四、混凝土外加剂

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1、五、混凝土外加剂AdmixturesforConcrete基本概念外加剂——在混凝土中加入除四种主要组分以外的其它外加材料。种类——化学外加剂和矿物外加剂：矿物外加剂：掺加量在水泥质量5%以上的称为掺和料；化学外加剂：掺加量在水泥质量5%以下的称为外加剂。学习要求掌握外加剂的重要种类；物理化学特征；作用机理；应用及其负作用。为什么要使用外加剂？单纯依靠调节水、水泥和骨料用量，难以解决下列技术问题用水量与良好和易性间的矛盾；施工操作对凝结时间、放热速度、强度增长的要求；耐久性对低连通孔隙率的要求。外加剂是解决上述问题，改善混凝土性能，以满足

2、工程特殊要求的重要技术途径；现在有70～80％以上的混凝土使用了外加剂；外加剂的作用改善混凝土拌合物的和易性；加快或延缓凝结时间；控制强度增长；提高抗冻融、热开裂、碱－骨料膨胀、硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性；节约水泥用量，降低成本；减少放热速度，控制温升。(一)化学外加剂种类：按照组成有：有机质和无机质外加剂有机质——表面活性物质无机质——电解质盐类化合物按照功能有：改善和易性：减水剂、泵送剂、引气剂等；调节凝结时间：速凝剂、缓凝剂、早强剂等；减少塑性收缩：减缩剂、膨胀剂等；提高耐久性：引气剂、阻锈剂、防水剂等；其它：防冻剂、泡沫

3、剂、消泡剂等。混凝土外加剂的发展1885氯化钙(促凝剂)的专利1925水密性外加剂1930铝粉(发泡剂)1932萘磺酸甲醛缩合物(碱水剂)1938引气剂1938早强剂与缓凝剂1939木质磺酸盐(碱水剂)1950消泡剂1955冰点降低剂1960密胺树脂(碱水剂)1993聚丙烯酸(碱水剂)1997聚羧酸脂(碱水剂)1、减水剂WaterReducers减水剂——功能上能在和易性不变时，减少单位用水量；或在单位用水量不变时，能改善和易性；或二者都具备又不改变含气量的外加剂。组成特点：碳氢分子链上带有亲水性离子基团的表面活性物质。种类：减水效果普通

4、减水剂(也称塑化剂，Plasticiser)；高效减水剂(也称超塑化剂，Superplasticiser)。复合功能早强减水剂；缓凝减水剂；引气减水剂。1)减水剂的组成与分子结构特点减水剂都是表面活性剂，分子结构中含有亲水的离子基团和碳氢分子链，其中：离子基团是酸根离子或氨基，如：－SO3-、－COO-、－NH3+等；碳氢分子链，带有羟基，如：烷烃基、芳香烃基等。其结构如下图所示：阴离子基团碳氢链木质素磺酸盐的重复结构单元2)减水剂的物理化学特征可溶于水，能显著降低水的表面张力；能吸附在固体表面，并在固体表面定向排列，形成表面吸附分子层，

5、降低水－固界面张力。3)减水剂的作用效果通过湿润、润滑、分散、塑化等作用，能使水泥浆变稀、混凝土拌和流动性增大，从而，取得下列效果：在保持用水量不变的条件下，增大坍落度，改善和易性，使混凝土易于浇注、成型密实；在保持坍落度不变的条件下，减少用水量，降低水灰比(水胶比)，提高混凝土强度和抗渗性；在保持混凝土强度和和易性，在减少用水量的同时减少水泥用量。坍落度(inch)减水剂掺量(水泥质量的％)减水剂对混凝土拌合物坍落度的影响当水灰比一定时，混凝土拌合物的坍落度随着减水剂掺量的增加而增大水灰比减水剂掺量(水泥质量的％)减水剂掺量对水灰比的影

6、响当坍落度恒定时，新拌混凝土的水灰比随着减水剂掺量的增加而减小4)减水剂的作用机理当没有减水剂时，水泥加水后，不能获得均匀分散体系，由于下列原因而产生絮凝结构，使得部分拌合水包含其中，不能贡献给水泥浆的流动性：水具有高表面张力(氢键分子结构)水泥颗粒边、角和表面正负电荷间的相互吸力当减水剂加入到水泥浆中，吸附在水泥颗粒表面，离子基团朝向水，使水泥颗粒表面带有几毫伏的负电荷，引起水泥颗粒相互排斥，打破了絮凝结构，释放其包含的水，改善分散性——静电排斥作用；由于减水剂碳氢分子链上的极性基吸附水，形成吸附层包裹在水泥颗粒表面，产生空间位阻效应，

7、阻碍水泥颗粒的紧密接触，阻止絮凝结构的形成。加减水剂前的絮凝结构减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附加入减水剂后，絮凝结构被打破减水剂分散水泥的机理加减水剂前加减水剂后絮凝分散没加减水剂的水泥浆加减水剂后的水泥浆问题：试从水泥浆的组成与分散体结构，分析减水剂的作用机理？解答：1)由于水泥颗粒之间和水泥颗粒与水之间的的相互吸力，导致水泥颗粒在水中分散困难，水泥颗粒容易相互粘聚形成絮凝结构，有10~30%的拌和水被包含在其中，从而降低了水泥浆的流动性。2）当减水剂加入水泥浆中，减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，作定向排列，组成了单分子或多分子吸附层，使

8、水泥浆结构发生了的变化：水泥颗粒表面带相同电荷，相互间的静电斥力使水泥颗粒易于分散；减水剂分子链上的极性基团使水泥颗粒表面溶剂化层增厚，产生空间位阻，增加了水泥颗粒间的滑动能力，减少了粘滞性，