化学外加剂与矿物外加剂系统讲座

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1、化学外加剂与矿物外加剂系统讲座主讲人：熊卫锋内容简介化学外加剂矿物外加剂化学灌浆材料聚合物混凝土混凝土外加剂（Concreteadmixture）是现代混凝土不可缺少的组分之一，是混凝土改性的一种重要方法和技术。掺少量的外加剂可以改善新拌混凝土的工作性能，提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性。外加剂的研究和应用促进了混凝土生产和施工工艺及新型混凝土品种的发展。化学外加剂的发展历程最早出现的混凝土外加剂是疏水剂和塑化剂，并于1910年成为工业产品。20世纪30年代，外加剂取得了较大的发展，代表是美国以松香树脂为原料生产的一种引气剂。50年代，木质素磺酸盐类表面活性剂出现，提高了混凝土的塑性，

2、开创了混凝土减水剂的新纪元。60年代，日本的服部健一等研制成功了萘磺酸甲醛缩合物。同时期，德国也研制成功了三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物。90年代初，由于商品混凝土的普及应用，日本又率先研制成功了反应性高分子化合物，较好地解决了大流动性混凝土坍落度经时损失大的问题。目前，国际上最先进的高性能减水剂是聚羧酸盐高效减水剂。21世纪混凝土外加剂的发展方向随着我国基础建设和城市改造的大规模发展，以及商品混凝土在中小城市以及县城的逐步推广，将有力推动混凝土外加剂的飞速发展。高效减水剂：目前用于重点工程和高速铁路的聚羧酸盐高效减水剂由于其独特的性能，将会逐渐被用于其它领域;低成本、复合化是目前萘系减水剂突破

3、其发展瓶颈的方向。复合外加剂其它外加剂外加剂的分类表面活性剂（0.05-0.5%）化学外加剂（胶凝材料用量1-4%）矿物外加剂（>15%）使用外加剂的主要目的1.改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能(1)不增加用水量而提高和易性或和易性相同的情况下减少用水量；(2)缩短或延长凝结时间；(3)减少或避免沉陷或产生微小裂纹；(4)改变泌水率或泌水量；(5)减小离析；(6)改善抗渗性和可泵性；2.改善硬化混凝土、砂浆和水泥浆的性能(1)延缓或减小水化热；(2)加速早期强度增长；(3)提高强度、耐久性和耐候性；(4)提高混凝土与钢筋的黏结力；(5)配制多孔混凝土；(6)阻止埋在混凝土中钢筋的锈蚀；(

4、7)配制彩色混凝土和砂浆；表面活性剂与化学外加剂混凝土外加剂多数是表面活性剂，表面活性剂的基本作用是降低分散体系中两相间的界面自由能，提高分散体系的稳定性。表面活性物质分子的特点是一端含有极性基团，另一断含有非极性基团。表面活性剂有：阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，两性型表面活性剂、非离子表面活性剂和高分子表面活性剂。表面能表面能是物质内部分子和表面分子能量之间的差值，可以通过以下公式表示：其中S表示界面面积，a表示界面张力。物质的本身具有趋于最小能量的性质能量的平衡要求表面能的减少值应等于在表面减小的过程中表面张力所作的功在混凝土中冰的形成化学外加剂引气剂减水剂调凝剂减缩剂引气剂引气

5、剂是一类用于在混凝土中引入微气泡的外加剂，引气剂的掺量通常在0.002-0.01%,使混凝土中的引气量达到3-5%,约在每方混凝土中引入5000亿～8000亿个小气泡。引气剂是一类表面活性剂，按照其分子结构可分为离子型和非离子型两大类。常用的引气剂有：松香皂、烷基磺酸盐和烷基苯磺酸盐、饱和和不饱和的脂肪酸钠、木质素磺酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、蛋白质水解物、皂角粉等。表面活性化合物是由长链的有机分子组成，链的一端为亲水端，另一端为疏水端。亲水端通常包含有一个或多个极性基团，如：-COO－,-SO42－,-NH3＋。在混凝土技术中，绝大多数的阴离子表面活性剂都含有非极性链，或者是含有几个极性基团

6、的链段，前者主要被用作引气剂，而后者则多数被用作减水剂。表面活性剂的分子会定向地吸附在空气—水和水泥—水的界面上，从而最终决定了表面活性剂在水泥—水的体系中，究竟是引气性能占主导地位还是塑化性能占主导地位。引气型表面活性剂的作用机理在空气—水界面上，引气剂分子可以定向排列，且使其极性端伸向水中，从而大大降低了界面张力，促成了气泡的形成，并能进一步阻止分散开的气泡重新结合。在固—液界面上，水泥的表面会存在一个定向力，使得极性基团被固定在水泥颗粒表面，而非极性基团定向地伸向水中，使水泥界面憎水，从而使空气能够代替水并且以气泡的形式保持与固体界面的接触。使用引气剂的优点提高混凝土的抗冻融循环性能

7、；改善混凝土的工作性降低泌水和离析的趋势使用引气剂的缺点造成强度损失（每增加1％的含气量会造成5％的强度损失）；造成渗透性增大；在超量加入的情况下还会导致凝结和硬化时间的延迟；引气剂的应用引气剂的主要作用是改善混凝土的和易性，减小泌水和离析以及提高抗冻性和耐久性，因此是最早广泛使用的外加剂之一在水工、港口、公路等混凝土工程中必须使用引气剂过去，由于我国对混凝土耐久性的认识不足，故引气剂没有被广泛使用。目前，为了克服引气剂