：稠度（坍落度、維勃稠度）、可泵性等與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性：抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、碳化(中性化)、堿骨料反應(yīng)、抗氯離子侵入性等較好的體積穩(wěn)定性：自收縮、干燥收縮、徐變、溫度系數(shù)等第二頁，共53頁?；炷粮男缘募夹g(shù)途徑

混凝土的性能主要決定于由膠凝材料硬化而成的水泥石的組成和結(jié)構(gòu)，混凝土的改性途徑主要有：在混凝土中摻入外加劑或（和）礦物摻合料。在混凝土中摻入纖維或聚合物等。第三頁，共53頁。混凝土外加劑第四頁，共53頁?；炷镣饧觿┑亩x

混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料；被稱為混凝土的第五組分。

第五頁，共53頁?；炷镣饧觿┑姆诸惏粗饕褂霉δ芊譃椋?/p>

改善混凝土拌合物流變性能的外加劑包括減水劑和泵送劑等。

調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時(shí)間、硬化性能的外加劑包括緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑等。

改善混凝土耐久性的外加劑包括引氣劑、阻銹劑和礦物外加劑等。

改善混凝土其他性能的外加劑包括膨脹劑、防凍劑、著色劑等。第六頁，共53頁。常用的混凝土外加劑土木工程常用的外加劑有：普通減水劑及高效減水劑引氣劑及引起減水劑緩凝劑及緩凝（高效）減水劑早強(qiáng)劑及早強(qiáng)減水劑防凍劑膨脹劑泵送劑防水劑第七頁，共53頁。普通減水劑及高效減水劑

在混凝土拌和物坍落度基本相同的條件下，能減少拌和用水量的外加劑稱為減水劑。根據(jù)減水率的不同分為普通減水劑和高效減水劑。

第八頁，共53頁。

使用減水劑可取得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果：

混凝土中摻入減水劑，在不改變混凝土拌和用水量時(shí)，可大幅度提高新拌混凝土的流動性；當(dāng)減水但不減少水泥用量時(shí)，可提高混凝土強(qiáng)度；若減水，同時(shí)適當(dāng)減少水泥用量，則可節(jié)約水泥。同時(shí)混凝土的耐久性也能得到顯著改善。第九頁，共53頁。減水劑使用的注意事項(xiàng)使用前，應(yīng)先做水泥適應(yīng)性試驗(yàn)，合格后方可使用。減水劑摻量應(yīng)根據(jù)推薦摻量、氣溫高低、施工要求，通過試驗(yàn)確定。與其他外加劑復(fù)合使用時(shí)，減水劑摻量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。配制溶液時(shí)，如產(chǎn)生絮凝或沉淀等現(xiàn)象，應(yīng)分別配制溶液并分別加入攪拌機(jī)內(nèi)。某些減水劑會增加混凝土的早期自收縮和混凝土的干縮第十頁，共53頁。引氣劑及引氣減水劑

引氣劑是在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣劑與減水劑復(fù)合而成的為引氣減水劑。第十一頁，共53頁。摻入引氣劑對混凝土性能的主要影響：一、改善混凝土拌合物的和易性：引氣劑使混凝土拌合物內(nèi)形成大量微小、封閉的球狀氣泡，這些微氣泡如同滾珠一樣，使混凝土拌合物的流動性增加。同時(shí)，由于水分均勻分布在大量氣泡的表面，使混凝土拌合物的泌水量減少，保水性、粘聚性提高。

第十二頁，共53頁。二、提高混凝土抗?jié)B性和抗凍性：引氣劑引入的封閉微氣泡能隔斷毛細(xì)管通道，并減少混凝土拌合物的泌水，使泌水造成的滲水孔隙減少，改變了混凝土的孔結(jié)構(gòu)，使混凝土抗?jié)B性顯著提高。同時(shí)，封閉微氣泡對由水結(jié)冰所產(chǎn)生的膨脹有一定的緩沖作用，混凝土的抗凍性也顯著提高。第十三頁，共53頁。三、對混凝土強(qiáng)度影響：由于大量微氣泡的存在，減少了混凝土的有效受力面積，使混凝土抗壓強(qiáng)度有所降低；混凝土中含氣量每增加1％，抗壓強(qiáng)度降低4％~6％。由于減少內(nèi)泌水，含氣量在一定范圍（3%~6%）時(shí)，抗折強(qiáng)度變化不大。同時(shí)，含氣量增加，混凝土的彈性模量降低，對提高混凝土的抗裂有利。第十四頁，共53頁。緩凝劑及緩凝（高效）減水劑

緩凝劑是能延長混凝土凝結(jié)時(shí)間，而不影響混凝土后期強(qiáng)度的外加劑。由緩凝劑與高效減水劑復(fù)合而成的為緩凝高效減水劑。

第十五頁，共53頁?；炷凉こ讨锌刹捎玫木從齽┲饕校禾穷悾禾氢}、葡萄糖酸鹽等;木質(zhì)素磺酸鹽類：木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉等；羥基羧酸及其鹽類：檸檬酸、酒石酸鉀鈉等；無機(jī)鹽：鋅鹽、磷酸鹽等；其他：胺鹽及其衍生物、纖維素醚等。第十六頁，共53頁。緩凝劑的適用范圍：可用于大體積混凝土、碾壓混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土、大面積澆筑的混凝土、避免冷縫產(chǎn)生的混凝土、需較長時(shí)間停放或長距離運(yùn)輸?shù)幕炷痢⒆粤髌矫庹窕炷?、滑模施工或拉模施工的混凝土及其他需要延緩凝結(jié)時(shí)間的混凝土。緩凝高效減水劑可制備高強(qiáng)高性能混凝土。宜用于日最低氣溫5℃以上施工的混凝土，不宜單獨(dú)用于有早強(qiáng)要求的混凝土及蒸養(yǎng)混凝土。第十七頁，共53頁。緩凝劑使用的注意事項(xiàng)摻檸檬酸及酒石酸鉀鈉等緩凝劑的混凝土泌水較大，不宜單獨(dú)用于水泥用量較低、水灰比較大的貧混凝土。摻用含有糖類及木質(zhì)素磺酸鹽類物質(zhì)的外加劑時(shí)，應(yīng)先做水泥適應(yīng)性試驗(yàn)。緩凝劑宜根據(jù)溫度選擇品種并調(diào)整摻量。緩凝劑摻加時(shí)計(jì)量必須正確，難溶和不溶物較多的應(yīng)采用干摻法并延長混凝土攪拌時(shí)間30s。第十八頁，共53頁。早強(qiáng)劑及早強(qiáng)減水劑

能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑，稱為早強(qiáng)劑。由早強(qiáng)劑與減水劑復(fù)合而成的為早強(qiáng)減水劑。第十九頁，共53頁。早強(qiáng)劑的適用范圍適用于蒸養(yǎng)混凝土及常溫、低溫和最低溫不低于－5℃環(huán)境中施工的有早強(qiáng)要求的混凝土工程。炎熱環(huán)境條件下不宜使用早強(qiáng)劑、早強(qiáng)減水劑。第二十頁，共53頁。防凍劑

能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑稱為防凍劑。防凍劑按其成分可分為強(qiáng)電解質(zhì)無機(jī)鹽類（氯鹽類、氯鹽阻銹類、無氯鹽類）、水溶性有機(jī)化合物類、有機(jī)化合物與無機(jī)鹽復(fù)合類、復(fù)合型防凍劑。

第二十一頁，共53頁。防凍劑的選用

在日最低氣溫為0～－5℃，混凝土采用塑料薄膜和保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)時(shí)，可采用早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑。在日最低氣溫為－5～－10℃、－10～－15℃、－15～－20℃，采用以上保溫措施時(shí)，宜分別采用規(guī)定溫度為－5℃、－10℃、－15℃的防凍劑。第二十二頁，共53頁。第二十三頁，共53頁。摻防凍劑混凝土的配合比宜選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥?；炷了冶炔灰顺^0.6，水泥用量不宜低于300kg/m3，重要承重結(jié)構(gòu)、薄壁結(jié)構(gòu)的混凝土水泥用量可增加10%，大體積混凝土的最少水泥用量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。含引氣組分的防凍劑混凝土的砂率，比不摻外加劑混凝土的砂率可降低2％～3％。第二十四頁，共53頁。摻防凍劑混凝土的攪拌和澆筑摻防凍劑混凝土拌合物的入模溫度，嚴(yán)寒地區(qū)不得低于10℃，寒冷地區(qū)不得低于5℃摻防凍劑混凝土采用的原材料，應(yīng)進(jìn)行加熱，攪拌時(shí)間應(yīng)比常溫延長50%。摻防凍劑混凝土拌合物的出機(jī)溫度，嚴(yán)寒地區(qū)不得低于15℃；寒冷地區(qū)不得低于10℃。第二十五頁，共53頁。摻防凍劑混凝土的養(yǎng)護(hù)

在負(fù)溫條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)，不得澆水，混凝土澆筑后，應(yīng)立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)保溫措施。初期養(yǎng)護(hù)溫度不得低于規(guī)定溫度。當(dāng)混凝土溫度降到規(guī)定溫度時(shí)，混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度；最低氣溫不低于（℃）：－10；－15；－20

抗壓強(qiáng)度不小于（Mpa）：3.5；4.0；5.0

拆模后混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度之差大于20℃時(shí)，應(yīng)采用保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)。第二十六頁，共53頁。膨脹劑

混凝土膨脹劑是與水泥、水拌和后經(jīng)水化反應(yīng)生成鈣礬石、鈣礬石和氫氧化鈣或氫氧化鈣，使混凝土產(chǎn)生膨脹的外加劑。常用的膨脹劑有硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、硫鋁酸鈣—氧化鈣類和復(fù)合膨脹劑。第二十七頁，共53頁。鈣礬石(局部視圖）第二十八頁，共53頁。膨脹劑的適用范圍

用途適用范圍補(bǔ)償收縮混凝土地下、水中、海水中、隧道等構(gòu)筑物，大體積混凝土（除大壩外），配筋路面和板、屋面與廁浴間防水、構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)、滲漏修補(bǔ)、預(yù)應(yīng)力混凝土、回填槽等。填充用膨脹混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶、隧洞堵頭、鋼管與隧道之間的填充等。灌漿用膨脹砂漿機(jī)械設(shè)備的底座灌漿、地腳螺栓的固定、梁柱接頭、構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)、加固等。自應(yīng)力混凝土僅用于常溫下使用的自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管。第二十九頁，共53頁。摻膨脹劑混凝土應(yīng)用的注意事項(xiàng)含硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣－氧化鈣類膨脹劑的混凝土（砂漿）不得用于長期環(huán)境溫度為80℃以上的工程。含氧化鈣類膨脹劑的混凝土（砂漿）不得用于海水或有侵蝕性水的工程。摻膨脹劑混凝土（砂漿）的限制膨脹率、限制干縮率等技術(shù)性能應(yīng)符合要求摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)在限制條件下使用，構(gòu)造（溫度）鋼筋和特殊部位的附加筋，應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010）的規(guī)定。第三十頁，共53頁。泵送劑

混凝土泵送劑是能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑?；炷帘盟蛣┩ǔＳ善胀ǎǜ咝Вp水劑、引氣劑、緩凝劑和保塑劑等復(fù)合而成。第三十一頁，共53頁。泵送劑的適用范圍：泵送劑適用于工業(yè)與民用建筑及其他構(gòu)筑物的泵送施工的混凝土；特別適用于大體積混凝土、高層建筑和超高層建筑；適用于滑模施工等；也適用于水下灌注樁混凝土。第三十二頁，共53頁?；炷恋诹M分—礦物摻合料第三十三頁，共53頁?；炷恋V物摻合料（外加劑）的定義

在拌制混凝土過程中摻入的、具有一定細(xì)度和水硬性的、用以改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能（特別是耐久性）的某些礦物類產(chǎn)品，稱為礦物摻合料或礦物外加劑。被譽(yù)為混凝土的第六組份。第三十四頁，共53頁。常用的礦物摻合料

礦物摻合料能顯著改善混凝土的和易性，提高混凝土的密實(shí)度、抗?jié)B性、耐腐蝕性和強(qiáng)度等，應(yīng)用十分普遍。土木工程中常用的礦物摻合料有：粉煤灰或磨細(xì)粉煤灰磨細(xì)礦渣硅灰磨細(xì)天然沸石

復(fù)合礦物摻合料第三十五頁，共53頁。粉煤灰

粉煤灰是由燃燒煤粉的鍋爐煙氣中收集到的細(xì)粉末，其顆粒多呈球形，表面光滑。按煤種粉煤灰分為F類和C類：

F類粉煤灰:

由無煙煤或煙煤煅燒收集的粉煤灰

C類粉煤灰:

由褐煤或次煙煤煅燒收集的粉煤灰，其氧化鈣含量一般大于10%第三十六頁，共53頁。粉煤灰第三十七頁，共53頁。拌制混凝土和砂漿用粉煤灰技術(shù)要求項(xiàng)目技術(shù)要求

ⅠⅡ

Ⅲ細(xì)度（45μm方孔篩篩余），不大于/%F類

12.0

25.0

45.0C類需水量比，不大于/％F類

95

105

115C類燒失量，不大于/％

F類

5.0

8.0

15

C類

含水量，不大于/％F類1.0

C類三氧化硫，不大于/％

F類

3.0

C類游離氧化鈣，不大于/%

F類

1.0

C類

4.0

安定性雷氏夾沸煮后增加距離，不大于/mm

C類

5.0第三十八頁，共53頁。

其中，F(xiàn)類粉煤灰的來源廣泛，是當(dāng)前用量最大、使用范圍最廣的混凝土摻合料。摻入混凝土不僅可節(jié)約水泥，還能改善混凝土拌和物的和易性、可泵性和抹面性；降低水化熱；減小收縮；提高混凝土的抗?jié)B性、抗硫酸鹽腐蝕性；抑制堿骨料反應(yīng)。粉煤灰主要用于泵送混凝土、大體積混凝土、抗?jié)B混凝土、抗硫酸鹽和抗軟水侵蝕混凝土、蒸養(yǎng)混凝土、輕骨料混凝土、地下和水下工程混凝土、碾壓混凝土等第三十九頁，共53頁。摻粉煤灰混凝土的注意事項(xiàng)摻粉煤灰的混凝土早期強(qiáng)度較低，后期強(qiáng)度有增長，不適宜于早期受荷的混凝土。粉煤灰的密度較小，施工中應(yīng)避免過振，防止出現(xiàn)分層離析。粉煤灰的摻量應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的要求當(dāng)采用摻粉煤灰的方法降低水化熱時(shí)，粉煤灰的摻量宜取上限值。第四十頁，共53頁。粉煤灰取代水泥的最大限量

混凝土種類粉煤灰取代水泥的最大限量/%硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土251510—鋼筋混凝土高強(qiáng)度混凝土高抗凍混凝土蒸養(yǎng)混凝土30252015中、低強(qiáng)度混凝土泵送混凝土大體積混凝土水下混凝土地下混凝土壓漿混凝土50403020碾壓混凝土65554535第四十一頁，共53頁。第四十二頁，共53頁。磨細(xì)礦渣

磨細(xì)礦渣是將?；郀t礦渣經(jīng)干燥、粉磨（或添加少量石膏一起粉磨）達(dá)到相當(dāng)細(xì)度且符合相應(yīng)活性指數(shù)的粉體。礦渣粉磨時(shí)允許加入助磨劑，加入量不得大于礦渣粉質(zhì)量的1%。第四十三頁，共53頁。

磨細(xì)礦渣可以等量取代水泥，并降低水化熱、提高抗?jié)B性和耐蝕性、擬制堿骨料反應(yīng)和提高長期強(qiáng)度等。磨細(xì)礦渣可用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土工程。大摻量?；郀t礦渣粉混凝土特別適用于大體積混凝土、地下和水下混凝土、耐硫酸鹽混凝土等。還可用于高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土和預(yù)拌混凝土等。

第四十四頁，共53頁。用于混凝土中的?；郀t礦渣粉技術(shù)要求項(xiàng)目級別S105S95S75密度，g/cm3

不小于2.8比表面積，m2/kg不小于350活性指數(shù)，%不小于7d95755528d1059575流動度比，%不小于859095含水量，%不大于1.0三氧化硫，%不大于4.0氯離子，%不大于0.02燒失量，%不大于3.0第四十五頁，共53頁。磨細(xì)天然沸石粉

磨細(xì)天然沸石粉是天然的沸石巖磨細(xì)而成的一種火山灰質(zhì)鋁硅酸鹽礦物摻合料。含有一定量活性二氧化硅和三氧化鋁，能與水泥水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)，生成膠凝物質(zhì)。沸石粉用作混凝土摻合料可改善混凝土和易性，提高混凝土強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性，抑制堿骨料反應(yīng)?？捎糜谂渲聘邚?qiáng)混凝土、高性能混凝土、流態(tài)混凝土及泵送混凝土

第四十六頁，共53頁。硅灰

硅灰又稱硅粉，是從生產(chǎn)硅鐵或硅鋼時(shí)排放的煙氣中收集到的顆粒極細(xì)的煙塵。硅灰的顆粒極細(xì)，呈玻璃球體，主要成分為SiO2,其粒徑為0.1~1.0μm，是水泥粒徑的l/50~1/100，比表面積為18.5~20m2/g。硅灰用作混凝土摻合料，可提高混凝土強(qiáng)度，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土抗?jié)B性、抗凍性及抗腐蝕性，抑制堿骨料反應(yīng)。由于比表面積高，需水量大，使用時(shí)必須與減水劑配合使用，才能保證混凝土的和易性。硅灰具有很高的火山灰活性，可配制高強(qiáng)、超高強(qiáng)混凝土和高性能、超高性能混凝土。第四十七頁，共53頁。硅灰的粒形第四十八頁，共53頁。

硅灰的粒徑

水泥

硅灰第四十九頁，共53頁。高強(qiáng)高性能混凝土礦物外加劑的技術(shù)要求試驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)磨細(xì)礦渣磨細(xì)粉煤灰磨細(xì)天然沸石硅灰IIIIIIIIIIII化學(xué)性能