新型建筑材料外加剂定义分类以和工程应用.doc

新型建筑材料作业外加剂一、外加剂定义 混凝土外加剂是一种除水泥、砂、石与水之外在混凝土拌制之前或拌制过程中以控制量加入的、用于使混凝土能产生所希望的变化的物质。 2、 分类 混凝土外加剂按其成分可分为两类 1、化学外加剂是混凝土拌制之前或拌制过程中加入的、使混凝土性能产生所希望变化的化学物质其掺量一般较小。 2、矿物外加剂是在混凝土拌制之前或拌制过程中以控制量加入的、具有一定细度与活性、用于改善新拌与硬化混凝土性能特别是混凝土耐久性的某些矿物类物质。其掺量一般较大。三、混凝土外加剂按其主要使用功能分为四类 1、 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂包括各种减水剂与泵送剂等 2、 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂包括缓凝剂、促凝剂及速凝剂等 3、 改善混凝土耐久性的外加剂包括引气剂、防水剂、阻锈剂等。 4、 改善混凝土其它性能的外加剂包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。四、命名及作用 1、 普通减水剂 在混凝土坍落度基本相同的条件下能减少拌与用水量的外加 剂。2、 早强剂 加速混凝土早期强度发展的外加剂。3、 缓凝剂 延长混凝土凝结时间的外加剂。 4、 促凝剂 能缩短拌合物由塑性到坚硬状态过渡时间的外加剂5、 引气剂 在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭微小气泡且能保留 在硬化混凝土中的外加剂。6、 高效减水剂 在混凝土坍落度基本相同的条件下能大幅度减少拌合用水量的外加剂。 7、 缓凝高效减水剂 兼有缓凝与大幅度减少拌合用水量的外加剂。 8、 早强减水剂 兼有早强与减水功能的外加剂。 9、 缓凝减水剂 兼有缓凝与减水功能的外加剂。 10、 引气减水剂 兼有引气与减水功能的外加剂。 11、 防水剂 能提高水泥砂浆、混凝土在静水压力下抗渗性能的外加剂。 12、 阻锈剂 能抑制或减轻混凝土中的钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂13、 加气剂 混凝土制备过程中因发生化学反应放出气体而使混凝土中形成大量气孔的外加剂。 14、 膨胀剂 在混凝土硬化过程中因化学作用能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。 15、 防冻剂 能使混凝土在负温下硬化并在规定的时间内达到临界强度的外加剂。 16、 着色剂 能制备具有稳定色彩混凝土的外加剂。 17、 速凝剂 能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。18、 泵送剂 能改善混凝土泵送性能的外加剂。 19、 保水剂 因降低泌水而减少混凝土或砂浆失水的外加剂。 20、 絮凝剂 赋予混凝土粘稠性在水中施工时抗水泥与集料分离的外加剂。21、 增稠剂 提高混凝土粘度的外加剂。 22、 减缩剂 减少混凝土早期与后期收缩的外加剂。23、 保塑剂 在一定时间内减少混凝土坍落度损失的外加剂。24、 磨细矿渣 粒状高炉矿渣经干燥粉磨等工艺达到规定细度的产品粉磨时可添加适量的石膏与水泥粉磨用工艺外加剂25、 硅灰 在冶炼硅铁合金或工业硅时通过烟道排出的硅蒸汽氧化后经收尘器收集到的以无定型二氧化硅为主要成分的产品。26、 磨细粉煤灰 干燥的粉煤灰经磨细达到规定细度的产品粉磨时可添加适量的水泥粉磨用工艺外加剂。 27、 磨细天然沸石 以一定品位纯度的天然沸石为原料经粉磨至规定细度的产品。粉磨时可添加适量的水泥粉磨用工艺外加剂。 五、外加剂的作用机理与特性 混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中广泛使用的一种建筑材料。随着科学技术的发展，施工中对混凝土的性能提出了新的要求，如何满足这些要求有多种途径，而表面活性剂等化学外加剂在混凝土中的使用是一种效果显著与经济的方法。 在国外，添加外加剂的商品混凝土已占混凝土使用量的以上，而我国还不到，差距很大。由于混凝土外加剂的使用可以减少水泥的用量，提高混凝土的性能，因此被人们誉为朝阳工业。 可以预测，由于技术与社会经济的推动力，将会继续扩大混凝土外加剂的普遍使用。、 减水剂减水剂亦称分散剂是指在保证混凝土工作性能的情况下能减少混凝土拌合物用水量的化学外加剂。常用的减水剂均属于表面活性剂。当水泥加水后，由于水泥颗粒在水中的热运动，颗粒会聚集在一起而形成絮凝状结构，这种絮凝状结构内部包裹着一部分拌合水，使混凝土拌合物的流动性降低。当水泥浆中加人表面活性剂后，由于表面活性剂渗人水泥颗粒表面并做定向排列（憎水基指向水泥颗粒，亲水基指向水），使水泥颗粒表面带有相同电荷，水泥颗粒间产生电斥力，这种电斥力远大于颗粒间分子引力，使水泥颗粒形成的絮凝状结构被拆散，结构中包裹的水释放出来，从而增加了拌合物的流动性。由于表面活性剂亲水基的作用还会使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，阻止泥颗粒间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用，改善拌合物的流动性。 随着建筑技术及施工技术的发展，近年来高强混凝土及大流动度混凝土、商品混凝土发展很快，而这些混凝土都是必须掺用高效减水剂或具有高效减水剂成分的复合减水剂，其它如蒸养、高耐久性、高抗渗、桥梁、轨枕等混凝土也必须掺加高效减水剂。高效减水剂的常用品种，按原料分为下列几类： 以萘为原料的奈磺酸钠甲醛缩合物； 以二聚氰胺为原料的磺化二聚氰胺甲醛树脂； 以葸油为原料的聚次甲基萘磺酸钠； 以甲基萘为原料的氧茚树脂磺酸钠； 以栲胶为原料的高效减水剂；高效减水剂的特性：在保证混凝土工作性及水泥用量不变条件下，可大幅度减少用水量（减水率大于），制备早强、高强混凝土；在保持混凝土用水量及水泥用量不变条件下，可增大混凝土流动性，制备大流动性混凝土。、引气剂引气剂是指在混凝土搅拌过程中，能引人大量分布均匀的微小气泡，减少混凝土拌合物泌水、离析，改善与易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻性、耐久性的外加剂。引气剂一般也是表面活性剂，与减水剂不同的是它的界面活性作用发生在气液界面上，当搅拌混凝土时，会混入一些空气，掺人的引气剂溶于水中被吸附在气液界面上，形成大量的微小气泡，由于引气剂降低表面张力对液膜产生的保护作用使液膜比较牢固，因而微小气泡能够稳定存在。气泡的直径一般在至左右，这些气泡在混凝土拌合物中均匀分散，互不连通，可起到类似滚珠轴承的作用，并能减小水泥颗粒间摩擦阻力，使混凝土拌合物流动性大大提高。若使流动性不变，则可减少水量左右，从而提高混凝土强度，混凝土硬化后，由于气泡隔断了混凝土中的毛细管渗水通道，改善了混凝土的孔隙特征，可显著提高混凝土的抗渗性与抗冻性，从而提高混凝土的耐久性。引入的空气量为混凝土容积的为宜，过多时会使混凝土强度下降，过少时则不能获得预期的效果。引气剂的常用品种，按化学成分分为：） 松香树脂类：松香热聚物，为型引气制；松香皂，如微沫剂；） 烷基苯磺酸盐类：烷基苯磺酸钠（），烷基磺酸盐（）；） 脂肪醇类：脂肪醇硫酸钠（），高级脂肪醇衍生物；） 非离子型表面活性剂：烷基酚环氧乙烷缩合物（）。引气剂的特性：改善混凝土拌合物的工作性，减少混凝土泌水离析，提高硬化混凝土的抗冻融性。、 早强剂 早强剂是指为促进混凝土早期强度发展而添加的化学物质。它具有使混凝土加速凝结、硬化的功能，一般对混凝土后期强度无显著影响，常用于要求早拆模的工程、抢修工程与冬季施工，早强剂的作用机理在于能加快水泥水化反应速度，加快水泥水化产物的产生，或能与水化产物反应生成不溶性盐类，形成坚硬骨架而使早期强度提高。早强剂的常用品种有：（） 无机早强剂类：可分为氯化物系如氯化钠、氯化钙、氯化铁、氯化铝等，硫酸盐系如硫酸钠，硫代硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝钾此外还有亚硝酸钠、硫酸铝以及铬酸盐等（） 有机早强剂类：它们是一些有机物质，常用的有三乙醇胺、三异丙醇胺、乙酸钠、甲酸钙等。（） 复合早强剂：即无机、有机早强剂复合，或早强剂与其它外加剂复合使用，一般比单组分作用更有效，工程中往往采用复合早强剂。目前越来越倾向用早强减水剂，这样不但有早强剂促进水泥水化与早强作用，又有减水剂减水提高混凝土密实度的作用，所以效果更显著。早强剂的特性：缩短混凝土的蒸养时间；加速自然养护混凝土的硬化，提高早期强度。、缓凝剂 缓凝剂是减缓水泥水化速度，从而延长混凝土的凝结时间，并且不降低混凝土最终强度的外加剂。缓凝剂大多也是表面活性物质，因为吸附于水泥颗粒表面而使水泥水化反应减慢，从而达到缓凝效果。缓凝剂的常用品种，按化学成分分为：（） 糖类与碳水化合物，如糖蜜；（） 木质素磺酸盐类，如木钙；（） 羟基羧酸及其盐类，如酒石酸，柠檬酸、葡萄糖酸，水杨酸等；（） 无机盐类，如磷酸盐、锌盐、硼酸盐等。缓凝剂的特性：缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热与增强作用，对钢筋无锈蚀作用，一般掺量较少，对水泥品种适应性十分明显，不同水泥品种缓凝效果不相同，使用前应试拌检测。、 防冻剂 防冻剂是指在规定负温下，能显著降低混凝土的液相冰点，使混凝土液相不结冰或部分冻结，保证水泥的水化作用，并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。其作用机理是利用盐类电解质溶在水中可引起水的冰点下降（一般低于），其冰点下降的幅度在一定范围内与盐类电解质的浓度呈正比关系。防冻剂的常用种类，按有无氯盐分为：） 氯盐类：用氯盐或以氯盐为主与其它减水剂、早强剂、引气剂复合的外加剂；） 氯盐阻锈类：氯盐与阻锈剂（亚硝酸钠）复合的外加剂或以此为主与减水剂、早强剂、引气剂复合并对混凝土中钢筋不产生锈蚀的外加剂；） 无氯盐类：以亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、乙酸盐或尿素为主与无氯减水剂、早强剂、引气剂等复合并对混凝土中钢筋不产生锈蚀的外加剂。防冻剂的特性：防冻剂的主要功能是使混凝土在负温下能不断水化硬化并增加强度。、 发泡剂 所谓发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂与物理发泡剂与表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳与氮气等气体，并在聚合物组成中形成细孔的化合物；物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化，即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的；发泡剂均具有较高的表面活性，能有效降低液体的表面张力，并在液膜表面双电子层排列而包围空气，形成气泡，再由单个气泡组成泡沫。有机发泡剂主要有以下几类：1 偶氮化合物；2 磺酰肼类化合物3 亚硝基化合物。无机发泡剂主要有以下类别：碳酸盐：一种无机发泡剂，使用较多的主要是碳酸钙、碳酸镁、碳酸氢钠。其中碳酸氢钠是白色粉末，比重2.16。分解温度约为100-140，并放出部分CO2，到270时失去全部CO2。溶于水而不溶于醇。水玻璃：即硅酸钠，与玻璃粉料混合并加热到850左右时，与玻璃反应并放出大量气体，同时能加强材料抗压与抗拉强度，主要作为制备泡沫玻璃的发泡剂使用。碳化硅：当前泡沫玻璃工业生产中所使用的主要发泡剂，800-900烧结时放出大量气体。碳黑：也是一种非常好用的发泡剂，加热放出CO2，发泡效果好，但缺点是价格较高。 6、 外加剂在工程上的应用商品混凝土 商品混凝土中应用外加剂的目的是克服混凝土运输途中坍落度损失、节约水泥及满足特种要求如可泵性、早强及降低水泥初期水化热等。 商品混凝土中主要应用减水剂冬期施工时用早强减水剂少数单位应用高效减水剂。如宝钢一期工程共用商品混凝土216万m3使用普通减水剂1400t节约水泥4.8万t节约资金140万元。上海市建工局商品混凝土供应站年综合供应能力50万m3截至1986年底在130万m3混凝土掺普通减水剂1145t、3F早强减水剂283t节约水泥3万余吨。常州商品混凝土站使用普通减水剂之前水泥用量超过定额5%使用普通减水剂后比定额低5%。泵送混凝土 采用泵送工艺一昼夜可浇筑几千立方米混凝土。具有施工速度快、劳力省、工效高、费用低的特点。目前在一些中心城市发展较快泵送混凝土中应用外加剂的主要目的是提高混凝土的可泵性及确保混凝土的质量.泵送混凝土中应用的外加剂主要是泵送剂当混凝土标号较高时应用AF、FFT、FDN等高效减水剂。如南京金陵饭店是我国高层建筑中第一个使用泵送混凝土的工程泵送垂直高度112m3水平泵送距离114m3共浇筑混凝土1800m3。工程应用表明以泵送剂配制的混凝土可泵送性良好具有一定的缓凝性夏季施工更为有利成本比用高效减水剂低2至3倍。宝钢一期工程是我国大规模应用泵送混凝土的工程如一号高炉基础6200m3混凝土转炉基础7000余m3混凝土不到30h就浇筑完毕平均劳动率为16.5m3/工日。施工中应用泵送剂满足了可泵送性及降低水泥初期水化热要求。 北京中日友谊医院地下工程、深圳国际商业大厦泵送混凝土分别使用了AF、FFT减水剂。防水混凝土 应用外加剂是提高混凝土抗渗性的有效措施。所用的外加剂有引气剂、引气减水剂、膨胀剂、三乙醇胺及氯化铁防水剂。例如 马钢选矿厂2号泵房防水混凝土配合比为水泥:砂:石=1:19:3.5掺入水泥质量1/万的引气剂使用多年泵房内部干燥。 上海铁合金厂机修工段地下防水混凝土采用引气剂广州白鹅潭宾馆地下室施工中应用防水剂均取得了较好效果 。安徽省屋面防水中推广应用明矾石膨胀剂。主要作法有现浇混凝土防水屋面预制混凝土屋面上铺设一层厚4cm的明矾石膨胀混凝土中间双向配制直径4mm的冷拔丝间距150200mm构件自防水即在预制屋面板中掺加明矾石膨胀剂板缝处浇灌防水油膏。大模板施工 大模板现浇混凝土墙体施工工艺具有工程进度快、装修湿作业少、劳动强度低、结构质量与抗震性能好的优点。大模板施工的特点是墙体薄、浇筑高度大、表面要求平整、拆模早。 为此应用外加剂的目的提高混凝土的流动性保水性与粘聚性泵送时坍落度812cm用料斗浇筑时46cm要求混凝土810h达到拆模强度(大于1MPa)冬季大于4Mpa。2428h达到扣板强度大于4MPa。所以夏季一般应用缓凝减水剂冬季应用早强减水剂或高效减水剂。例如上海睦家宅高层住宅大楼现浇内墙施工中应用缓凝减水剂气温10OC以下时复合使用早强减水剂。北京第三建筑工程公司在11号楼大模板冬期施工中也采用早强减水剂。滑模施工滑模施工具有节省模板、加快施工速度等优点。滑模施工中应用外加剂的目的是滑升时阻力小不拉裂或带起混凝土出模的混凝土易于抹坪同时能支撑上部混凝土的自重。 滑模施工夏季用缓凝减水剂冬期用AF等高效减水剂或复合早强减水剂。如江西某厂180m钢筋混凝土烟囱夏期滑模施工中应用缓凝减水剂上海金山粮仓冬期滑模施工时复合使用早强减水剂。夏期施工 夏期施工时混凝土坍落度损失快水分蒸发快浇筑及抹平困难。施工中常用的是缓凝外加剂。 如葛洲坝水利枢纽地处宜昌夏季月平均气温33OC最高气温达41OC采用缓凝剂掺量C0.35%较好地解决了施工问题。冬期施工 低温给混凝土带来的主要危害是混凝土强度发展慢施工周期长混凝土受冻遭致破坏。 正温情况下主要采用早强减水剂或早强剂-5OC5OC正负交变情况下采用草袋等复盖时可使用早强减水剂或早强剂-5OC以下时应用防冻剂。目前我国三北地区混凝土冬期施工中所用的抗冻剂无论种类或数量均越来越多。就品种而言主要有碳酸盐型、氨水型、尿素型等。非三北地区常用复合早强减水剂。例如：连云港市混凝土构件厂1986-1987年在“华联商厦”预制桩工程施工中气温0-5OC最低温度-12OC应用早强高效减水剂防止混凝土冻结保证了混凝土强度与工程进度。镇江市建筑工程公司构件厂、南京市金陵房屋配件厂等在冬期施工中应用早强剂场地周转由10d缩短到5d。高强混凝土目前我国一般将抗压强度大于50MPa的混凝土称为高强混凝土100MPa以上的称为超高强混凝土。高强混凝土中所用的外加剂主要是高效减水剂。如某防护门800号混凝土使用NF高效减水剂配制湘桂红水河大桥600号混凝土用FDN高效减水剂配制。早强混凝土早强混凝土用外加剂与冬季关系较大。夏秋季节采用AF、NF 、FDN等高效减水剂。如湖北省向阳旅社、天津外贸大楼施工中分别采用FFT及UNF减水剂加快了施工进度。冬季一般采用早强减水剂如交通部三航局在镇海及北龙港码头水工混凝土冬期施工中加快了施工进度。流态混凝土流态混凝土就是指坍落度510cm日本为815cm的塑性混凝土称基准混凝土浇筑前加入流化剂经搅拌后坍落度增大至1822cm的混凝土拌合物。流态混凝土适用于泵送混凝土、钢筋或钢丝束密集的构件或部位以及需要较长溜槽或导管施工的场合。 基准混凝土一般使用普通减水剂流化剂主要用萘系高效减水剂。若以普通减水剂为流化剂虽然坍落度能达到但强度显著降低。宝钢与北京地铁建设中应用了流态混凝土所用的流化剂是JN、FDN等高效减水剂。大体积混凝土 大型设备基础等大体积混凝土中主要应用缓凝外加剂其目的是降低水泥初期水化热避免混凝土出现裂缝如南京一建公司在金陵饭店浮筏基础、农垦局营业大楼条式基础混凝土施工中应用缓凝减水剂取得了较好效果节约水泥8%10%初凝时间延