水泥外加剂常识

水泥和外加剂知识山西凯迪建材有限企业研发中心第一章水泥一、水泥的分类：硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，铁铝酸 盐水泥，硫酸盐水泥四大类。二、当前市场应用最宽泛的水泥是一般 PO ）硅酸盐 水泥，凡有硅酸盐水泥熟料加 0-5 的石灰石或粒化高炉 矿渣和适当石膏，磨细制成的水硬性胶凝资料称为硅酸盐 水泥。1、硅酸盐水泥 1）掺合料硅酸盐水泥包含一般水泥、矿渣水泥、 火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥。2）特种硅酸盐水泥包含中低热水泥、道路水泥、 抗硫酸盐水泥、白色水泥、快硬水泥。3）PI 型水泥：水泥熟料 +适当的石膏磨细PII 型水泥：水泥熟料 +5之内的石灰石或粒化高炉 矿渣 +适当石膏2、硅酸盐水泥的化学成分和矿物成分1 ）化学成分：氧化钙 CaO60-67%氧化硅 SiO 219-24%氧化铝 A1 2 O 3 4-7%氧化铁 Fe2 O3 2-5%2）有害成分：氧化镁 MgO5 三氧化硫 SO 3 过烧的石灰 CaO1 氧化钾和氧化钠为水泥的碱含量过烧的石灰 =Na2O（氧化钠+0.658 K 20 （氧化钾铁铝酸四钙的水化和c3a相像，在有石膏存在时，其 反响与c3a相像，生成三硫型铁铝酸钒藕单硫型铁铝酸钙, 此中还有氧化钙和氧化镁。第三章外加剂一、外加剂的定义混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入用以改变混 凝土性能的物质，往常状况下，混凝土外加剂掺入量不大 于水泥用量的5 %。二、常用外加剂的定义以下：1、一般减水剂：在混凝土坍落度基真相同的条件 下，能减少拌适用水量的外加剂。2、高效减水剂：在混凝土坍落度基真相同的条件 下，能大幅度减少拌适用水量的外加剂。3、缓凝剂：可延伸混凝土凝固时间的外加剂。4、早强剂：可加快混凝土初期强度的外加剂。5、引气剂：在搅拌混凝土过程中，能大批引入均 匀散布稳固而关闭的细吝啬泡的外加剂。6、防水剂：能降低混凝土在静水压力下浸透的外加 剂。7、膨胀剂：能使混凝土产生必定体积膨胀的外加剂。8、防冻剂：能使混凝土在负温硬化，并在规准时 间内达到能够强度的外加剂。9、泵送剂：能使混凝土拌合物泵送的外加剂。10、早强减水剂：兼有早强和减水功能的外加剂。11、缓凝减水剂：兼有缓凝和减水功能的外加剂。12、引气减水剂：兼有引气和减水功能的外加剂。13、矿物外加剂：指微细活性矿物外掺料，如硅灰、 粉煤灰和磨细矿渣微粉。三、按化学成份进行分类，外加剂能够分为两类：有 机和无机。减水剂是有机的表面活性剂1、表面活性剂：配成溶液后，能明显改变和降低液 气液固两相界面张力的物质，称为表面活性剂。2、表面活性剂分子构造为：少许时为定性排列：增水基亲水基量 多时：定向吸附定向吸附摆列使其有静电排挤、加快分别、乳化和引气作 用。3、表面活性剂又分为阳离F衣而活性剂（般淸性剂I- +O4、减水剂减水的釧离子表面活性剂非离子表而活件剂OOOOgOOOQ 5 = 8= 8 二 g %ocoooooo机理:水泥颗粒束縛水加减水剂后定向吸附排列为:泥浆絮构，释坏水凝结放水泥约束增添水润滑作用，增大流动性。木钙的亲水基和增水基喜爱汽液面吸附，所以它拥有 引气作用。而萘系的分子喜爱固液表面，所以不拥有引气 作用，但分别能力强。因此，加减水剂作用在于：a 在混凝土配合比不变的条件下，加减水剂可增添混 凝土拌合物流动性（坍落度 且不降低强度，使混凝土简单 成型和操作方便。b加减水剂保持混凝土拌合物流动性（坍落度 及W/C（水灰比 不变的状况下，可同时减水，又减少水泥 用量，进而节俭水泥，达到降低混凝土成本的目的。c 加减水剂，在保持混凝土拌合物流动性不变的状 况下，只减水不减水泥，则降低水灰比，进而提升混凝土 的密实性，提升强度和持久性。5、高效减水剂的分类当前国内市场主要有萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸 盐、聚羧酸系、古玛隆树脂系、密胺树脂系、甲基萘系 等。坍落度损失大小：甲基萘系 密胺树脂系萘系古玛 隆树脂系 氨基磺酸盐 聚羧酸系。引气大小的摆列：甲基萘系 古玛隆树脂系 密胺树 脂系 萘系 氨基磺酸盐。凝固时间快慢：密胺树脂系 萘系古玛隆树脂系氨 基磺酸盐。掺有高效减水剂的水泥浆中，高效减水剂的有机分子 链实质上在水泥微粒表面是体现各样吸附状态。不同的吸附态则是因高效减水剂分子链构造不同所致， 它直接影响在掺有该类减水剂混凝土的坍落度经时变化， A 、 B 所示是萘系和三聚氰胺吸附状态，呈棒状链，因此是 平直吸附，静态排挤作用弱，其结果是坍落度损失大，而氨 聚磺酸盐类高效减水剂在水泥微粒表面呈环状、引线状和齿 轮状梳子吸附，如 C 、D 使水泥微粒之间的静 电斥力呈立体的、交织纵横的，立体的静电斥力 zeta 电位经 时变化小，宏观表现为分别性更好，坍落度损失小，而多羧 基系接枝共聚物高效减水剂大分子在水泥微粒表面吸附状态 多体现齿状，这种减水剂不只拥有对水泥微粒极好的分别性 并且能保持坍落度经时变化很小。由于：其一是由于接枝共 聚物有很大批的羧基存在，拥有必定的整合能力，加之枝链 的立体静电力构成对粒子间聚合作用的阻挡；其二是在强碱 性介质比如水泥浆体中，接枝共聚链渐渐断裂开，开释出羧 酸分子，使上述第一效应不停得以重现；其三是接枝共聚物 的 zeta 电位绝对值比其余高效减水剂低，所以达到相同分别 成效时所需要的电荷总量也不如其余减水剂那样多，换句话 说，掺量相同时，接枝共聚物对水泥粒子的分别成效更好。6、高效减水剂对混凝土的影响 高效减水剂的使用大幅度降低混凝土拌适用水量， 降低水灰比，因此硬化后的混凝土孔隙率就较低。别的，高效减水剂对水泥的分别性能好，因此改变水泥水化程度 提升混凝土各个龄期的强度。但一年纪期或更长的抗压强 度则与不掺减水剂的空白混凝土相差不大。 能提升混凝土的抗折抗弯强度，但幅度小于抗压强 度的提升，特别是对高强混凝土时，此趋向更显然。 对中低强度混凝土来说，掺高效减水剂后混凝土静 力弹性模量有所提升，但 C60 以上高强度混凝土则极少提 升，并且强度越高，骨粒弹性模量的大小对混凝土弹性的 影响越明显。 对缩短的影响，关于减少用水量的混凝土，缩短值 小于不掺的空白混凝土，用于增添坍落度而改良和易性时 缩短值高于或相差于不掺的空白混凝土，但也不会超出技 术指标规定限值的1 X10-4 。 高效减水剂对混凝土徐变的影响与对缩短的影响规 律相同，不过当掺高效减水剂而不节俭水泥，抗压强度明 显提升时徐变明显减小。 关于抗冻融性的影响。非引气性高效减水剂关于混 凝土抗冻融性有所提升，引气性高效减水剂关于混凝土抗 冻融性大大提升。 抗渗性提升：掺减水剂混凝土抗渗性大大高于不掺 的空白混凝土。 抗碳化性提升：对钢筋不会造成锈蚀危害，只需掺入减水剂，就能使密实度提升，因此对防备混凝土中性化 （或称碳化损坏 有益处。四、缓凝剂 缓凝剂缓和凝减水剂老是与热天施工的混凝土或大 体积混凝土、泵送混凝土联系在一同。这不不过是由于它 延缓了水泥浆的凝固时间，并且能够延缓和降低水泥水化 的放热速度和热量，进而使混凝土防止了温度应力引起的 裂痕，更多时是用缓凝剂和高效减水剂复合以控制坍落度 损失过快。缓凝剂的特色：各样缓凝剂缓和凝减水剂主假如延 缓、克制 C3A 矿物和 C3 S 矿物组合的水化，对 C2 S 影响 相对小得多，因此不影响对水泥浆中长久水化和长龄期强 度增添。缓凝剂主要有：糖类及碳水化合物、葡萄糖、糖蜜、 蔗糖及糖酸钙等。1、多元醇及衍生物，多元醇，胺基衍生物，纤维 素，纤维素醚。多元醇系产品型号好多，有早强性，标准型，引气 型，超凝型缓和凝型。多元醇缓凝剂拥有减水增强的作 用。多元醇及其衍生物：酮酯的缓凝性较稳固，不随使用 环境温度而改变。此中三元醇作用强，丙三醇 （甘油 可使 水泥水化完整停止，用于混凝土缓凝剂的还有木糖醇、阿 糖醇、山梨醇和甘露醇等。2、羟基羧酸类：酒石酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸 钾钠、水杨酸、醋酸。羟基羧酸盐是有机缓凝剂，也是最常用的缓凝剂，特 别是超低掺量使用，与促凝剂或速凝剂复合以起调凝控制 坍落度损失的作用，但高气温环境中缓凝成效降低，主假 如减少了对水泥熟料矿物 C3A 的水化克制，这是一个显然 的弊端。最常用的柠檬酸在混凝土中的掺量一般为，掺量为0.05 时，混凝土 28 天的强度仍有提升， 持续增大掺量会影响强度，加入柠檬酸能改良混凝土的抗 冻性。酒石酸及酒石酸钾钠两者均对水泥有激烈的缓凝作 用，用量不超出水泥用量的，此掺量范围延缓混凝土 7 天之内的强度，但能促使后期强度提升。3、无机盐类：硼酸盐、磷酸盐、氧硅酸钠、亚硫酸 钠、硫酸亚铁、钾盐等。无机盐类缓凝剂品种好多，首推磷酸盐和偏磷酸盐， 在磷酸盐中，相同掺量下，焦磷酸钠 三聚磷酸盐 多聚 磷酸盐。偏磷酸钠的缓凝作用同聚磷酸盐相同激烈，需要超缓凝时，更多项选择用焦磷酸钠，而不是聚磷酸钠，聚磷酸钠主 要为三聚磷酸钠，但常常含少许磷酸盐，白色粉末或粒状 固体，成效优于磷酸三钠。4、糖密性减水剂：又称糖钙，此中有30 的复原糖， 10-15 的胶体物质， 1-2 的钙镁盐类， PH 为 6-7， 掺量在，初凝延伸 1-6 小时，终凝延伸 3-1 3 小时。低聚 糖减水剂 （缓凝性 ：低聚糖是纤维素、糊精等多糖类物质水 解的中间产物，是一种近于黑色的水溶性黏稠液体，干燥粉 碎后的固体粉末呈棕色，属于多元醇缓凝减水剂。在糖类缓凝剂中，常用葡萄糖和食用白糖，但不同掺 量环境温度越低，缓凝成效越强，所以一定不停调整掺量 以切合施工使用需要。5、木钙缓凝减水剂掺量为 ，一般减水率为10 左右，初凝和终凝 可延伸3 个小时，掺量超出0.5 ，坍落度增添幅度较小，缓凝时间大大变长，会影 响混凝土的 2 8 天强度。缓凝剂和其余外加剂，特别早强型外加剂存在相容 性。外加剂复合使用前应先行实验。缓凝减水剂 （木钙糖钙 和多元醇类缓凝剂有时会惹起 混凝土急凝现象，所以要注意进行水泥适应性实验，合格 后方可使用，若实验结果使水泥假凝，能够试用，先加水拌和混凝土稍长 (1.5-2min 后再加入缓凝减水剂的举措， 常常能够防止假凝的发生。关于假凝的水泥可用羟基羧酸盐类缓凝剂。五、早强剂，外加剂能加快混凝土初期强度，并对后 期强度无明显影响的外加剂，主要有：氯盐类和硫酸盐 类。1、氯盐类：氯化钾、氯化钠、氯化铵、氯化钙、氯 化锌、氯化锡、氯化铁、氯化铝，往常多用氯化钙，其效 果好，成本低，但对钢筋有锈蚀作用。六水三氯化铝，激烈促凝，但长久强度偏低，故多和 三已醇胺使用，作防水剂，能够提升混凝土密实性。2、硫酸盐和硫化硫酸盐早强有：元明粉、芒硝、 硫酸钙 (石膏 硫酸铝、硫化硫酸钠、硫化硫酸钙。硫酸钠在水泥硬化时，能较快的与水泥浆中 Ca(OH 2反响，生成CaSO4和NaOH，而后和C3A反响硫铝酸盐 而获取高的初期强度，原由是反响生成的微晶CaSO4 7H2O,比水泥中的石膏粉细而活性高。硫酸钠早 强剂不锈蚀钢筋，且在矿渣水泥混凝土中有抗硫酸性，掺 量为，蒸养时，控制在1 之内为宜，由于在蒸养过程中，硫酸钠影响水泥石构造，进而降低耐腐化性。硫酸钙 (石膏 加入混凝土略有缓凝，在相同掺量时， 不如硫酸钠的早强作用高，但仍有显然的早强作用，石膏在混凝土中的最正确掺量随水泥碱含量和C3A 含量而变化。现时能获取最正确早强增添和最小干缩值，超出最正确掺 量到降低强度和体积膨胀。六、引气剂：在拌合物拌合过程能引入大批均匀散布 的稳固而又关闭的细吝啬泡的外加剂，称为引气剂。用于 抗渗、抗冻混凝土项目，品种分松香聚合物、松香酯皂、 801 引气剂、皂角 S T 引气剂。引气剂抗渗抗冻的机理：引气剂也是一种表面活性 剂，引气剂是定向吸附在气一液界面的稳固气泡。关闭气泡的作用： A 、在混凝土拌合物中起润滑作用；B、硬化后关闭毛细孔隙，拥塞张口孔隙而提升抗渗性， 当张口孔隙的水结冰时，膨胀产生挤压力，张口孔隙邻近 气泡可被压缩而除去膨胀挤压力，进而提升抗冻性；C、 引气剂降低强度。D、引气剂的掺量以达到适合含肚量来 控制。粗集材Dmm（石子 最大粒径含肚量的控制20mm5.5% 0.5%40mm4.5% 0.5%80mm3.5% 0.5%120mm 3.0% 0.5%七、膨胀剂 混凝土膨胀剂是与水泥和水拌合后，经水化反响生成钙钒石，或氢氧化钙使混凝土产生膨胀的外加剂。它的特色是：在有预应力的约束下，这种膨胀转变为 压应力，减少或除去混凝土干缩和凝缩时的体积减小，从 而改良混凝土质量。生成的钙钒石等晶体，拥有充填、拥 塞混凝土毛细孔隙的作用，提升混凝土的抗渗能力。它的主要品种有：硫铝酸钙类膨胀剂：明矶石膨胀 剂、 UEA 膨胀剂、 AEA 膨胀剂，是以水化硫铝酸钙即钙 钒石为膨胀源或主要膨胀源；氧化钙类膨胀剂：指与水 泥和水拌合后生成氢氧化钙的膨胀剂，膨胀源以氢氧化 钙为主，也称cea膨胀剂；复合混凝土膨胀剂是指硫铝酸钙或氧化钙类膨胀剂，分别与混凝土化学外加剂复合 的，兼有混凝土膨胀剂与混凝土外加剂性能的混凝土膨胀剂，混凝土复合膨胀剂的品种好多，绝大部分是与缓凝剂 复合，以减少坍落度经时损失，有益于商品混凝土的远距 离运输和泵送。第四章外加剂的最正确掺量和外加剂与水泥的相容性问题一、掺量 混凝土中外加剂的用量固然很小，但却显然的影响混 凝土的性能 （如和易性、强度、凝固时间等 及经济指标 特别是掺缓凝剂减水剂、引气剂时，掺量少，不显然，而 一旦超掺量使用就使浇筑的混凝土不凝固硬化或严重降低 强度造成项目事故。1、外加剂的掺量应按以混凝土中胶凝资料 （水泥 +掺合 料 总量百分比表示。2、外加剂的适合掺量确立，比如减水剂掺量较小 时，混凝土拌合物的流动性增添得极少，掺量过多时，流 动度其实不可正比增添，只有在一个狭窄得最正确掺量范围内 减水剂量稍一增添，拌合物的流动性才有明显提升，适合 掺量范围即为上涨段转入上缓和时，一定经过混凝土试 配，确立外加剂的合理掺量，即技术经济最适合的外加剂 最正确掺量。不同种类的外加剂的掺量有必定规律，无机盐早强剂 掺量为 1-2 ，有机缓凝剂为，引气剂为，一般减水剂 膨胀剂的掺量为 8-12 ， 高效减水剂。同一种外加剂用于不同混凝土时，掺量 也不尽相同，如：高效减水剂用于蒸养混凝土 时，掺量为，用于一般混凝土为 0.5 ，用于流态混凝土 为 0.75 ，用于高强混凝土为 1 ，硫酸钠早强 剂用于蒸养混凝土时，掺量为 1.0 ，掺量超出 2，蒸养后 体积膨胀，强度降低，后掺法不只使超塑化剂掺量减小，并 且对其余外加剂也有相同成效。3、影响外加剂掺量的要素许多，有外加剂品种，还 有水泥品种、细度、矿物构成，混淆材等。如对矿渣水泥， 高效减水剂掺量小于一般硅酸盐水泥，比表面积大，C3A 含量高的水泥高效减水剂应掺量增添，所以能够以为决定外加剂掺量的要素以下：外加剂的品种，外加剂 的应用范围，水泥品种活性，比表面积、矿物构成及混 合材，外加剂的复合方式（成份和比率 ，外加剂掺入 方式 （同搅合后掺 。二、外加剂与水泥的相容性问题每一种外加剂都有它的功能，掺加这种外加剂，能够对混凝土某一方面或某几方面的性能进行改良，所以，能够这样理解，混凝土外加剂与水泥的适应性与不适应性的观点，掺加到混凝土中的外加剂能使混凝土达到最正确成效，而掺量较小，该水泥与这种外加剂是适应的，相反， 假如不可以产生应有成效，则为不适应。当前来说，几乎全部品种的外加剂与水泥间都存在适 应性问题，不过减水剂使用最广泛，并且与水泥不适合时， 能比较直观迅速的反响出来，如流动性差，减水率低，或 拌合物板结发热，流动度损失过快等现象。水泥与外加剂相容性问题，是一个盘根错节，而项目 中又难以防止的实质问题，包含了水泥、外加剂、环境条 件等几个方面。三、减水剂自己性能关于塑化成效的影响就萘系高效减水剂自己的特征来讲，影响其对水塑像 化成效的要素有磺化度，均匀分子量，分子量散布以及聚合度，聚合性质等 （直链、支链 ，此外，外加剂的状态 （粉状或液态 也影响其塑化作用，详细状况以下：1、萘系减水剂在合成时的磺化越完整，则转为带有磺酸基磺化物的萘环越多，该减水剂的分别作用也越强，假如 磺化过程因温度、时间、水解过程，控制不好，磺化产物中， B 萘磺酸所占比率少，而大批的是多萘磺酸和a 一萘磺酸，不单会影响到产质量量，也会影响到水泥 与高效减水剂的适应性。2、萘系减水剂分子量的大小，萘系减水剂的核体数 （亦称聚合度 多少直接影响其对水泥的分别成效，其最正 确聚合度为 713。3、均衡离子，萘系减水剂存在起中和作用的均衡离子， 有Na+、Ca2+、Mg 2+、NH+等，均衡离子不同，其分 散成效和适应性也会有差别。4、萘系减水剂的状态也会影响水泥的塑化成效，如 液态比固体的成效好。四、水泥的物理一化学性能对外加剂的影响1、水泥的矿物构成。水泥中四大主要矿物构成成份 C3 S、 C2S、 C3A 、 C4AF 对减水剂的吸附能力是不相同的， 其吸附次序为：C3AC 4AFC3SC2S，而铝酸盐矿物对高 效减水剂的吸附能力大于硅酸盐矿物，也表示在掺量相同时 C3A 、 C4AF 含量较高的水泥浆体中，减水剂的分别成效差。2、水泥调凝剂石膏的形态，石膏控制硅酸盐水泥 的凝固时间及硬化速度。从化学反应来说，水泥中的 c3a矿物的水化速度非 常快，无硫酸钙存在时，c3a特别快的水化，生成铝酸钙 水化物。2C A+2H O CAH+C AH3223有硫酸钙时，形成了钙钒石水化产物CAH+CaSO 4 2 H2OAFt .所以，水泥中硫酸盐的数目及其溶解度很重要，这就与 水泥的石膏形态相关，不同形态石膏的溶解度不相同，假如 为半水石膏或无水石膏（硬石膏 作为调凝剂，在对水泥标 准进行产品查验时，与二水石膏差别不大，可是，掺外加剂 时，却有显然的塑化，成效不同，特别是半水石膏和无水石膏，碰到木钙糖钙时，则会产生严重的不适应， 不单得不到预期的减水成效，并且常常会惹起流动度损失 过快，甚至异样凝固。3、水泥中的混淆材。当前我国80 %以上的水泥都掺加 必定量的混淆材，如火山灰、粉煤灰、矿渣和煤矸石等，由 于混淆材的品种、性质和掺量不同，对外加剂吸附程度大小 不一，所以减水剂作用成效也不同，混淆材对减水剂吸附摆 列次序以下：矿渣 粉煤灰 火山灰 煤矸石4、水泥细度。在掺减水剂的水泥浆体中，水泥颗粒 越细意味着其表面积越大，则对减水剂的吸附量越大，对 细度较大的水泥，其塑化成效差一些，此刻所生产水泥的 厂家，为了追求水泥的初期强度，常常提升水泥的细度， 关于这种水泥，一定增添减水剂的掺量。5、水泥的碱含量。水泥的碱含量增高，减水剂的塑 化成效变差，混凝土的凝固时间缩短，坍落度损失大。6、水泥的陈放时间和温度。水泥陈放时间越短， 水泥对减水剂成效越差。五、混凝士拌合物的性能 混凝土拌合物自己的性能参数，即 WB( 水胶比 骨材 的种类和级配也将影响到高效减水剂对水泥的分别效 果，低水灰比使高效减水剂和水泥的相溶性问题更突出。六、改良减水剂与水泥的适应性举措混凝土的性能，不单取决于水泥的性能，也取决于外 加剂的性能，更取决于两者的适应性，适应性好，才能配 制出性能优秀、施工方便的混凝土，所以，外加剂和水泥 生产厂家都一定采纳必需的举措，减少或防止不适应现象 发生。1、重视控制水泥中铝酸三钙的含量和细度以及含碱量；2、增强磨机内物料温度挡制，防备石膏脱水；3、选择适合的水泥品种，特别在使用缓凝剂的时 候，应随时调整掺量或用两种或两种以上的缓凝剂复合使 用；4、改变外加剂的掺加方法和品种；5、使用反响性高分子化合物，该化合物在碱性条件 下迟缓反响，进而使坍落度经时损失减少，以改良混凝土 的工作性。总之，减水剂与水泥的适应性是一个特别复杂的问 题，当前还不可以完整从理论上来解说这一现象，项目碰到 问题，还一定用实验的方法试试着去解决。