建筑主要材料五

1、第五章 （ 5）21、了解外加劑重點(diǎn)、難點(diǎn)：種類課堂講授第五節(jié)混凝土外加劑一、減水劑二、引氣劑三、早強(qiáng)劑四、緩凝劑五、防凍劑六、速凝劑七、外加劑的選擇與使用練習(xí)本教案過程：外加劑：是指能有效改善混凝土某項(xiàng)或多項(xiàng)性能的一類材料。其摻量一般只占水泥質(zhì)量的5%以下，卻能顯著改善混凝土的和易性、強(qiáng)度、耐久性或調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間及節(jié)約水泥。外加劑的應(yīng)用促進(jìn)了混凝土技術(shù)的飛速進(jìn)步，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，使得高強(qiáng)高性能混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，并解決了許多工程技術(shù)難題。如遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和高聳建筑物的泵送問題；緊急搶修工程的早強(qiáng)速凝問題；大體積混凝土工程的水化熱問題；縱長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的收縮補(bǔ)償問題；地下建筑物的防滲漏問題等等

2、。目前，外加劑已成為除水泥、水、砂子、石子以外的第五組成材料，（一）、外加劑的分類：混凝土外加劑一般根據(jù)其主要功能分類：1改善混凝土流變性能的外加劑。主要有減水劑、引氣劑、泵送劑等。2調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化性能的外加劑。主要有緩凝劑、速凝劑、早強(qiáng)劑等。 3調(diào)節(jié)混凝土含氣量的外加劑。主要有引氣劑、加氣劑、泡沫劑等。4改善混凝土耐久性的外加劑。主要有防水劑、阻銹劑、抗凍劑等。5提供混凝土特殊性能的外加劑。主要有防凍劑、膨脹劑、著色劑、引氣劑和泵送劑等。（二）、建筑工程中常用的混凝土外加劑品種：1、減水劑：減水劑是指在混凝土坍落度相同的條件下，能減少拌合用水量；或者在混凝土配合比和用水量均不變的情況下，

3、能增加混凝土坍落度的外加劑。根據(jù)減水率大小或坍落度增加幅度分為普通減水劑和高效減水劑兩大類。此外，尚有復(fù)合型減水劑，如引氣減水劑，既具有減水作用，同時(shí)具有引氣作用；早強(qiáng)減水劑，既具有減水作用，又具有提高早期強(qiáng)度作用；緩凝減水劑，同時(shí)具有延緩凝結(jié)時(shí)間的功能等等。1）減水劑的作用機(jī)理：減水劑提高混凝土拌合物流動(dòng)性的作用機(jī)理主要包括分散作用和潤(rùn)滑作用兩方面。減水劑實(shí)際上為一種表面活性劑，長(zhǎng)分子鏈的一端易溶于水親水基，另一端難溶于水憎水基，如圖 4-17 所示。圖 4-17 表面活性劑（減水劑）圖 4-18 減水劑作用機(jī)理示意圖（1）分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮

4、凝結(jié)構(gòu)，使 10%30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動(dòng)和潤(rùn)滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動(dòng)性（如圖 4-18a ）。當(dāng)加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷（通常為負(fù)電荷），形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動(dòng)，從而有效地增加混凝土拌合物的流動(dòng)性（如圖 4-18b ）。（2）潤(rùn)滑作用：減水劑中的親水基極性很強(qiáng)，因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜（圖 4-18c ），這層水膜具有很好的潤(rùn)滑作用，能有效降低水泥顆粒間的滑動(dòng)阻力，從而使混凝土流動(dòng)性進(jìn)一步提高。

5、2）減水劑的主要功能：（1）配合比不變時(shí)顯著提高流動(dòng)性。（2）流動(dòng)性和水泥用量不變時(shí)，減少用水量，降低水灰比，提高強(qiáng)度。（3）保持流動(dòng)性和強(qiáng)度不變時(shí)，節(jié)約水泥用量，降低成本。（4）配置高強(qiáng)高性能混凝土。3）、常用減水劑品種：（ 1）木質(zhì)素系減水劑：木素質(zhì)系減水劑主要有木質(zhì)素磺酸鈣（簡(jiǎn)稱木鈣，代號(hào) MG），木質(zhì)素磺酸鈉（木鈉）和木質(zhì)素磺酸鎂（木鎂）三大類。工程上最常使用的為木鈣。（ 2）萘磺酸鹽系減水劑：簡(jiǎn)稱萘系減水劑，萘系減水劑多數(shù)為非引氣型高效減水劑，適宜摻量為 0.5% 1.2%，減水率可達(dá) 15%30%，相應(yīng)地可提高 28 天強(qiáng)度 10%以上，或節(jié)約水泥 10%20%。萘系減水劑對(duì)鋼筋無

6、銹蝕作用，具有早強(qiáng)功能。但混凝土的坍落度損失較大，故實(shí)際生產(chǎn)的萘系減水劑，極大多數(shù)為復(fù)合型的，通常與緩凝劑或引氣劑復(fù)合。萘系減水劑主要適用于配制高強(qiáng)、早強(qiáng)、流態(tài)和蒸養(yǎng)混凝土制品和工程，也可用于一般工程。（ 3）樹脂系減水劑：為非引氣型早強(qiáng)高效減水劑，性能優(yōu)于萘系減水劑，但目前價(jià)格較高，適宜摻量 0.5%2.0%，減水率可達(dá) 20%以上， 1 天強(qiáng)度提高一倍以上， 7 天強(qiáng)度可達(dá)基準(zhǔn) 28 天強(qiáng)度，長(zhǎng)期強(qiáng)度也能提高，且可顯著提高混凝土的抗?jié)B、抗凍性和彈性模量。摻 SM 減水劑的混凝土粘聚性較大，可泵性較差，且坍落度經(jīng)時(shí)損失也較大。目前主要用于配制高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土

7、和鋁酸鹽水泥耐火混凝土等。（ 4）糖蜜類減水劑：糖蜜類減水劑是以制糖業(yè)的糖渣和廢蜜為原料，經(jīng)石灰中和處理而成的棕色粉末或液體。適宜摻量0.2% 0.3%，減水率10%左右。主要用于大體積混凝土、大壩混凝土和有緩凝要求的混凝土工程。（ 5）復(fù)合減水劑：?jiǎn)我粶p水劑往往很難滿足不同工程性質(zhì)和不同施工條件的要求，因此，減水劑研究和生產(chǎn)中往往復(fù)合各種其他外加劑，組成早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、緩凝引氣減水劑等等。隨著工程建設(shè)和混凝土技術(shù)進(jìn)步的需要，各種新型多功能復(fù)合減水劑正在不斷研制生產(chǎn)中，如 2 3h 內(nèi)無坍落度損失的保塑高效減水劑等。2、早強(qiáng)劑：早強(qiáng)劑是指能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。1

8、）、主要功能：是縮短混凝土施工養(yǎng)護(hù)期，加快施工進(jìn)度，提高模板的周轉(zhuǎn)率。2）、主要作用機(jī)理：是加速水泥水化速度，加速水化產(chǎn)物的早期結(jié)晶和沉淀。3）、主要用途：有早強(qiáng)要求的混凝土工程及低溫、負(fù)溫施工混凝土、有防凍要求的混凝土、預(yù)制構(gòu)件、蒸汽養(yǎng)護(hù)等等。4）、主要品種：有氯鹽、硫酸鹽和有機(jī)胺三大類，但更多使用的是它們的復(fù)合早強(qiáng)劑。（ 1）氯化鈣早強(qiáng)劑：適宜摻量 0.5% 3%。由于 Cl- 對(duì)鋼筋有腐蝕作用，故鋼筋混凝土中摻量應(yīng)控制在 1%以內(nèi)。 CaCl2 早強(qiáng)劑能使混凝土 3 天強(qiáng)度提高50% 100%， 7 天強(qiáng)度提高 20% 40%，但后期強(qiáng)度不一定提高，甚至可能低于基準(zhǔn)混凝土。此外，氯鹽類早

9、強(qiáng)劑對(duì)混凝土耐久性有一定影響。此外，為消除 CaCl2 對(duì)鋼筋的銹蝕作用，通常要求與阻銹劑亞硝酸鈉復(fù)合使用。（ 2）硫酸鹽類早強(qiáng)劑：建筑工程中最常用的為硫酸鈉早強(qiáng)劑。適宜摻量為 0.5%2.0%；早強(qiáng)效果不及 CaCl2 。對(duì)礦渣水泥混凝土早強(qiáng)效果較顯著，但后期強(qiáng)度略有下降。硫酸鈉早強(qiáng)劑在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的摻量不得大于1%；潮濕環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中摻量不得大于 1.5%；嚴(yán)格控制最大摻量，超摻可導(dǎo)致混凝土后期膨脹開裂，強(qiáng)度下降；混凝土表面起“白霜”，影響外觀和表面裝飾。（ 3）有機(jī)胺類早強(qiáng)劑：工程上最常用的為三乙醇胺。三乙醇胺的摻量極微，一般為水泥重的 0.02% 0.05%，雖然早強(qiáng)效

10、果不及 CaCl2，但后期強(qiáng)度不下降并略有提高，且無其他影響混凝土耐久性的不利作用。但摻量不宜超過0.1%，否則可能導(dǎo)致混凝土后期強(qiáng)度下降。摻用時(shí)可將三乙醇胺先用水按一定比例稀釋，以便于準(zhǔn)確計(jì)量。此外，為改善三乙醇胺的早強(qiáng)效果，通常與其他早強(qiáng)劑復(fù)合使用。（ 4）復(fù)合早強(qiáng)劑：為了克服單一早強(qiáng)劑存在的各種不足，發(fā)揮各自特點(diǎn)，通常將三乙醇胺、硫酸鈉、氯化鈣、氯化鈉、石膏及其他外加劑復(fù)配組成復(fù)合早強(qiáng)劑效果大大改善，有時(shí)可產(chǎn)生超疊加作用。3、引氣劑：引氣劑是指混凝土在攪拌過程中能引入大量均勻、穩(wěn)定且封閉的微小氣泡的外加劑。1）、作用機(jī)理：為引氣劑作用于氣液界面，使表面張力下降，從而形成穩(wěn)定的微細(xì)封閉氣孔

11、。2）主要類型：松香樹脂、烷基苯磺堿鹽、脂肪醇磺酸鹽等等。最常用的為松香熱聚樹脂和松香皂兩種。摻量一般為 0.005% 0.01%。嚴(yán)防超量摻用，否則將嚴(yán)重降低混土強(qiáng)度。當(dāng)采用高頻振搗時(shí)，引氣劑摻量可適當(dāng)提高。3）主要功能：（1）改善混凝土拌合物的和易性。在拌合物中，相互封閉的微小氣泡能起到滾珠作用，減小骨料間的摩阻力，從而提高混凝土的流動(dòng)性。若保持流動(dòng)性不變，則可減少用水量，一般每增加 1%的含氣量可減少用水量 6%10%。由于大量微細(xì)氣泡能吸附一層穩(wěn)定的水膜，從而減弱了混凝土的泌水性，故能改善混凝土的保水性和粘聚性。（2）提高混凝土耐久性。由于大量的微細(xì)氣泡堵塞和隔斷了混凝土中的毛細(xì)孔通道

12、，同時(shí)由于泌水少，泌水造成的孔縫也減少。因而能大大提高混凝土的抗?jié)B性能。提高抗腐蝕性能和抗風(fēng)化性能。另一方面，由于連通毛細(xì)孔減少，吸水率相應(yīng)減小，且能緩沖水結(jié)冰時(shí)引起的內(nèi)部水壓力，從而使抗凍性大大提高。4）應(yīng)用和注意事項(xiàng)：引氣劑主要應(yīng)用于具有較高抗?jié)B和抗凍要求的混凝土工程或貧混凝土，提高混凝土耐久性，也可用來改善泵送性。工程上常與減水劑復(fù)合使用，或采用復(fù)合引氣減水劑。由于引氣劑導(dǎo)致混凝土含氣量提高，混凝土有效受力面積減小，故混凝土強(qiáng)度將下降，一般每增加 1%含氣量，抗壓強(qiáng)度下降 5%左右，抗折強(qiáng)度下降2%3%。故引氣劑的摻量必須通過含氣量實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格加以控制，普通混凝土中含氣量的限值可按表 4-1

13、9 控制：表 4-19 混凝土含氣量限值粗骨料最大粒徑（ mm）1015202540含氣量（ %）7.06.05.55.04.54、緩凝劑：緩凝劑是指能延長(zhǎng)混凝土的初凝和終凝時(shí)間的外加劑。1）常用類型：為木鈣和糖蜜。糖蜜的緩凝效果優(yōu)于木鈣，一般能緩凝 3h 以上。2）主要功能：a降低大體積混凝土的水化熱和推遲溫峰出現(xiàn)時(shí)間，有利于減小混凝土內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力開裂。b便于夏季施工和連續(xù)澆搗的混凝土，防止出現(xiàn)混凝土施工縫。c便于泵送施工、滑模施工和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。d通常具有減水作用，故亦能提高混凝土后期強(qiáng)度或增加流動(dòng)性或節(jié)約水泥用量。5、速凝劑：速凝劑是指能使混凝土迅速硬化的外加劑。一般初凝時(shí)間小于 5min，終凝時(shí)間小于 10h，1h 內(nèi)即產(chǎn)生強(qiáng)度， 3 天強(qiáng)度可達(dá)基準(zhǔn)混凝土 3 倍以上，但后期強(qiáng)度一般低于基準(zhǔn)混凝土。常用的速凝劑品種有紅星I 型、 711 型、 782 型和 8604 型等。速凝劑主要用于噴射混凝土和緊急搶修工程、軍事工程、防洪堵水工程等。如礦井、隧道、引水涵洞、地下工程巖壁襯砌、邊坡和基坑支護(hù)等等。6、防凍劑：防凍劑指能使混凝土中水的冰點(diǎn)下降，保證混凝土在負(fù)溫下凝結(jié)硬化并產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的外加劑。主要適用于冬季負(fù)溫條件下的施工。值得說明的一點(diǎn)是，防凍組分本身并不一定能提高硬化混凝土抗凍性。常用防凍