项目四任务二普通混凝土的组成材料（ 课件）- 《建筑材料》同步教学（西安科大版）

项目四 任务二 普通混凝土的组成材料 1 4.2.5 混凝土外加剂 　　1. 概述 　　混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的、用以改善混凝土性能的物质。一般情况下，掺入量不超过水泥质量的5%。 　　混凝土外加剂不包括生产水泥时所加入的混合材料、石膏和助磨剂，也不同于在混凝土拌制时掺入的掺和料。外加剂在混凝土中的掺量不多，但可显著改善混凝土拌和物的和易性，明显提高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，以及新型混凝土的发展，外加剂的出现导致了混凝土技术的第三次革命。 1 目前，外加剂在混凝土中的应用非常普遍，成为制备优良性能混凝土的必备条件，被称为混凝土第五组分。 　　外加剂按主要功能可分为以下四类： 　　(1) 改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，如减水剂、引气剂和泵送剂等。 　　(2) 调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 　　(3) 改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。 1 　　(4) 改善混凝土其他性能的外加剂，如加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂、碱―骨料反应抑制剂和道路抗折剂等。 　　本节着重介绍工程中常用的几种混凝土外加剂。 1 　　2. 减水剂 　　在混凝土组成材料种类和用量不变的情况下，若往混凝土中掺入减水剂，混凝土拌和物的流动性将显著提高。若要维持混凝土拌和物的流动性不变，则可减少混凝土的加水量。减水剂是指在混凝土拌和物坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂，是工程中应用最广泛的一种外加剂。 　　减水剂之所以能减水，是由于它是一种表面活性剂，其分子是由亲水基团和憎水基团两部分组成的，与其他物质接触时会定向排列。水泥加水拌和后， 1 由于颗粒之间分子凝聚力的作用，会形成絮凝结构，如图4-6(a)所示，将一部分拌和用水包裹在絮凝结构内，从而使混凝土拌和物的流动性降低。当水泥中加入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有相同的电荷，产生静电斥力，使水泥颗粒相互分开，絮凝结构解体，如图4-6(b)所示，释放出游离水，从而增大了混凝土拌和物的流动性。另外，减水剂还能在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，如图4-6(c)所示，这层水膜是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，从而使混凝土拌和物的流动性进一步提高。 1 　　 　　 图4-6 减水剂作用示意图 　　(a) 水泥浆絮凝结构；(b) 水泥颗粒表面产生电力斥力； (c) 水泥浆絮凝结构破坏而释放出来 1 　　1) 减水剂的作用 　　混凝土中加入减水剂后，可起到以下作用： 　　(1) 提高混凝土流动性。在混凝土原配比保持不变的情况下，掺加减水剂后可改变其新拌混凝土的稠度(增大坍落度或减小维勃稠度)，从而提高其流动性，且不影响混凝土的强度。 　　(2) 提高混凝土强度。在保持新拌混凝土流动性和水泥用量不变的条件下，掺加减水剂后可减少部分拌合用水量，降低混凝土的实际水灰比，从而提高其强度和耐久性。 1 　　(3) 节约水泥。在保持新拌混凝土流动性及硬化混凝土强度不变的条件下，可以在减少拌合用水量的同时，相应减少水泥用量(维持水灰比不变)，从而节省水泥并改善某些性能。 　　(4) 改善硬化混凝土的孔隙结构，增大密实度，从而提高其耐久性；有些减水剂还可以延缓新拌混凝土的凝结时间，降低其水化放热速度，满足大体积混凝土的要求。 1 　　另外，缓凝型减水剂可使水泥水化放热速度减慢，热峰出现推迟；引气型减水剂可提高混凝土抗渗性和抗冻性。 　　减水剂掺入混凝土的主要作用是减水，不同系列的减水剂的减水率差异较大，部分减水剂兼有早强、缓凝和引气等效果。减水剂品种繁多，根据化学成分可分为木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐植酸系；根据减水效果可将其分为普通减水剂和高效减水剂；根据对混凝土凝结时间的影响可将其分为标准型、早强型和缓凝型；根据是否在混凝土中引入空气可将其分为引气型和非引气型；根据外形可将其分为粉体型和液体型。 1 　　2) 减水剂的常用品种 　　(1) 木质素系减水剂。木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠(木钠)和木质素磺酸镁(木镁)之分，其中以木钙使用最多，并简称M剂。 　　M是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成的棕黄色粉状物。 　　M剂为普通减水剂，其适宜的掺量为0.2%～0.3%，减水率10%左右。M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝(1～3)h。 1 　　(2) 萘系减水剂。萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，为棕色粉末。 　　这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ｉ型、SN—2、AF等。 　　萘系减水剂的适宜掺量为0.5%～1.0%，其减水率较大，为10%～25%，增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温0℃以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。 1 　　(3) 树脂类减水剂。此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。 　　我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。SM适宜掺量为0.5%～2.0%，减水率达20%～27%。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d 强度提高一倍以上，7d强度即可达空白混凝土28d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能。 1 　　(4) 糖蜜类减水剂。糖蜜类减水剂为普通减水剂，它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中，国内产品粉状有TF、ST、3FG等，糊状有糖蜜。 　　糖蜜减水剂含糖较多，属非离子表面活性剂适宜掺量为0.2%～0.3%，减水率10%左右，故属缓凝减水剂。 1 　　3. 早强剂 　　1) 早强剂概述 　　早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂的主要功能是缩短混凝土施工养护期，加快施工进度，提高模板的周转率，其他的主要作用机理是加速水泥水化速度，加速水化产物的早期结晶和沉淀。早强剂的主要用途为有早强要求的混凝土工程及低温、负温施工混凝土、有防冻要求的混凝土、预制构件、蒸汽养护，等等。 1 　　2) 早强剂的常用品种 　　早强剂主要有氯盐、硫酸盐和有机胺三大类，但更多使用的是它们的复合早强剂。 　　(1) 氯化钙早强剂，其适宜掺量为0.5%～3%。由于氯对钢筋有腐蚀作用，故钢筋混凝土中其掺量应控制在1%以内。CaCl2早强剂能使混凝土3天强度提高50%～100%，7天强度提高20%～40%，但后期强度不一定提高，甚至可能低于基准混凝土。此外，氯盐类早强剂对混凝土耐久性有一定影响。此外，为消除CaCl2对钢筋的锈蚀作用，通常要求与阻锈剂亚硝酸钠复合使用。 1 　　(2) 硫酸盐类早强剂，其在建筑工程中最常用的为硫酸钠早强剂，适宜掺量为0.5%～2.0%，早强效果不及CaCl2。 　　对矿渣水泥混凝土早强效果较显著，但后期强度略有下降。硫酸钠早强剂在预应力混凝土结构中的掺量不得大于1%；潮湿环境中的钢筋混凝土结构中掺量不得大于1.5%；严格控制最大掺量，掺入过量会导致混凝土后期膨胀开裂，强度下降；混凝土表面会起“白霜”，影响外观和表面装饰。 1 　　(3) 有机胺类早强剂，其工程上最常用的为三乙醇胺。三乙醇胺的掺量极微，一般为水泥的0.02%～0.05%。虽然早强效果不及CaCl2，但后期强度不下降并略有提高，且无其他影响混凝土耐久性的不利作用，但掺量不宜超过0.1%，否则可能导致混凝土后期强度下降。掺用时，可将三乙醇胺先用水按一定比例稀释，便于准确计量。此外，为改善三乙醇胺的早强效果，通常与其他早强剂复合使用。 　　(4) 复合早强剂。为了克服单一早强剂存在的各种不足，发挥各自特点，通常将三乙醇胺、硫酸钠、氯化钙、氯化钠、石膏及其他外加剂复配组成复合早强剂效果大大改善，有时可产生超叠加作用。 1 感谢聆听 1 $$