混凝土外加剂讲义分析课件

混凝土外加剂选讲王栋民北京 2005.12中 国 矿 业 大 学（北 京）混凝土外加剂选讲王栋民中 国 矿 业 大 学（北 京）1主要内容：n历史脉络n减水剂n缓凝剂n早强剂n引气剂促凝剂膨胀剂主要内容：促凝剂2前言n混凝土是迄今为止用量最大的人工材料，是建筑业的“粮食”2000年达 48亿立方米；n外加剂掺量低而对混凝土性能影响巨大，混凝土六大组分不可或缺的组分；n外加剂是现今商品混凝土中的“食盐”。前言混凝土是迄今为止用量最大的人工材料，是建筑业的“粮食”3n定义混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中，用以改善混凝土性能的物质，一般掺量不大于水泥质量的5。定义混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中，用以改善混凝土性能的4混凝土外加剂的历史沿革n蒙昧时代古罗马时代：牛血、牛油、牛奶和尿，火山灰 秦代（公元前221年）：修建万里长城时就曾用糯米汁 宋代（公元1170年）：建筑和州城时曾用到糯米石灰 明代：天工开物中记载用石灰1份加河砂2份，外加糯米、羊桃藤汁搅拌均匀制贮水池 混凝土外加剂的历史沿革蒙昧时代古罗马时代：牛血、牛油、牛5n近代：1885年，氯化钙作为硬化调凝剂；1895年，产生减水剂；1910年，减水剂得到工业化；1930s，美国应用了引气剂，并逐步得到推广；1935年，Master Builder，“普浊里”，木质素磺酸钙，1937年美国，第一个减水剂专利近代：1885年，氯化钙作为硬化调凝剂；1895年，6n现代 1950s我国引入前苏联松香皂化物，并得到一定应用。1962年年，服部健一等，萘磺酸盐甲醛缩合物。1964年日本花王石碱公司 对此进行销售。1963年年，联邦德国研制成功三聚氰胺甲醛缩聚物。1970s我国研制成功萘系减水剂。1980s末期，日本触媒研制成功聚羧酸系减水剂。现代 1950s我国引入前苏联松香皂化物，并得到一定应用。7混凝土减水剂什么是减水剂(Water Reducing Agent)？在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。能大幅度减少用水量的外加剂为高效减水剂(High Range Water Reducing Agent)，i.e.超塑化剂(Superplasticizer)混凝土减水剂什么是减水剂(Water Reducing Ag8n减水剂的作用a、同水灰比条件下增加混凝土的工作性，有利于施工；b、同工作性条件下增加混凝土的强度和耐久性；c、可以减少水泥用量，有利于环境保护；减水剂的作用a、同水灰比条件下增加混凝土的工作性，有利于9n减水剂的分类普通减水剂：木质素磺酸盐类（木钙、木钠、木镁）；腐殖酸类高效减水剂：-萘磺酸盐甲醛缩合物（萘系）；三聚氰胺甲醛缩合物（蜜胺系）；氨基磺酸盐类；脂肪族类；共聚羧酸类（最新）。减水剂的分类普通减水剂：木质素磺酸盐类（木钙、木钠、木10n各个减水剂的异同普通减水剂（木钙）：减水率小，58，掺量0.2%-0.3%引气量大，缓凝。高效减水剂：减水率1725，掺量0.7%-1.0%，几乎不引气不缓凝聚羧酸系：减水率30以上，掺量0.1%-0.3%,有引气作用，缓凝各个减水剂的异同11n合成1、木质素磺酸盐：原料来源于造纸废液其组成复杂。合成1、木质素磺酸盐：原料来源于造纸废液其组成复杂。122、-萘磺酸盐甲醛缩合物（1）磺化副反应：2、-萘磺酸盐甲醛缩合物（1）磺化13（2）水解（2）水解14（3）缩合（3）缩合15（4）中和（4）中和163、三聚氰胺类（1）单体的合成 3、三聚氰胺类（1）单体的合成 17（2）磺化（2）磺化18（3）缩合（3）缩合194、聚羧酸系4、聚羧酸系20n作用机理1、絮凝结构包裹水水泥颗粒水泥颗粒电性质的不均一不规则形状作用机理1、絮凝结构包裹水水泥颗粒水泥颗粒电性质的不212、吸附与分散吸附的原因：超塑化剂为阴离子表面活性剂，水化初期水泥颗粒多呈正电性质，易静电吸引；范德华力；有报道称，超塑化剂参与水化，形成产物，有机矿物相；2、吸附与分散22分散：大量释放出包裹水流动性得到大大改善分散：大量释放出包裹水23n减水剂的性能与评价1、减水率（GB8076-1997)是减水剂的最基本的性能，其优劣代表了减水剂的品质。现今多为2025，聚羧酸系可达3040。2、流动性保持能力(JC473-2001)是减水剂的基本性能，其优劣限制了减水剂的应用。减水剂的性能与评价1、减水率（GB8076-1997)24 3、含气量（GB8076-1997)影响混凝土的强度。含气量大则强度低。2-5%。4、凝结时间（GB8076-1997)影响工程的施工进度。凝结时间长则延长混凝土的拆模时间。3、含气量（GB8076-1997)影响混凝土的强度255、抗压强度比（GB8076-1997)影响混凝土材料的力学性能。6、泌水率比（GB8076-1997)影响混凝土均质性。5、抗压强度比（GB8076-1997)267、收缩率（GB8076-1997)影响混凝土的体积稳定性8、相对耐久性（GB8076-1997)对引气型减水剂设定。7、收缩率（GB8076-1997)279、钢筋锈蚀（GB8076-1997)钢筋混凝土耐久性。9、钢筋锈蚀（GB8076-1997)钢筋混凝土耐久性。28早强剂n定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂。n分类无机类：硫酸盐类，氯盐，亚硝酸盐类，碳酸盐类。有机类：醇类，有机胺类，小分子羧酸类。早强剂定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂。29n无机类1、氯化物主要：氯化钙（常用），氯化钠，氯化钾，氯化锂，氯化铁，氯化铝等。掺量：12.5%优点：价格低廉，性能好劣处：腐蚀钢筋，后期强度有所降低。无机类1、氯化物主要：氯化钙（常用），氯化钠，氯化钾，氯302、硫酸盐主要：硫酸钠（常用），硫酸钾，硫酸钙，硫酸镁，硫酸铁，硫代硫酸钠、明矾、硫酸铝等掺量：13优点：早期强度高，增加抗硫酸盐侵蚀能力劣处：后期强度有所下降2、硫酸盐主要：硫酸钠（常用），硫酸钾，硫酸钙，硫酸镁，硫313、有机类主要：甲酸、乙二醇、三乙醇胺、甲醇、尿素等。掺量：0.01%-1%优点：掺量低，早强效果明显。劣处：价格较高，后期强度有所下降。3、有机类主要：甲酸、乙二醇、三乙醇胺、甲醇、尿素等。掺32缓凝剂n定义延长混凝土凝结时间的外加剂。n分类糖类，多元醇及其衍生物，羟基羧酸类，无机盐类。缓凝剂定义延长混凝土凝结时间的外加剂。33n糖类主要品种：葡萄糖，蜜糖，蔗糖，己糖酸钙，庚糖等常用：葡萄糖酸钠。掺量：0.1%-0.3主要机理：羟基与羧基延缓了水泥的水化。糖类主要品种：葡萄糖，蜜糖，蔗糖，己糖酸钙，庚糖等常用34n多元醇类主要品种：甘油，聚乙烯醇，山梨醇，甘露醇等掺量：0.05%-0.2%极性基团的吸附使水化进程延缓。多元醇类主要品种：甘油，聚乙烯醇，山梨醇，甘露醇等掺量35n羟基羧酸类主要品种：柠檬酸（钠），葡萄糖酸（钠），酒石酸（钠），马来酸，水杨酸，苹果酸，琥珀酸。掺量：0.05%-0.2%主要机理：羟基与羧基吸附与晶核上，阻碍了结晶过程，延缓水化。羟基羧酸类主要品种：柠檬酸（钠），葡萄糖酸（钠），酒石酸36n无机类主要品种：磷酸盐，硼砂，氟硅酸钠等掺量：0.1%-2%主要机理：螯合钙离子，抑制CH的结晶。无机类主要品种：磷酸盐，硼砂，氟硅酸钠等掺量：0.1%-37引气剂n定义在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。n主要类型松香类（用量最广），烷基磺酸盐，木质素磺酸盐，脂肪酸盐，石油磺酸盐等引气剂定义在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封38n掺量较小水泥质量的0.003%-0.02%n影响因素水泥：碱含量大，则引气效果差；细掺料：砂：细砂引气量大好砂率：砂率高，引气量大石子：卵石比碎石引气量大掺量较小水泥质量的0.003%-0.02%39促凝剂n定义能使混凝土或砂浆迅速凝结硬化的外加剂。n用途：主要用于喷射混凝土或砂浆。促凝剂定义能使混凝土或砂浆迅速凝结硬化的外加剂。40n性能要求可使混凝土在35min内初凝，10min内终凝；较高的早期强度，后期强度不能降低太大；使混凝土具有一定粘度，防止混凝土喷射时回弹过大；尽量减小水灰比，防止收缩，提高混凝土抗渗性；对钢筋无锈蚀作用。性能要求可使混凝土在35min内初凝，10min内终凝；41n主要类型铝氧熟料（偏铝酸钠）碳酸盐生石灰；铝氧熟料（偏铝酸钠）明矾石水玻璃n掺量35主要类型铝氧熟料（偏铝酸钠）碳酸盐生石灰；铝氧熟料（42膨胀剂n定义能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。n用途配制补偿收缩混凝土、自应力混凝土以及防水。膨胀剂定义能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。43n主要类型（1）、硫铝酸盐类掺量：810，12%可配制自应力混凝土基本机理：生成钙矾石，产生膨胀。（2）、石灰类掺量：10左右基本机理：生石灰水化的体积膨胀主要类型（1）、硫铝酸盐类掺量：810，12%可44（3）、其它类型铁粉类：膨胀源为氧化铁。常用铁屑加氧化剂制成。氧化镁类：膨胀源为氧化镁。（3）、其它类型铁粉类：膨胀源为氧化铁。常用铁屑加氧化剂制45n对混凝土性能的影响水化争水，流动性有所减小；凝结时间提前；泌水率略低；含气量影响不大；限制条件下强度无明显不利情况；抗渗性得到提高；抗冻性得到改善。对混凝土性能的影响水化争水，流动性有所减小；凝结时间提前46参考文献n混凝土外加剂的原理与应用，陈建奎，中国计划出版社，1997n混凝土外加剂，熊大玉n混凝土外加剂应用基础，蒋亚清，化工出版社，2004参考文献混凝土外加剂的原理与应用，陈建奎，中国计划出版社，147