混凝土化学外加剂.ppt

第3章混凝土化学外加剂,矿物外加剂:为了使混凝土达到高强度、高耐久性及高流动性，也就是达到高性能，在混凝土中要掺入硅粉、超细磨矿渣、分级粉煤灰及天然沸石粉等，,化学外加剂：它以很少的掺量加入混凝土中，能有效地改善混凝土的物理力学性能提高混凝土的强度、耐久性，节约水泥用量，缩小构筑物尺寸，从而达到节约能耗、改善环境的社会效益。,为何要加混凝土化学外加剂？,GB80752005混凝土外加剂分类、命名与定义将混凝土化学外加剂定义为：,混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能的材料。,混凝土化学外加剂定义,混凝土化学外加剂的特点是掺量少、作用大，有人将其比作食品中的调味素，也有人称其能起“四两拨千斤”的作用。自20世纪30年代被发现以来，混凝土外加剂不断得到发展和应用，已成为混凝土配比中不可缺少的第五组分，其产品的优劣，能影响到我国每年数千亿元基础设施混凝土工程质量的好坏、耐久性和使用寿命，影响到国家经济建设、基础设施建设的技术经济效益和社会效益。混凝上外加剂的重要作用主要体现在两点：,（一）改善混凝土性能，促进混凝土施工技术革命混凝土外加剂品种较多，功能各异。使用各种不同品种的外加剂，可以达到不同的效果。近年来，外加剂新品种和应用技术得到了迅速发展，促进了混凝土施工新技术的发展。如：建筑高度420.5米的88层超高层建筑金茂大厦，施工通过应用泵送剂和泵送技术将混凝土一泵到顶；以百年耐久性设计为目标的举世瞩目的三峡大坝工程；自然条件严酷的青藏铁路顺利施工等都对混凝土性能及配制技术提出了很高的要求，这些高难技术得以实现都离不开混凝土外加剂。现在，几乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土搅拌站均使用各类外加剂。,（二）节约资源，保护环境混凝土外加剂在混凝土中的使用，促进了矿物外加剂(如磨细矿渣、粉煤灰及硅灰等)的应用，还能减少混凝土中水泥的用量，一般可以节约水泥10%15%左右，这就意味着一个工程可以节约成千上万吨的水泥，在节约资源，减少熟料烧成带来的环境污染方面有着重要的作用。,外加剂的分类（按功能分类）1改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如减水剂、泵送剂等。2调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。如缓凝剂、速凝剂、早强剂等。3改善混凝土耐久性的外加剂。如引气剂、防水剂、阻锈剂等。4改善混凝土其他性能的外加剂。如：防冻剂、膨胀剂、着色剂等。,化学外加剂可分为16个名称，其各自命名如下：普通减水剂；早强剂；引气剂；高效减水剂；早强减水剂；防水剂；阻锈剂；加气剂；膨胀剂；防冻剂；着色剂；速凝剂；泵送剂。,在火山灰等凝胶材料中使用一些牛血、牛油、牛奶来改善使用性能,罗马角斗场,外加剂的应用历史,以粘土、石灰等作为凝胶材料，糯米汁、猪血、豆腐汁等用以增加其粘结力,1895年已经用憎水剂和塑化剂，掺入道路铺设的混凝土中，有效地改善了混凝土的耐久性,世界上最早出现的混凝土外加剂应推1898年的疏水剂和塑化剂，但到1910年才成为工业产品。而较大规模的发展始于二十世纪三十年代，当时美国以松香树脂为原料，首先研制出一种AE引气剂，由于解决了公路路面的抗冻问题曾风行一时。到了二十世纪三十年代国外又研制出了以纸浆废液为主要材料的M系减水剂，这种外加剂在很大程度上改善了混凝土的可塑性，被誉为现代混凝土减水剂的开始。二十世纪六十年代，日本和联邦德国先后推出了萘磺酸盐和三聚氯胺高效减水剂，从此外加剂对混凝土的改性技术进入了划时期。迄今为此，为满足高强度、大流态、保塑好的新型混凝土配制需要，多种被称为高性能减水剂的产品已逐渐露出头角。,正式的工业产品:始见于1910年，到30年代在美国开发北美洲时，混凝土路面由于严寒气候的除冰而很快受到破坏，为提高路面混段土质量而使用了“文沙树脂”来提高混凝土的耐久性。,真正的科研产品:当算1935年美国MasterBuilder的EWScxiptrr研究制造成功的以纸浆废液中木质素磺酸盐为主要成分的“普浊里”减水剂(Pozzolitn)。,1937年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利,1954年制定了第一批混凝土外加剂检验标准,20世纪50年代还只有普通减水剂，当时主要是美国的“普浊里”，后来日本引进了“普浊里”并加以改进和发展，使“普浊里”得到了广泛的应用。,40年代中期开发出了羟基羧酸盐类减水剂。,20世纪60年代以后是混凝土外加剂发展最具历史意义的时期。,减水剂的发展,20世纪90年代，新型聚羧酸系高性能减水剂在国外进入推广阶段，其中日本占6070，欧美占20左右。,当时由于要求混凝土具有更高的强度和更大的流动度，而普通减水剂如木质磺酸盐及文沙树脂等引气剂已不能满足要求,1962年日本花王石碱公司的服部健一首先研制成功了萘系减水剂，即“麦地”高效减水剂。,1964年前西德又研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的另一类高效减水剂“Melment”(梅尔门特)。这类减水剂减水率可达到15以上，并且不引气，适于配制高强大流动度混凝土，很快得到各国的公认。,为满足混凝土多种性能的要求，国外还大力发展兼有多种性能的复合多功能外加剂以及特殊性能的外加剂。复合减水剂国外应用量最大的当数引气减水剂(AE剂)，它不仅可以改善工艺、节省水泥，同时可以提高混凝土的耐久性。如日本应用最广，几乎100混凝土中都要加入引气剂。,现在已经进入到中国市场的跨国混凝土外加剂企业有美国的格雷斯建材公司（GRACECONSTRUCTIONPRODUCTS），麦斯特建材技术公司（MASTERBUILDERTECHNOLOY），瑞士西卡公司（SIKA）、英国富斯乐公司（FOSROC）、日本花王公司（KAOCO）等。,分析麦斯特、西卡、格雷斯等国际跨国公司的产品系列，可以发现他们最大的特点是产品类别全，业务范围广，技术先进，资料说明科学和规范。多数从事混凝土外加剂行业的公司产品包括：混凝土化学外加剂系列产品；砂浆水泥基高强无收缩灌浆材料，聚合物基水泥基地面材料；聚合物基水泥基修补加固材料和聚合物裂缝修补材料与技术；粘结剂和界面处理用材料；表面硬化、防尘、耐磨等涂层材料；养护剂和脱模剂系列；喷射混凝土用化学外加剂与专用机具；特种工程材料等。,在混凝土化学外加剂中，高效减水剂品种比较齐全，萘系高效减水剂之外，还有蜜胺系改性、多羧酸盐类、木质素改性、氨基磺酸类高效减水剂等，以适应不同的要求，给建筑工程提供多样化优势服务。日本是新型高效减水剂研究开发水平较高的国家，其市售的聚羧酸高效减水剂品牌数量从1995年就超过了萘系高效减水剂为主，也有少数厂家生产蜜胺系、氨基磺酸盐系、或脂肪族磺酸盐系高效减水剂，但其生产和应用范围十分有限，而聚羧酸盐高效减水剂仍处在试验研究阶段。在复配技术上减水组分复合促凝、早强或者缓凝等组分从而具有多种功能方面，我国与国外公司的差距不大。改善混凝土耐久性的化学外加剂方面，我国的企业还处于起步阶段，品种少，质量可靠性不够，有些品种我国尚未制定国家和行业标准，如防止钢筋混凝土锈蚀的缓蚀剂（阻绣剂）、减少干燥收缩的化学减缩剂、混凝土表面密实剂、养护剂、脱模剂等品种。,我国大规模研制、开发和使用外加剂是从解放后开始的，已经有40多年的历史了。这40年来的发展大致可归结成4个阶段。,我国外加剂的发展历史,起步阶段：20世纪50年代初期到60年代中期,佛子岭水库,1950年华北窑业公司研究所制出我国第一个外加剂产品，即长城牌引气剂。该产品首次应用于天津飞机场跑道，使混凝土抗冻性、耐蚀性均有所提高，并在武汉长江大桥和其它水利工程中得以应用。,50年代还广泛地使用了氯化钙早强剂,铁道部研究院对纸浆废液进行了大量的研究，提出了亚硫酸盐纸浆废液、芦苇浆废液及其石灰沉淀制剂等外加剂的加工和应用。其后又提出了用制糖工业废液经加工后制成糖钙缓凝减水剂。,适应当时大规模经济建设的需要，1956年国家建委曾制订过“关于在基本建设中节约水泥的各项措施”其中对掺用塑化剂和引气剂都做了一些提倡和规定，对外加剂的发展起了一定的推动作用,60年代末中科院工程力学所研制成功了复合早强剂及喷射混凝土用速凝剂,山东建科所，交通部一航局和南京水科院又推广使用了硫酸盐型早强剂,但到了60年代初由于外加剂使用中的一些技术问题没有很好解决而阻碍了进一步的发展。如氯化钙引起的钢筋锈蚀问题，由于引气剂质量而引起的混凝土强度损失，木钙掺量过大而引起的严重缓凝等问题。,在以后的二十多年中，我国的外加剂发展仍十分缓慢，除了别单位采用纸浆废液生产低品位的塑化剂，绝大部分工程都不使用减水剂，即是冬季施工防冻剂也都是以氯盐为主体材料的。,第二个阶段:20世纪70年代中期至80年代中期,直到1973年，受国际建筑技术和混凝土新型工艺的影响，在我国才推动了高效减水剂的研制和生产。由于染料工业中的扩散剂被成功的移植到混凝土减水剂行列，从此牵动了以煤焦尚未中各馏分，尤其是以萘及其同系物为主要原料所生产的减水剂获得迅速发展。,进入70年代由南京水科院，交通部一航局，中科院工程力学所等6单位组成了协作组提出了以染料用分散剂、NNO为主体的复合减水剂。1975年铁道科学院研究了MF减水剂。1975年吉林开山屯化纤厂研制了木质素磺酸钙，广东造纸厂也制成了同类产品。以后又由中国建科院、北京建科所、冶金部建筑研究院等组成了木钙研究推广协作组，鉴定推广了木钙减水剂。,1978年由冶金部和武汉化工所共同研究和鉴定了萘系减水剂FDN，以后清华大学的NF、天津建研所的UNF都是此类萘系减水剂。随后山东水泥制品所研究试制成功了磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂SM，武汉交通部二航局研制了古码龙树脂减水剂CRS，冶金部建筑研究总院研制了KF微孔塑化剂，交通部一航局研制了PC2引气剂，等等。,第三个阶段:20世纪80年代到90年代中期,这一时期的特点为以标准化为中心规范了外加剂的质量，推动了外加剂的应用技术发展。由于外加剂品种发展很快，为了规范生产和使用，必须要有相应的标准。这一阶段共制订丁14种外加剂的8个国家标准和1个应用技术规范。使生产使用外加剂有章可循，有了统一的质量评定和比较标准。中国混凝土外加剂协会、混凝土外加剂学会也在1982年、1983年分别成立,1987年我国首次颁布了自己的混凝土外加剂标准（GB80761987）；同时颁布的还有混凝土外加剂的分类，命定和定义（GB80751987）混凝土外加剂匀质性试验方法（GB80771987）这三个标准分别对混凝土外加剂从种类区分，技术指标和检验方法上作出了具体规定。,现在GB80761987已被GB80762008代替，GB80751987已被GB/T80752005代替，GB80771987已被GB/T80772000代替。近年来，我国又陆续修订了混凝土外加剂应用技术规范（GB501192003）；混凝土防冻剂（JC4722005）；混凝土泵送剂（JC4732001）；混凝土膨胀剂（JC4762001），砂浆、混凝土防水剂（JC4742008），喷射混凝土用速凝剂（JC4772005）。,第四个阶段:20世纪90年代至今,混凝土外加剂走向高科技领域的时代,随着90年代出现的高性能混凝土(HPC)，对外加剂提出了更高要求，今后复合型外加剂、新的更高性能外加剂是发展方向。目前国内对高性能混凝土的研究方兴未艾，高性能的外加剂呼之欲出，如氨基磺酸盐类减水剂、丙烯酸接枝共聚类减水剂、超缓凝剂、低碱速凝剂、低掺量低碱型膨胀剂、低碱有机无机盐型防冻剂，这些已在研究试制之中了。21世纪初，聚羧酸系减水剂也开进入应用阶段。,GB80762008混凝土外加剂是强制性国家标准，适用于高性能减水剂（早强型、标准型、缓凝型）、高效减水剂（标准型、缓凝型）、普通减水剂（早强型、标准型、缓凝型）、引气减水剂、泵送剂、早强剂、缓凝剂及引气剂共八类混凝土外加剂。,二、建筑工程中常用的混凝土外加剂品种（一）减水剂根据减水率大小或坍落度增加幅度分为普通减水剂、高效减水剂和高性能减水剂三大类。此外，尚有大量复合型减水剂。1减水剂的主要功能。（1）配合比不变时显著提高流动性。（2）流动性和水泥用量不变时，减少用水量，降低水灰比，提高强度。（3）流动性和强度不变时，节约水泥用量，降低成本。（4）配制高强高性能混凝土。,2减水剂的作用机理。减水剂提高混凝土拌合物流动性的作用机理主要包括分散作用和润滑作用两方而。,普通减水剂的减水率按国标GB80762008规定范围在810，但实际上均高于此值。,普通减水剂的主要成分为木质素磺酸盐，通常由亚硫酸盐法生产纸浆的副产品制得。常用的有木钙、木钠和木镁。其具有一定的缓凝、减水和引气作用。以其为原料，加入不同类型的调凝剂，可制得不同类型的减水剂，如早强型、标准型和缓凝型的减水剂。早强型普通减水剂：WR-A标准型普通减水剂：WR-S缓凝型普通减水剂：WR-R,（二）普通减水剂,木钙,木钠,现将常用减水剂品种简介如下：a)木质素磺酸盐类减水剂：木质素系减水剂按其所带阳离子的不同，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，其中木钙为目前使用最多的减水剂，简称M剂，它属于阴离子表面活性剂。M剂是以生产纸浆或纤维浆下来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，为棕黄色粉状物，其性能接近日本产“普蜀里”减水剂。M剂因原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前应用十分普遍。,M剂适宜掺量为0.20.3。减水率10左右，若不减水，坍落度可提高10cm左右。混凝土28d强度提高1020，若保持强度不变，则可节约水泥10。M剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝13h，低温下缓凝性更强，掺量过多，缓凝严重。在混凝土施工中，对M剂的掺量要严格控制，不能超掺使用，否则将出现混凝土数天、甚至数十天不凝固，造成混凝土严重缓凝的工程事故。M剂为引气型减水型，它使混凝土的含气量由不掺时的2增为3.6，这对混凝土强度有影响，但对混凝土抗冻性有利。另外，掺M剂的混凝土不宜蒸汽养护，以免蒸养后混凝土表面易出现酥松现象。另外，掺M型减水剂后有的混凝土收缩会稍有增大，但不会因此造成混凝土制品开裂。,应用实例：葛洲坝水利枢纽工程由船闸、电厂，泄水闸和冲砂闸等主要混凝土建筑物组成。建筑物的结构多系大，厚、宽的板、粱、墩柱。混凝土搅拌站至浇筑地点的运输时间约40min,工程所在的宜昌地区的气温特点是夏季炎热，月平均最高气温33，绝对最高气温41，持续时间较长。所以，混凝土施工比较突出的问题是：温度控制，施工质量和夏季施工。,三三O工程局从1977年开始推广应用木质素磺酸钙减水剂，1978年全面推广应用，截至1985年共计使用本质素磺酸钙4692t，浇筑混凝土938万m3，总计节约水泥187680t，节省工程投资451万元。还在不同程度上降低了坝体的绝热温升，改善了施工和易性，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钙的掺量来满足不同气温时节省工程投资451万元。还在不同程度上降低了坝体的绝热温升，改善了施工和易性，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钙的掺量来满足不同气温时混凝土的和易性。夏季掺量为水泥重量的0.35；春、秋季为0.25；冬季为0.2。,b)糖蜜系减水剂：是以制糖厂生产过程中提炼食糖后剩下的废液（糖渣、废蜜）为原料，用石灰中和成盐的物质，为棕褐色粉状固体或糊状液体，其中含还原糖和转化糖糖蜜系减水剂较多，pH值910，属非离子表面活性剂。目前国内产品有3FG、TF、ST等。适宜掺量为0.20.3，减水率610，混凝土28d强度增强1520，若保持原强度不变，可节约水泥10左右。掺糖密减水剂的混凝土，初、终凝时间均要延长，一般延缓3h以上。同时，水化热显著降低，对混凝土弹性模量、抗渗、抗冻等耐久性也均有提高，对钢筋无锈蚀作用。糖蜜减水剂由于其具有强缓凝性，因此更多的是作为缓凝剂使用，适用于大体积混凝土浇注及夏季混凝土施工（如滑模），多用于水工混凝土工程。一般工程应用时，可与早强剂复合使用。,普通减水剂容易出现的工程质量问题,流动性不好,混凝土拌合物流动性达不到预期要求，坍落度不够、发粘。可能是外加剂掺量不够，可适当增加掺量。但不可随意增加木钙减水剂掺量以免影响强度或凝结时间。实际上木钙减水剂在超过适宜掺量以后减水率与掺量也不再保持线性关系。,长时间不凝结检查是否减水剂掺量过大，如果是减水剂掺量过大，可以加强湿养护，不要急于拆模。一般如果在3天之内凝结硬化，后期强度还是可以上来的。如果3天以后仍然不凝结则后期强度就很难保证了,强度不够强度不够可表现为早期强度不足，但后期强度达到设计要求。这主要是由于缓凝作用引起的，这时要适当放慢拆模时间并加强早期养护；另外一种情况是后期强度不够，这主要是由于普通减水剂中还有一定引气作用结果，当含气量过大时就必然导致强度不够，可检查是否掺量过大，如掺量在允许范围内则可能是减水剂引气性太大，质量不合格，此时必须对混凝土采取一些补强措施。,假凝(急凝),假凝现象是当混凝土掺入普通减水剂停止搅拌十几分钟后混凝土就开始失去流动性而变硬，但在超过正常的凝结时间以后强度却上不去。这种现象往往出现在换用水泥品种时容易发生。这主要是由于水泥与减水剂相容性差。,普通减水剂中含有一些还原糖和多元醇，而这些成分合影响水泥中某些调凝剂如硬石膏(无水石膏)与氟石膏在水化反应过程中的溶出速度，这就大大加快了C3A的水化速度。特别是当水泥中C3A的含量较高时，更容易产生假凝。,一旦产生假凝，将严重影响混凝土的质量。首先是要影响浇筑质量，因为流动性差而产生蜂窝、麻面，继而在规定的拆膜时间因未完全凝结硬化而拆不了膜，而到达28天龄期后，强度值却不够。解决的办法是在决定使用某种外加剂前应先做试验，而使用一种外加剂中途换水泥也要做试验。如果发现水泥与外加剂相容性差时可以换用其他不含还原糖及多元醇的外加剂，如将普通减水剂换成高效减水剂。,（三）高效减水剂,标准型高效减水剂：HWR-S缓凝型高效减水剂：HWR-R缓凝型高效减水剂是以上述各种高效减水剂为主要组分，再复合各种适量的缓凝组分或其他功能性组分而成的外加剂。,高效减水剂的分类,根据生产原料不同而分为,萘系减水剂；蒽系减水剂；甲基萘系减水剂；古马隆系减水剂；三聚氰胺系减水剂；氨基磺酸盐系减水剂；磺化煤焦油减水剂；脂肪酸系减水剂；,萘系高效减水剂,煤焦油系减水剂因其生产原料均来自煤焦油中的不同馏分而得名。主要包括：萘系、甲基萘系、蒽系、古马隆系、煤焦油混合物系。此类高效减水剂的分子结构的共同特点是：合单环、多环或杂环芳烃的聚合物电解质，相对分子质量在150010000的范围内。,其中，Ar：单环、多环、杂环等芳烃。R：甲基、乙基、羟基、氨基等。M：Na+、K+、Ca2+、NH4+等。每个分子中都有多个单环、多环、杂环芳烃，含大键，在混凝土多相非均一体系中容易发生静电吸附及与水分子的缔合、具有较强分散作用。相对分子质量在1500一10000范围内，属长链大分子。其固液界面作用有吸附、分散、润滑、电性保护等作用，使水泥颗粒对分散介质的亲合力增加，从而有利于体系的稳定性。,它们结构的另一特点，都具有带极性的磺酸基团（SO32-），磺酸基团对水泥分散性特别好，即减水率高。在适当的分子量范围内不缓凝、不引气。煤焦油系的芳烃化合物本身是非水溶性的，经过磺化以后使芳烃环上的(H)被(一SO3H)取代而增加了其溶解性能。这些水溶性的磺酸盐在镕液中解离成带阴离子的表面活性基团及金属阳离子。这些阴离子基团吸附在相界面上就产生了一系列的界面活性作用。故煤焦油系减水剂均属高效减水剂的范围,由于芳烃的结构不同其性能也有一定的差异减水作用萘系古马隆蒽系甲基萘煤焦油混合系引气作用煤焦油混合系甲基萘蒽系古马隆萘系缓凝作用煤焦油混合系甲基萘蒽系古马隆萘系坍落度损失蒽系甲基萘萘系古马隆煤焦油混合系。,煤焦油系减水剂中最具代表性的是萘系。因其性能比较好，生产工艺成熟、原材料稳定及生产量大，而逐渐占了优势。在20世纪80年代初期与之同时研制的甲基萘、蒽系、古马隆、磺化煤焦油等则因性能、价格、原料、质量等问题而远不如萘系减水剂发展得快。所以煤焦油系减水剂主要是指萘系减水剂。,三聚氰胺系减水剂,三聚氰胺系高效减水剂，化学名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂。主要是由三聚氰胺与甲醛先生成三羟甲基三聚氰胺，再经磺化、缩合而得到的无色液体。其性能与萘系减水剂接近。其相对分子质量范围在300030000。其减水增强作用略优于萘系减水剂，但在掺量及价格上也略高于萘系减水剂。三聚氰胺类减水剂与萘系同样是非引气型，同时无缓凝作用。因其掺量及价格略高于萘系不大适于做成固体，因此使用面不及萘系广泛。,氨基磺酸盐系减水剂,氨基磺酸盐是以对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛为主要原料在一定温度条件下缩合而成，也可用联苯酚及尿素为原料加成缩合。氨基磺酸盐减水剂减水率较高，坍落度损失较小，但对掺量及水泥都较敏感，过量则容易泌水使混凝土容易粘罐。产品为35左右棕红色液体，其成本比萘系高，但掺量比萘系小。目前多与萘系复合使用，发挥叠加优势效果较好。目前国内已有专业生产厂，如保定化工三厂，北京城建外加剂厂，北京敦煌外加剂厂等，但总产量不大，使用量尚不太多。,（四）高性能减水剂,高性能减水剂是国内外近年来开发的新型外加剂品种，目前主要为聚羧酸盐类产品。它具有“梳状”的结构特点，有带有游离的羧酸阴离子团的主链和聚氧乙烯基侧链组成，用改变单体的种类，比例和反应条件可生产具各种不同性能和特性的高性能减水剂。早强型、标准型和缓凝型高性能减水剂可由分子设计引入不同功能团而生产，也可掺入不同组分复配而成。其主要特点为：早强型高性能减水剂：HPWR-A标准型高性能减水剂：HPWR-S缓凝型高性能减水剂：HPWR-R,a)掺量低(按照固体含量计算，一般为胶凝材料质量的0.150.25，减水率高；b)混凝土拌和物工作性及工作性保持性较好；c)外加剂中氯离子和碱含量较低；d)用其配制的混凝土收缩率较小，可改善混凝土的体积稳定性和耐久性；e)对水泥的适应性较好；f)生产和使用过程中不污染环境，是环保型的外加剂。,聚羧酸系高性能减水剂,引气减水剂AEWR引气减水剂是兼有引气和减水功能的外加剂。它是由引气剂与减水剂复合组成，根据工程要求不同，性能有一定的差异。,（六）早强剂（AC）早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。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。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。主要适用于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。早强剂的主要品种有氯盐、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。,（七）引气剂（AE）引气剂是指混凝土在搅拌过程中能引入大量均匀、稳定且封闭的微小气泡的外加剂。气泡直径一般为0.021.0mm，绝大部分0.2mm。其作用机理为引气剂作用于气液界面，使表面张力下降，从而形成稳定的微细封闭气孔。常用引气剂有松香树脂、烷基苯磺碱盐、脂肪醇磺酸盐等等。最常用的为松香热聚树脂和松香皂两种。掺量一般为0.005%0.01%。严防超量掺用，否则将严重降低混土强度。当采用高频振捣时，引气剂掺量可适当提高。,引气剂的主要功能。（1）改善混凝土拌合物的和易性。（2）提高混凝土耐久性。引气剂主要应用于具有较高抗渗和抗冻要求的混凝土工程或贫混凝土，提高混凝土耐久性，也可用来改善泵送性。工程上常与减水剂复合使用，或采用复合引气减水剂。,混凝土抛光表面气泡分布图,放大后硬化混凝土中气泡的形状,引气剂的使用方法,掺加方法引气剂的掺量一般只有水泥质量的万分之几，50kg一袋的水泥只掺几克引气剂，这在施工现场是很难掺准的，而掺量过大的结果会导致强度下降。因此在单掺引气剂时；先将引气剂配成溶液，再稀释到一定的浓度，再按要求掺入。掺入时计量要准，搅拌要均匀。,水泥及掺合料水泥细度大，用量多时要增加引气剂掺量。粉煤灰对引气剂有强烈的吸附作用，使用粉煤灰时应适当增加引气剂的掺量。,混凝土中掺用引气剂或引气减水剂时由于引入了一定量的气体，必然导致混凝土体积的变化，在计算混凝土配合比时应加以考虑。,使用混凝土材料，配合比及搅拌、装卸、浇筑、振捣等方面尽可能保持稳定，使含气量波动范围尽量小。由于近年来施工中采用高频(频率1200019000Hz)插入式振捣器，在强烈的振动作用下，混凝土中气体容易外溢，造成含气量下降。故对混凝土含气量有严格要求的混凝土工程不宜采用高频振捣器振捣，而应采用一般频率的振捣器。如果施工时只能使用高频振捣，则必须保持不同部位的振捣时间和振捣方法一致。,近年来由于建筑工程的数量和质量不断增长，为了提高砂浆的质量，节约和代用一些短缺的原材料，节约能源，保护环境等，在使用砂浆外加剂方面也有了长足的进步。特别是应用最普遍的M2.5、M7.5砌筑砂浆，其灰砂比在1.61.2左右。这种砂浆工作性能差，容易泌水、离折、不易铺展、操作费力。过去多以加石灰膏的混合砂浆来解决。当使用砂浆外加剂后大大地改善了砂浆工作性，在取代石灰膏后砂浆性能更好。施工操作过程中砂浆变得柔软而富于弹性，便于施工。,从经济效益来看，使用外加剂能以很小的掺量来代替砂浆中的石灰，减少拌合用水、节约水泥、节约原材料和能源，有资料表明每使用1t砂浆外加剂，可代替石灰9600kg或节约水泥4600kg，节约淋灰用水30t，因而有效地降低了工程造价。其他如减轻劳动强度、提高施工质量、加快工期、降低成本、改善施工环境都有一定效果。,（八）缓凝剂（RE）缓凝剂是指能延长混凝土的初凝和终凝时间的外加剂。最常用的缓凝剂为木钙和糖蜜。糖蜜的缓凝效果优于木钙，一般能缓凝3h以上。,（五）速凝剂速凝剂是指能使混凝土迅速硬化的外加剂。一般初凝时间小于5min。速凝剂主要用于喷射混凝土和紧急抢修工程、军事工程、防洪堵水工程等。如矿井、隧道、引水涵洞、地下工程岩壁衬砌、边坡和基坑支护等等。,（六）防冻剂防冻剂指能使混凝土中水的冰点下降，保证混凝土在负温下凝结硬化并产生足够强度的外加剂。绝大部分防冻剂由防冻组分、早强组分、减水组分或引气剂复合而成，主要适用于冬季负温条件下的施工。,（七）膨胀剂膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。掺入膨胀剂的目的是补偿混凝土自身收缩、干缩和温度变形，防止混凝土开裂，并提高混凝土的密实性和防水性能。常用膨胀剂品种有硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁、铁屑膨胀剂和复合膨胀剂。也有采用加气类膨胀剂，如铝粉膨胀剂。地下室底板和侧墙混凝土、钢管混凝土、超长结构混凝土、有防水要求的混凝土工程等等有大量应用。,膨胀剂对新拌混凝土的影响,流动度,掺硫铝酸盐系、石灰系、复合型膨胀剂有相同的作用即流动度有所降低，或者说在相同坍落度时，掺膨胀剂的混凝土水胶比要增大。而且掺膨胀剂以后坍落度损失也会增加,原因：在水泥水化的同时膨胀剂也迅速水化生成钙矾石或氢氧化钙，与水泥有“争水”现象，因而坍落度减小的同时坍落度损失却增大。,膨胀剂的膨胀率与水灰比成正比关系，即水灰比大时膨胀值大而水灰比小时膨胀值小，这一点与混凝土强度的发展正好相反；水灰比越小强度就越高。这主要是由于掺膨胀剂以后膨胀性能与早期强度有关，一般膨胀时间发生在浇筑后114d之内。如果混凝土早期强度高就会遏制了混凝土膨胀，但混凝土强度太低又会因膨胀而损坏，因此标号小于C20级的混凝土不宜使用膨胀剂。,泌水率,掺硫铝酸盐、石灰系及复合系膨胀剂的泌水率比不掺时要低些。这或许是由于早期膨胀而水化较充分的原因，但总的影响不十分明显。,含气量,各种膨胀剂并无引气性，因而加入混凝土后，含气量不受影响。,钢筋锈蚀,各种膨胀剂的原材料中均不含氯离子。且膨胀剂本身均含有一定的碱性，其pH值与水泥相当，因此对钢筋没有锈蚀作用，也不影响对钢筋的握裹力。,凝结时间,接硫铝酸盐膨胀别、石灰膨胀剂及两者复合膨胀剂均使凝结时间缩短一些。这主要是因为膨胀剂早期生成了钙矾石加快了水化速度因而混凝土凝结时间略有缩短。对凝结时间的影响还和使用温度有关，夏季施工则影响明显，因此要根据施工要求适当加一些缓凝剂。冬季施工则影响不大。,膨胀剂对硬化混凝土的影响,强度影响,在限制的情况下，掺加膨胀剂取代等量水泥对混凝土强度(包括抗压强度与抗拆强度)无明显的不利影响。早期强度(3d、7d)会略比不加的提高一些，而28d强度则会略有一些下降。但在养护条件好(如水中养护)的情况下，则后期强度会因为混凝土内部的密实性增加而提高。对某些复合了减水剂的多功能膨胀剂则强度及其他相关性能都会相应提高。,抗渗性,抗渗性的大小与混凝土的密实性有直接关系。膨胀剂在补偿收缩的同时会提高混凝土的密实性。由于膨胀剂在水化过程中都要生成大于自身体积的水化产物，如使用最为广泛的硫铝酸盐系膨胀剂在生成钙矾石后体积为原来的145，它是一种针棒状的晶体，随着水泥石结构的形成过程它逐步的在水泥石构架中搭接延伸有效地堵塞了空隙和切断了毛细管通路，使结构一步步更加致密而大大地降低了渗透系数，提高了混凝土的抗掺标号，增加了混凝土耐久性。,抗冻性,抗冻性与抗渗性同表示混凝土的耐久性，膨胀剂的掺入，由于增加了混凝土密实性，其抗冻性能应有所改善，至少不低于不掺者。,膨胀剂的应用范围,补偿收缩混凝土,混凝土在凝结硬化过程中要产生大约相当于自身体积0.040.06的收缩，当收缩产生的拉应力超过泥凝土的抗拉强度时就会产生裂缝，这些裂缝的存在和不断扩展又会导致渗漏、腐蚀破坏，因而影响了混凝土耐久性。,膨胀剂的作用在于混凝土凝结硬化的初期114d龄期内产生一定的体积膨胀，用以补偿混凝土收缩。用膨胀剂产生的自应力来抵消收缩应力，从而保持混凝土的体积稳定性。,膨胀应是一种混凝土防裂、密实的好材料。特别是对大体积混凝土由于体积大，收缩应力也大，混凝土水化放热造成的温差冷缩严重，因此考虑用化学方法来补偿收缩也是十分必要的。如大型基础后浇带、混凝土构件补强、设备基础二次灌浆、地脚螺栓固定、梁柱接点浇筑以及钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、预填集料混凝土、高速公路、机场跑道、桥梁等。,混凝土自防水,许多混凝土构筑物有防水、防渗要求，除采取混凝土外部的防水处理外，混凝