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）主要内容：历史脉络减水剂缓凝剂早强剂引气剂促凝剂膨胀剂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”

2000年达48亿立方米；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；外加剂是现今商品混凝土中的“食盐”。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％。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

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，MasterBuilder，“普浊里”，木质素磺酸钙，1937年美国，第一个减水剂专利现代

1950s我国引入前苏联松香皂化物，并得到一定应用。

1962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，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。混凝土减水剂什么是减水剂(WaterReducingAgent)？

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(HighRangeWaterReducingAgent)，i.e.超塑化剂(Superplasticizer)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：

ß-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）。各个减水剂的异同普通减水剂（木钙）：

减水率小，5％－8％，掺量0.2%-0.3%

引气量大，缓凝。高效减水剂：

减水率17％－25％，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，缓凝合成

1、木质素磺酸盐：

原料来源于造纸废液

其组成复杂。

2、ß-萘磺酸盐甲醛缩合物

（1）磺化副反应：（2）水解（3）缩合（4）中和3、三聚氰胺类

（1）单体的合成

（2）磺化（3）缩合4、聚羧酸系作用机理

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2、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；分散：大量释放出包裹水流动性得到大大改善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20％－25％，聚羧酸系可达30％－40％。

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。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。5、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。7、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。9、钢筋锈蚀（GB8076-1997)

钢筋混凝土耐久性。早强剂定义：

加速混凝土早期强度发展的外加剂。

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。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：1％－2.5%

优点：价格低廉，性能好

劣处：腐蚀钢筋，后期强度有所降低。2、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：1％－3％

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3、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。缓凝剂定义

延长混凝土凝结时间的外加剂。

分类

糖类，多元醇及其衍生物，羟基羧酸类，无机盐类。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。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。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。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。引气剂定义

在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。

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，石油磺酸盐等掺量较小

水泥质量的0.003%-0.02%

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促凝剂定义

能使混凝土或砂浆迅速凝结硬化的外加剂。

用途：主要用于喷射混凝土或砂浆。性能要求

可使混凝土在3－5min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。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

水玻璃掺量

3％－5％

膨胀剂定义

能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。

用途

配制补偿收缩混凝土、自应力混凝土以及防水。

主要类型

（1）、硫铝酸盐类

掺量：8％－10％，>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（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：