第三章新混凝土外加剂2课件

1.5缓凝剂缓凝剂是能延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝剂的主要种类有：羟基羧酸及其盐类，如酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸及其盐类以及水杨酸；含糖碳水化合物类，如糖蜜、葡萄糖、蔗糖等；无机盐类，如硼酸盐、磷酸盐、锌盐等；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠等。1.葡萄糖蔗糖2.1.5.1常用缓凝剂(1)糖蜜缓凝剂糖蜜缓凝剂是由制糖下脚料经石灰处理而成，其主要成分为已糖钙、蔗糖钙等。一般掺量为水泥质量的0.1％～0.3％(粉剂)，0.2％～0.5％(水剂)，混凝土的凝结时间可延长2～4h，掺量每增加0.1％(水剂)，凝结时间约延长1h，当掺量大于1％时，混凝土长时间酥松不硬；掺量为4％时，28d强度仅为不掺的1／10。3.(2)羟基羧酸及其盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.03％～0.10％，混凝土凝结时间可延长4～l0h。这类缓凝剂会增加混凝土的泌水率，在水泥用量低或水灰比大的混凝土中尤为突出。若与引气剂一起使用，则可得到改善。

(3)木质素磺酸盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2％～0.3％，混凝土凝结时间可延长2～3h。4.1.5.2缓凝剂的作用机理各种缓凝剂的作用机理各不相同。一般来说，有机类缓凝剂大多是表面活性剂，对水泥颗粒以及水化产物新相表面具有较强的活性作用，吸附于固体颗粒表面，延缓了水泥的水化和浆体结构的形成。无机类缓凝剂，往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的水化起屏障作用，阻碍了水泥的正常水化。这些作用都会导致水泥混凝土的缓凝。缓凝剂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，甚至会出现相反效果。5.缓凝剂一般掺量较少，使用时应严格控制掺量，过量掺入不仅会出现长时间不凝现象，有时还会出现速凝现象。缓凝剂主要用于高温季节混凝土、大体积混凝土、泵送和滑模混凝土施工以及远距离运输的商品混凝土。缓凝剂不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜用于有早强要求的混凝土和蒸养混凝土。

6.1.6引气剂引气剂是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，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂。松香树脂类，如松香热聚物、松香皂等；烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠等；脂肪醇类，如脂肪醇硫酸钠、高级脂肪醇衍生物等；非离子型表面活性剂，如烷基酚环氧乙烷缩合物等；木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙等。7.1.6.1常用引气剂（1）松香类引气剂包括松香热聚物、松香酸钠、松香皂等。松香热聚物是松香与石碳酸、硫酸、氢氧化钠以一定配比经加热缩聚而成。松香皂是由松香经氢氧化钠皂化而成。松香酸钠是由松香加入煮沸的氢氧化钠溶液中经搅拌溶解，然后再在膏状松香酸钠中加入水，即可配成松香酸钠溶液引气剂。该种引气剂有一定减水作用，能改善混凝土拌和物工作性，但加入后混凝土的强度有所降低，尤以早期强度为甚。松香皂是由松香、无水碳酸钠(Na2CO3)和水三种物质，按一定比例熬制而成。使用时稀释成5％浓度的溶液。掺量为水泥质量的0.02％左右为宜

8.（2）合成阴离子表面活性剂类引气剂

合成阴离子表面活性剂类引气剂主要有烷基磺酸钠、烷基芳基磺酸钠和烷基硫酸钠(又称为烷基硫酸酯盐)等。十二烷基苯磺酸钠较易合成，工业上可制成高纯度的产品，它易溶于水并极易起泡，产生的泡沫多。但若溶液的粘度较低时，则泡沫较易破灭消失。烷基硫酸钠又称为烷基硫酸酯钠，经常使用的是十二烷基硫酸钠，其为白色或淡黄色固体，溶于水而成半透明溶液，对碱、弱酸和硬水都很稳定，具有发泡、分散等功能，由十二醇与硫酸或氯磺酸作用后再经氢氧化钠中和而制得。9.（3）木质素磺酸盐类引气剂木质素磺酸盐是造纸工业的副产品，它在混凝土中引入空气泡的性能较差，是一种较差的引气剂，但它具有减水和缓凝作用，是一种引气缓凝减水剂，广泛作为普通减水剂和缓凝剂使用。（4）石油磺酸盐类引气剂该类引气剂是精炼石油的副产品。为了产生轻油，将石油用硫酸处理，生产轻油后留下的残渣中含有水溶性磺酸，再用氢氧化钠中和，即得石油磺酸钠；如用三乙醇胺中和，就得到了另一种类型的产品，即磺化的碳氢化合物有机盐。10.（5）蛋白质盐类引气剂蛋白质盐类是动物和皮革加工工业的副产品，它是由羧酸和氨基酸复杂混合物的盐所组成，这种引气剂使用的数量相当少。（6）脂肪酸和树脂酸及其盐类引气剂该类引气剂可由不同原材料生产。动物脂肪水解皂化可制得脂肪酸盐引气剂，其钙盐不溶于水，能在混凝土中引入少量空气，在与水泥拌和后其液相立即被钙离子饱和；植物油经皂化后也可用作混凝土引气剂；11.（7）合成非离子型表面活性引气剂该类混凝土引气剂主要是聚乙二醇型非离子表面活性剂，它是由含活泼氢原子的憎水原料同环氧乙烷进行加成反应而制得。（8）三萜皂甙引气剂该类引气剂是从我国南方植物果实中提取出来的纯天然非离子表面活性剂。分子式C57H90O26，具有苦辛辣味，纯晶为白色微细柱状晶体，吸湿性强。三萜皂甙拥有亲水和亲油基团，具有良好的乳化、分散、湿润、发泡、稳泡作用，能明显改善塑性混凝土的工作性能和提高硬化混凝土的耐久性能。12.2.引气剂的作用机理

引气剂的作用主要有两个方面，一是使引入的空气易于形成微小气泡；二是保持微小气泡稳定，并均匀分布在混凝土中，防止气泡兼并增大、上浮破灭。引气剂的界面活性作用基本上与减水剂的界面活性作用相同，区别在于减水剂的界面活性作用主要发生在液—固界面，而引气剂的界面活性作用主要发生在液—气界面。所谓气泡，就是液体薄膜包围着的气体。若某种液体易于成膜，且膜不易破裂，则此种液体在搅拌时就会产生许多泡沫。13.引气剂是表面活性物质，其由非极性基(碳氢链)和极性基(如磺酸基-SO3H、羧酸基-COOH、醇基-OH、醚基-O-等)构成。非极性基亲气而疏水，极性基亲水而疏气。因此，引气剂分子溶于水中后，对于液—气体系，其非极性基伸入气相，而极性基留于水中，从而吸附在气泡的液—气界面上形成定向排布。在混凝土搅拌过程中，空气引入并被剪切碎散成微小气泡，溶于液相中的引气剂分子在此过程中定向吸附排布在气泡表面。正是由于引气剂分子在气泡表面的这种定向吸附与排布作用，才使得吸附了引气剂的微小气泡难于兼并增大，从而能够稳定地均匀分布在混凝土中。14.3.引气剂对混凝土耐久性的影响（1）混凝土含气量掺引气剂混凝土的性能主要与含气量有关，而影响混凝土含气量的因素很多。当引气剂掺量相同，其他条件不变时，用火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，其含气量都比用普通硅酸盐水泥时的含气量小，要获得相同的含气量，其引气剂掺量要比用普通硅酸盐水泥时增加1／3。与低碱水泥相比，高碱水泥掺量可较低。水泥用量增加，含气量将减少。水泥用量每立方米增加50kg含气量减少0.5％～1.5％。由于引气剂导致混凝土含气量提高，混凝土有效受力面积减小，故混凝土强度将下降，一般每增加1％含气量，抗压强度下降5％左右，抗折强度下降2％～3％。故引气剂的掺量必须通过含气量试验严格加以控制。15.（2）混凝土的耐久性混凝土的抗渗性由于引气剂和引气减水剂具有一定的减水作用，所以混凝土用水量减少，拌和物的离析和泌水性降低，这样使混凝土中连通的大毛细孔，即水分迁移的主要通道减少，因而混凝土的抗渗性有所提高。同时，引气剂引入大量封闭的微小气泡，占据了混凝土中的自由空间，破坏了毛细管的连续性，这也使混凝土的抗渗性得到了改善。尤其是引气减水剂还使水泥颗粒分散均匀，因而改善了混凝土的匀质性，提高了混凝土的密实性，这样也显著地提高了混凝土的抗渗性。16.混凝土的抗化学腐蚀性及抗碳化性引气剂或引气减水剂提高了混凝土的抗渗性，从而降低了气体和液体的侵入作用，因此，与抗渗性有关的混凝土抗化学腐蚀性(如抗硫酸盐侵蚀性)和抗碳化性均有所改善。由于引气混凝土中大量气孔为膨胀反应物提供了容纳空间，因而在一定程度上可缓解膨胀应力，所以引气剂或引气减水剂可提高混凝土抗碱—骨料反应能力。混凝土的抗冻性掺有引气剂的混凝土，大大延长了其在受冻融循环反应作用条件下的使用寿命，这种抗冻性的改善不是百分之几十，而是几倍，甚至十几倍提高。17.混凝土受到冻融循环作用时，由于混凝土气孔中非结晶水浸入后被冻结，产生9％的体积膨胀，因而产生膨胀压力。同时水结成冰产生的体积膨胀还会使未结冰的自由水产生迁移，当迁移受到约束时就会产生渗透压力。在膨胀压力和渗透压力作用下，混凝土薄弱部位会产生裂缝。如此反复循环，裂缝发展最终造成混凝土破坏。当混凝土中掺入引气剂或引气减水剂后，引入大量均匀分布的微小气泡，由于气泡的可压缩性，因而可缓解结冰产生的膨胀压力。同时,气泡还可容纳自由水的迁入，因而可大大缓解渗透压力。因此，引气剂或引气减水剂可显著地提高混凝土的抗冻性。18.引气剂适用于抗冻、防渗、抗硫酸盐、泌水严重的混凝土、贫混凝土、轻骨料混凝土以及对饰面有要求的混凝土等。由于单掺引气剂有可能会使混凝土强度降低，故近年来较多使用引气减水剂。1.7防冻剂防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂.常用的防冻剂是由多组分复合而成，其主要组分有防冻组分、减水组分、引气组分、早强组分等。19.1.常用防冻剂

防冻组分是复合防冻剂中的重要组分，按其成分可分为三类：(1)氯盐类常用为氯化钙、氯化钠。由于氯化钙参与水泥的水化反应，不能有效地降低混凝土中液相的冰点，故常与氯化钠复合使用，通常采用配比为氯化钙：氯化钠=2：1(2)氯盐阻锈类氯盐与阻锈剂复合而成。阻锈剂有亚硝酸钠、铬酸盐、磷酸盐、聚磷酸盐等，其中亚硝酸钠阻锈效果最好。(3)无氯盐类有硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐、尿素、乙酸盐等。

20.上述各类防冻组分适用温度范围一般为：氯化钠单独使用时为-5℃；硝酸盐(硝酸钠、硝酸钙盐)为-10℃亚硝酸盐(亚硝酸钠盐)为-15℃；碳酸盐为-15～-25℃。复合防冻剂中的减水组分、引气组分、早强组分则分别采用前面所述的各类减水剂、引气剂、早强剂。

21.2．防冻剂的作用机理改变混凝土中液相浓度，降低液相冰点，使水泥在负温下仍能继续水化；减少混凝土拌合用水量，减少混凝土中能成冰的水量;降低液相结冰温度，改变冰晶形状；引入一定量的微小封闭气泡，减缓冻胀应力；提高混凝土的早期强度，增强混凝土抵抗冰冻的破坏能力。22.各类防冻剂具有不同的特性，因此防冻剂品种选择十分重要。氯盐类防冻剂适用于无筋混凝土。氯盐防锈类防冻剂可用于钢筋混凝土。无氯盐类防冻剂，可用于钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土。防冻剂的掺量应根据施工时环境温度确定；其中防冻组分的含量必须控制，过多过少均会导致不良后果。23.1.8膨胀剂（JC476-2001）膨胀剂是能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。膨胀剂的种类有：硫铝酸钙类、氧化钙类、氧化镁类、金属类等。1.8.1常用膨胀剂(1)硫铝酸钙类属于这类膨胀剂有：明矾石膨胀剂(主要成分是明矾石与无水石膏或二水石膏)；CSA膨胀剂(主要成分是无水硫铝酸钙)；U型膨胀剂(主要成分是无水硫铝酸钙、明矾石、石膏)等。24.(2)氧化钙膨胀剂这类膨胀剂的制备方法有多种，如用一定温度下煅烧的石灰加入适量石膏与水淬矿渣制成；生石灰与硬脂酸混磨而成；以石灰石、粘土、石膏在一定温度下烧成熟料粉磨后再与经一定温度煅烧的磨细石膏混拌而成等。(3)金属类膨胀剂常用的铁屑膨胀剂是由铁粉掺加适量的氧化剂(如过铬酸盐、高锰酸盐等)配制而成。25.1.8.2.膨胀剂的作用机理硫铝酸钙类膨胀剂加入水泥混凝土后，自身组成中的无水硫铝酸钙水化或参与水泥矿物的水化或与水泥水化产物反应，形成三硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)，钙矾石相的生成，使固相体积增加很大，而引起表观体积膨胀。氧化钙类膨胀剂的膨胀作用主要由氧化钙晶体水化形成氢氧化钙晶体，体积增大而导致的。铁粉膨胀作用则是由于铁粉中的金属铁与氧化剂发生氧化作用，形成氧化铁，进一步生成胶状的Fe（OH）31.8.3.膨胀剂的检验细度、凝结时间、抗压（折）强度、限制膨胀率26.27.1.9砂浆、混凝土防水剂（JC474-1999）

定义：能降低砂浆、混凝土在静水压力的透水性的外加剂

主要作用：提高砼的密实性，防渗性。

适用范围：适用于工业与民用建筑的屋面，地下室，隧道，巷道给排水池，水泵站等有防水抗渗要求的砼工程。

主要品种：

无机化合物类：如FeCI3，硅灰等。

有机化合物类：膨胀砼及其盐类，有机硅表面活性剂等。

混合物类：无机类混合物，有机类混合物等。

复合类：上述各类与引气、减水组分等复合而成。28.防水剂检验项目泌水率、凝结时间差、抗压强度比、渗透高度比（透水压力比砂浆）、48小时吸水量比、28天收缩率比1.10混凝土泵送剂由减水剂、缓凝剂