混凝土化学外加剂PPT课件

混凝土化学外加剂是材料科学与工程的一个新分支，涉及领域广泛，属于化学建筑材料领域。一些工业发达国家使用外加剂作为除水泥、砂、石和水之外的第五种基本成分，在混凝土工程中广泛使用。水泥、水、碎石、砂是普通混凝土的基本成分，加入外加剂后混凝土的性能得到了很大的改善，因为外加剂的用量很小，成本增加不是很大。混凝土外加剂的发展早在古代，人们就已经知道有些外加剂被用于建筑胶凝材料。(2)古代中国：秦始皇建造了长城，并添加了糯米汁、猪血、豆腐汁来增加粘土和石灰的凝聚力。真正的科研产品，当是1935年美国埃斯西普特用纸浆废液中的木质素磺酸盐作为“火山灰”(Pozzoliton)减水剂的主要成分。混凝土外加剂在中国的正式使用是在20世纪50年代，当时来自前苏联的专家将松香皂引入中国。20世纪40年代，美国开发了羟基酸盐减水剂。20世纪50年代，日本引进减水剂，并得到开发和广泛应用。20世纪60年代，日本华王石碱公司成功开发出萘系减水剂。20世纪60年代，德意志联邦共和国开发了一种以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的“Melmente”减水剂。目前，外加剂发展领先的国家有日本、澳大利亚、挪威和美国。日本和澳大利亚用于100%混凝土；德国、丹麦、瑞典等。用于50%以上的混凝土中；英国、法国、意大利和东欧国家使用了30%以上的混凝土。20世纪50年代，中国开始使用氯化钙早强剂。20世纪70年代和80年代，进行了大量的研究和自主开发，但与国外产品仍有很大差距。20世纪80年代和90年代，为促进添加剂应用技术的发展，制定了添加剂质量标准。从20世纪90年代至今，各种复合外加剂和新型高性能外加剂得到了大量开发和应用，逐步接近国外先进水平。1.2混凝土外加剂的定义和分类，外加剂的定义：在混凝土(包括砂浆和净浆)搅拌期间或之前混合的工业产品，其量不超过水泥质量的5%(特殊情况除外)，并能根据需要改变混凝土的正常性能，称为混凝土外加剂。注：为改善水泥性能而添加的少量物质，如石膏和助磨剂，通常不被归类为混凝土外加剂。一般来说，它们的含量也相对较大(远远大于5%)。(1)改善混凝土混合料的流变性能，如减水剂、引气剂、水泥和泵送剂等。(2)调整混凝土的凝结和硬化速度，如缓凝剂、早强剂、速凝剂和速凝剂等。(3)提高混凝土的耐久性，如引气剂、防锈剂、防冻剂、防水剂、防渗剂等。(4)改善混凝土的其他性能，如膨胀剂、发泡剂、膨胀剂、膨胀剂、着色剂、碱骨料反应抑制剂等。正在开发中：流平剂、疏水剂、絮凝剂、保水剂、增稠剂等.33，354种添加剂根据材料成分分为10类。减水剂、防冻剂、速凝剂、消泡剂、早强剂、引气剂、缓凝剂、膨胀剂、防水剂、增稠剂、杭州湾跨海大桥、三峡大坝等的使用。是混凝土技术的重大突破。随着混凝土工程技术的发展，对混凝土性能提出了许多新的要求。例如，泵送混凝土需要高流动性；冬季施工要求早期强度高；高层建筑和海洋结构需要高强度和耐久性。这些性能的实现需要应用高性能添加剂。随着外加剂对混凝土技术性能的提高，外加剂在工程中的比例越来越大。在北京、上海、广州、深圳等地区，掺外加剂的混凝土比例已占到混凝土总量的60% 90%。减水剂和2.1减水剂的定义，在混凝土拌合物坍落度基本相同的情况下，能降低拌合物用水量的外加剂称为减水剂，也称为“增塑剂”，而高效减水剂也称为“高效减水剂”。减水剂大多是表面活性剂，其效果是由于其表面活性。它主要由长链有机分子组成。该结构分别具有亲水端和疏水端。亲水端通常包含一个或多个极性基团，例如，-COO，-SO32-或-NH4。表面活性剂的分子结构模型表面活性剂是一种液体表面张力或两相界面张力发生显著变化(通常降低)的物质，其分子由亲水基团和疏水基团组成。减水剂的作用机理，在加入减水剂之前：当水泥中加入少量的水时，不能获得分散良好的体系。因为：(1)水具有高表面张力；(2)水泥颗粒容易团聚形成絮凝结构。当水泥与水混合形成水泥浆时，水泥颗粒将一些水包裹在颗粒之间形成絮凝。在加入减水剂之前，在加入减水剂之后，当具有亲水链的表面活性剂加入水泥-水体系时，分子链以水平形式吸附在水泥颗粒上。表面活性剂的极性端伸入水中，从而降低了水的表面张力，使水泥颗粒具有亲水性。然后在水泥颗粒周围形成一层水偶极子，防止絮凝结构的产生，保持体系处于良好的分散状态。烃链中带有阴离子极性基团的分子，与减水剂混合后，减水剂的减水机理由吸附-分散、润滑和润湿三部分组成。只要加入少量减水剂，就可以改善混凝土硬化前的和易性和硬化后的性能。减水剂已成为高性能混凝土的主要成分。加入减水剂后：加入减水剂前：水泥加水后产生絮状结构，减水剂的亲水基团带负电，使水泥颗粒由絮状结构变为分散体，并释放出大量混合水。当水泥与水混合形成水泥浆时，水泥颗粒将一些水包裹在颗粒之间形成絮凝。加入减水剂后，表面活性剂定向排列在水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面具有相同的电荷，排斥力远大于水泥颗粒之间的分子吸引力，分散水泥颗粒，释放絮凝结构中的水，充分发挥混凝土拌合水的作用，明显改善混合料的流动性；表面活性剂和水分子的极性基团产生缔合和协同作用，从而在水泥颗粒表面形成一层溶剂化水膜，防止水泥颗粒之间的直接接触，起到润滑作用，改善混合物的流动性。根据定义，减水剂是一种能够改善混凝土混合料流变性能的添加剂。根据该机理，减水剂本身不与水泥反应，而是改变水泥石的水化过程和内部结构，从而影响新拌混凝土的和易性和硬化混凝土的物理力学性能。(1)改善和易性：在恒定的配合比和水灰比条件下，新拌混凝土的和易性可以明显改善，而不影响强度。坍落度可提高100 200mm。(2)降低水灰比，提高强度：在水泥用量和坍落度不变的情况下，可降低拌和用水量，从而降低水灰比，提高混凝土强度。(普通型5% 15%，高效型10% 30%)。(3)节约水泥：保持混凝土的和易性和强度不变，保持混凝土的耐久性和工程性能不受影响，减少amo有几点表明，当减水剂的用量超过正常用量时，可以防止水化产物形成粘结，从而延长混凝土的凝结时间。便于长途运输，但也容易出血。大多数表面活性剂可以同时用作减水剂和缓凝剂。外加剂的加入通常不会对混凝土的其他力学性能产生明显的负面影响。事实上，由于水相中的水泥颗粒具有更好的分散性，它们的早期强度将得到加强。7d28d，试验系列，水灰比，使用减水剂获得的效益，水泥用量/(Kg/m2)，坍落度抗压强度/MPa/mm，基准混凝土(无外加剂)，300，50，25，37，0.62。加入减水剂的目的分别是：A .增加稠度B .提高强度C .节约水泥，300300300270，0.620.560.62，1005050，263425.5，384627.5，a3354混凝土需要泵送至钢筋构件，B限制工程规范中的最大水灰比，并要求C降低早期强度成本；要降低大体积混凝土的温升，不可能同时满足这三个方面的要求、2.4减水剂的分类，减水剂有很多种，分类方法也多种多样：主要有木质素、萘、聚羧酸、糖、三聚氰胺等按化学成分分类；根据其塑化效果，分为普通减水剂和高效减水剂。根据其对混凝土凝结时间的影响，可分为标准型、早强型和慢凝型。根据是否在混凝土中引入气泡，可分为引气型和非引气型。(1)木质素磺酸盐减水剂，木质素减水剂根据其携带的阳离子不同分为木质素磺酸钙(木质素磺酸钙)、木质素磺酸钠(木质素磺酸钠)和木质素磺酸镁(木质素磺酸镁)，其中木质素磺酸钙是目前应用最广泛的减水剂，称为M剂，属于阴离子表面活性剂。M剂是以纸浆或纤维浆生产中产生的亚硫酸盐木浆废液为原料，用石灰乳中和，生物发酵除糖，蒸发浓缩，喷雾干燥而成。它是棕色黄色粉末。M剂因其原料丰富、价格低廉、塑化效果好而得到广泛应用。M的适宜用量为0.2% 0.3%，减水率约为10%。如果不减水，坍落度可增加约10厘米。混凝土28d强度提高10% 20%，在保持强度不变的情况下，可节约水泥10%。M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝1 3h，低温缓凝性能较强，掺量过大，缓凝严重。在混凝土施工中，应严格控制M剂的用量，不得超过用量使用。否则，混凝土将在几天甚至几十天内不凝固，从而导致严重的混凝土缓凝工程事故。M剂是一种引气减水剂，不掺时可使混凝土含气量由2%提高到3.6%，影响混凝土强度，但有利于混凝土的抗冻性。掺有M剂的混凝土不应进行蒸汽养护，以免蒸汽养护后混凝土表面容易出现酥脆现象。一些掺有M型减水剂的混凝土收缩会略有增加，但不会引起混凝土制品开裂。(1)木质素磺酸盐减水剂，应用实例，葛洲坝水利枢纽工程，葛洲坝水利枢纽工程由船闸、电厂、水闸、沙闸等主要混凝土建筑物组成。建筑物的结构大多是又大又厚又宽的板、梁和墩。混凝土施工中的突出问题是温度控制、施工质量和夏季施工。应用实例葛洲坝水利枢纽工程由船闸、电站、泄水闸、拦沙闸等主要混凝土建筑物组成。建筑物的结构大多是又大又厚又宽的板、梁和墩。从混凝土搅拌站到浇筑现场的运输时间约为40分钟。项目所在地宜昌地区夏季炎热，月平均最高温度为33，绝对最高温度为100它还不同程度地降低了坝体的绝热温升，改善了施工的和易性，抑制了水泥的凝结速度，提高了施工质量。葛洲坝工程根据季节变化，调整木质素磺酸钙的用量，以满足不同温度下混凝土的和易性。夏季用量为水泥重量的0.35%；春秋季为0.25%；冬天是0.2%。(2)糖蜜系列减水剂以糖厂生产过程中糖精制后的废液(糖渣和废蜜)为原料，用石灰中和成盐，盐为棕色粉末状固体或糊状液体，含有较多的还原糖和转糖蜂蜜系列减水剂，其酸碱度为9-10，为非离子表面活性剂。目前，国内产品包括3FG、TF、st等。适宜掺量为0.2 0.3%，减水率为6% 10%，混凝土28d强度提高15% 20%。如果保持原有强度不变，水泥可节约10%左右。掺糖蜜减水剂混凝土的初凝和终凝时间应延长，一般延迟3小时以上。同时，水化热显著降低，混凝土的弹性模量、抗渗性、抗冻性等耐久性也得到提高，对钢筋无腐蚀作用。糖蜜减水剂是一种缓凝性强的缓凝减水剂，主要用作缓凝剂，适用于大体积混凝土浇筑和夏季混凝土施工(如滑模)，主要用于水工混凝土工程。在一般工程应用中，可与早强剂结合使用。高效减水剂高效减水剂：在保持混凝土稠度不变的情况下，具有较大减水增强效果的外加剂。高效减水剂又称“高效减水剂”。减水率是普通减水剂的3 4倍，减水率达到20% 30%。普通减水剂的减水率为5% 10%，掺量较大，达到水泥用量的1%。(注意聚羧酸减水剂的用量明显较小，约为0.15-0.3%)。塌落度达到200-250毫米，没有过多的出血、缓冲和凝固。因为胶体大小的减水剂的长链颗粒切断了混凝土中的泌水通道。结构特征：烃链含有大量极性基团和高分子量的长链阴离子表面活性剂(20000-30000)。类型：萘磺酸盐减水剂、磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂、氨基磺酸盐减水剂、丙烯酸接枝共聚减水剂等。哦，新类型！2.6高效减水剂、萘磺酸盐高效减水剂(PNS)、磺化三聚氰胺高效减水剂(PMS)和聚丙烯酸高效减水剂(PAE)机理：静电排斥空间位阻，2.6高效减水剂，以及(1)萘高效减水剂，萘或萘同系物磺酸盐与甲醛的缩合产物，也称为多环芳烃磺酸盐高效减水剂。它通常是由工业萘或煤焦油的馏分，如茶，惠和甲基茶，通过磺化，水解，冷凝，中和，过滤和干燥。萘系减水剂一般为棕色粉末，也有棕色粘稠液体。它是一种高效减水剂，属于阴离子表面活性剂。有许多种类。目前，NNO、NF、FDN、UNF、MF和建一主要在中国生产。萘系减水剂的适宜掺量为0.5% 1.0%，减水率为10% 25%，增强效果明显，缓凝性小，多为无引气型。混凝土的28天强度提高了20%以上。当混凝土强度和坍落度保持相近时，可