混凝土外加劑基礎(chǔ)知識

關(guān)于混凝土外加劑基礎(chǔ)知識第1頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三外加劑定義定義：

一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料（一般摻量不大于膠凝材料的5％，特殊情況除外）。

混凝土外加劑已成為混凝土不可缺少的第五組分。第2頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三混凝土外加劑的分類分類（按主要功能劃分）改善流變性能:

減水劑、泵送劑，增稠劑調(diào)節(jié)凝結(jié)時間、硬化性能:

速凝劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑改善耐久性:

引氣劑、防水劑、阻銹劑改善其它性能:

膨脹劑、防凍劑、著色劑、減縮劑、養(yǎng)護(hù)劑、脫模劑等第3頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三外加劑的用途

改善新拌混凝土、砂漿、水泥漿的性能

改善混凝土的和易性，減少離析、泌水，減小坍損，改善可泵性；縮短或延長初凝時間。改善硬化混凝土、砂漿、水泥漿的性能

提高強(qiáng)度、彈模；減少收縮或補(bǔ)償收縮；提高抗?jié)B、抗凍融、抗碳化能力；抑制堿集料反應(yīng)。獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益

減少單方水泥用量；縮小構(gòu)筑物尺寸；第4頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三

外加劑

混凝土外加發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了一個巨大的產(chǎn)業(yè)，各種新的外加劑不斷出現(xiàn)，功能也越來越完善，特別是高性能混凝土發(fā)展到今天，外加劑在混凝土中扮演的角色越來越重要。第5頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三二、常用外加劑介紹第6頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三表面活性劑

定義

一種顯著降低液體表面張力或二相間界面張力的物質(zhì)?；咀饔媒档头稚Ⅲw系中兩相界面的界面自由能，提高分散體系的穩(wěn)定性。分子構(gòu)造極性基團(tuán)——原子團(tuán)非極性基團(tuán)——長碳鏈?zhǔn)杷ㄓH油基）親水基第7頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三

外加劑發(fā)展簡史和分類1910年疏水劑和塑化劑20世紀(jì)30年代引氣劑20世紀(jì)50年代木質(zhì)素類減水劑20世紀(jì)60年代萘系減水劑20世紀(jì)60年代密胺類減水劑第二代高效減水劑20世紀(jì)90年代聚羧酸系減水劑第三代高性能減水劑第一代普通減水劑由于混凝土的迅速發(fā)展，各種外加劑蓬勃發(fā)展期第8頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三減水劑定義

普通減水劑（第一代）

在混凝土坍落度基本相同的條件下，能夠減少拌和用水量的外加劑。高效減水劑（第二代）在混凝土坍落度基本相同的條件下，能大幅度減少拌合用水量的外加劑。高性能減水劑（第三代）比高效減水劑具有更高減水率、更好坍落度保持性能、較小干燥收縮，且具有一定引氣性能的減水劑。第9頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三

普通減水劑

主要品種：

木質(zhì)素磺酸鈣（木鈣：常用，產(chǎn)量最大，引氣量較大）木質(zhì)素磺酸鈉（木鈉：常用）木質(zhì)素磺酸鎂（木鎂：草漿制，減水率低，性能不穩(wěn)定，引氣量低）木質(zhì)素磺酸銨（木銨：釋放氨氣，使用很少）多元醇系（糖鈣：蔗糖廠廢液制，也可做緩凝劑）木鈣工藝流程：廢液中和發(fā)酵蒸餾脫糖過濾濃縮干燥成品第10頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三木質(zhì)素減水劑性能

目前市場減水劑中單獨使用木質(zhì)素類的已經(jīng)很少，幾乎都是與高效減水劑復(fù)合使用，比如與萘系、脂肪族等。產(chǎn)品性能特點：

減水率較低，減水率在8%左右；混凝土28d抗壓強(qiáng)度提高10％～20％；改進(jìn)型減水率有提高，能達(dá)到高效減水劑要求；具有一定的引氣作用，減小泌水和離析；具有一定的緩凝作用，降低水化放熱速率。第11頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三木質(zhì)素減水劑應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍（1）普通混凝土（2）大體積混凝土（3）大壩混凝土（4）水工混凝土（5）泵送混凝土等主要用于配置強(qiáng)度等級不大于C30的混凝土，可用于現(xiàn)澆混凝土，鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土，但是由于普通減水劑具有一定的引氣、緩凝作用，不宜單獨使用于蒸養(yǎng)混凝土。第12頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三木質(zhì)素類產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)要點：與其它外加劑的相容性：與某些高效減水劑復(fù)合配置溶液會產(chǎn)生沉淀；氯離子含量：使用紙漿廢液生產(chǎn)，部分廠家循環(huán)用水導(dǎo)致氯離子含量高；坍損較大：注意溫度和運(yùn)輸時間對坍損的影響；引氣作用：應(yīng)注意混凝土強(qiáng)度，必要時采取消泡措施降低含氣量；緩凝作用：宜在最低氣溫5℃以上使用；與膠凝材料的適應(yīng)性：與某些工業(yè)副產(chǎn)品石膏調(diào)凝的水泥作用可能引起假凝或速凝，造成事故；養(yǎng)護(hù)：注意養(yǎng)護(hù)，防止失水過快影響強(qiáng)度發(fā)展，甚至形成裂縫。第13頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三多元醇類產(chǎn)品糖鈣：廢蜜（制糖工業(yè)副產(chǎn)品）與石灰乳反應(yīng)制成的產(chǎn)品。

廢蜜中的糖主要是蔗糖和單糖。第14頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三多元醇類產(chǎn)品作用機(jī)理糖鈣中主要成分是蔗糖化鈣絡(luò)合物和單糖化鈣絡(luò)合物，具有很強(qiáng)的固-液界面活性作用，能吸附在水泥粒子上，形成溶劑化吸附層，破壞水泥的絮凝結(jié)構(gòu)使水泥分散，自由水增多，達(dá)到減水作用。由于不降低水的表面張力，所有不具有引氣作用。羥基（-OH）延緩水泥水化，具有較強(qiáng)的緩凝作用。第15頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三多元醇類產(chǎn)品產(chǎn)品性能特點減水率：減水率5～8%左右。緩凝作用：混凝土凝結(jié)時間隨摻量的增加而延長，超劑量使用會產(chǎn)生嚴(yán)重緩凝，導(dǎo)致后期強(qiáng)度下降。減小泌水：適量摻入可有效減少泌水；沉淀：單獨使用或與其它外加劑復(fù)合配制溶液，沉淀多。目前糖鈣單獨使用較少，更多的是當(dāng)做緩凝劑來使用。第16頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)

普通減水劑由于其減水率較低，一般用于配置低強(qiáng)度等級的混凝土，由于其本身的缺陷（引氣、緩凝等），限制了其在混凝土中的摻量。由于靜電排斥和溶劑化作用減水機(jī)理，在水泥水化過程中，水泥顆粒靜電排斥力降低、溶劑化膜消失，注定了混凝土流動性隨時間延長而降低，最終表現(xiàn)混凝土坍落度損失較大。普通減水劑一般都是與其他外加劑復(fù)合使用。第17頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三高效減水劑

主要品種

1.萘系高效減水劑（使用量最廣，減水率較高）

2.蒽系高效減水劑（用量少，價格便宜）

3.古馬隆系高效減水劑（焦化廠副產(chǎn)品制，減水率一般）

4.三聚氰胺系高效減水劑（減水增強(qiáng)效果好，價格較高）

5.氨基磺酸鹽系高效減水劑（減水率高，保坍較好）

6.脂肪族高效減水劑（減水率較高，保坍一般）第18頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三作用機(jī)理吸附水泥顆粒表表面能降低水泥顆粒表面帶電形成溶劑化水膜阻止水泥顆粒絮凝靜電斥力效應(yīng)水泥顆粒穩(wěn)定分散第19頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三高性能減水劑

萘系高效減水劑增加混凝土收縮，易造成混凝土開裂；混凝土夏季高溫是坍損大，與不同水泥存在相容性問題，生產(chǎn)過程環(huán)境污染等，為了解決萘系高效減水劑存在的問題，出現(xiàn)了一種新型的高效減水劑

——聚羧酸系高效減水劑,具有大減水、低收縮和優(yōu)良保坍等多種優(yōu)良性能。第20頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化劑聚羧酸系高性能減水劑的分子模型第21頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化劑基本性能對比第22頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化劑主要性能特點與水泥的適應(yīng)性較好摻量低，減水率高新拌混凝土流動性保持性能好增強(qiáng)效果好新拌混凝土和易性好，混凝土外觀質(zhì)量較好混凝土收縮率低可以大幅度提高礦物摻合料的用量，降低水泥用量，節(jié)約成本外加劑總堿量、硫酸鈉含量、氯離子含量低清潔無污染，環(huán)境友好第23頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化劑應(yīng)用范圍

特別適合用于配置C30～C100的高流態(tài)、高保坍、高強(qiáng)甚至超高強(qiáng)的混凝土工程。關(guān)鍵技術(shù)高溫緩凝、且凝結(jié)時間可調(diào)；含氣量穩(wěn)定及良好的抗凍融性能；高強(qiáng)混凝土粘度的控制；保坍能力可以從分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整；對分子結(jié)構(gòu)接枝不同官能團(tuán)，可以生產(chǎn)特殊功能的產(chǎn)品，如：高保坍型、減縮型、消泡型等。第24頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化劑注意事項與引氣劑復(fù)合使用時一定要預(yù)先試驗；減水、保坍效果對減水劑摻量依賴性大；減水、保坍受溫度影響較大配置的混凝土拌合物性能對用水量極為敏感與其他品種減水劑的相容性很差且無疊加的作用效果，不得與萘磺酸鹽減水劑復(fù)配（切忌）與其他改性組分的相容性較差，如消泡劑、引氣劑、增稠劑等第25頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)

聚羧酸系超塑化劑其優(yōu)越的使用性能，在各種工程中應(yīng)用越來越廣泛，出現(xiàn)的問題也越來越多，由于其獨特的梳型分子結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可設(shè)計性強(qiáng)，可以根據(jù)在實際使用中遇到的問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，來解決遇到的特殊問題，其產(chǎn)品已經(jīng)向系列化和功能化發(fā)展。第26頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三緩凝劑定義：能夠延長混凝土或砂漿初、終凝時間的外加劑。主要品種糖類及碳水化合物羥基羧酸及其鹽類多元醇及其衍生物弱無機(jī)酸及其鹽類有機(jī)磷酸鹽類木質(zhì)素磺酸鹽、腐殖酸鹽第27頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)緩凝劑對混凝土凝結(jié)時間的延緩程度，取決于所用緩凝劑的類型及摻量、水泥的品種及用量、摻合料、水灰比、環(huán)境溫度、摻加順序等因素。普通硅酸鹽水泥緩凝效果依次為，糖類>羥基羧酸類>木鈣類高溫條件緩凝效果依次為：糖類>磷羧酸>檸檬酸>酒石酸>聚羧酸>無機(jī)磷酸鹽>多元醇。緩凝劑對硬化混凝土早期有所降低，后期有增加，收縮輕微增加。超長緩凝時對混凝土早期、后期強(qiáng)度均有影響，須提高設(shè)計標(biāo)號。超摻可能導(dǎo)致永久性不凝。第28頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三早強(qiáng)劑定義：可加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。主要品種：

無機(jī)鹽類早強(qiáng)劑有機(jī)物類早強(qiáng)劑復(fù)合早強(qiáng)劑

第29頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三氯鹽早強(qiáng)劑下列情況下禁用預(yù)應(yīng)力混凝土相對濕度大于80%，露天及經(jīng)常淋雨、受水流沖刷的結(jié)構(gòu)大體積混凝土直接接觸酸堿或其他侵蝕介質(zhì)的結(jié)構(gòu)處于60℃以上結(jié)構(gòu)，需要經(jīng)常蒸養(yǎng)的鋼筋混凝土預(yù)制件有外觀質(zhì)量要求的混凝土薄壁結(jié)構(gòu)骨料具有活性的混凝土結(jié)構(gòu)第30頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三硫酸鹽早強(qiáng)劑硫酸鹽早強(qiáng)劑作用機(jī)理

能與C3A迅速反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣，形成早期骨架，由于上述反應(yīng)，溶液中氫氧化鈣濃度降低，加速C3S水化反應(yīng)，提高早期強(qiáng)度。第31頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)無機(jī)鹽早強(qiáng)劑降低混凝土新拌性能一般沒有引氣作用，降低混凝土泌水三乙醇胺對凝結(jié)時間影響不明確，無機(jī)鹽類較高摻量促凝混凝土收縮增大使用前需要進(jìn)行水泥適應(yīng)性試驗，確定使用量第32頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三引氣劑定義：

在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。品種：松香類引氣劑皂苷類引氣劑其他類型引氣劑應(yīng)用范圍：

廣泛應(yīng)用于具有抗凍要求的混凝土和高性能混凝土中。第33頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三引氣劑含氣量對新拌性能的影響能夠提高流動性降低混凝土泌水，避免離析含氣量對硬化性能的影響優(yōu)質(zhì)引氣劑可以提高混凝土抗?jié)B性能在一定的含氣量范圍，混凝土強(qiáng)度有一定的降低大幅度提高混凝土的抗凍融性能提高混凝土抗碳化能力降低混凝土的彈性模量干縮稍有增加第34頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三膨脹劑定義：

膨脹劑是一種在水泥凝結(jié)硬化過程中使混凝土（包括砂漿及水泥凈漿）產(chǎn)生可控制的膨脹以減少收縮的外加劑。種類：硫鋁酸鈣類膨脹劑（適當(dāng)?shù)乃B(yǎng)護(hù)）氧化鎂膨脹劑石灰系膨脹劑鐵粉系膨脹劑復(fù)合型膨脹劑第35頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三硫鋁酸鈣類膨脹劑膨脹機(jī)理1.結(jié)晶膨脹

鈣礬石的晶體長大而導(dǎo)致膨脹。2.膠體吸水腫脹

鈣礬石膨脹是由于其表面帶負(fù)電荷，膠狀鈣礬石比表面積極大及特殊的晶格結(jié)構(gòu)，在飽和氫氧化鈣溶液中會吸附大量的水而腫脹。第36頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三膨脹劑對混凝土性能的影響降低混凝土初始坍落度混凝土坍落度損失增加對混凝土泌水略有降低縮短混凝土凝結(jié)時間硬化混凝土早期強(qiáng)度有所下降，后期增加較快，膨脹過大，強(qiáng)度下降提高混凝土抗?jié)B、抗凍、抗裂性能第37頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三膨脹劑應(yīng)用中存在的問題養(yǎng)護(hù)條件一定要保證濕養(yǎng)護(hù)14天其他外加劑對膨脹劑效能的影響水膠比變化帶來摻膨脹劑混凝土結(jié)構(gòu)破壞大體積混凝土溫度上升后，引起膨脹源分解摻膨脹劑混凝土耐久性問題，鈣礬石含量高抗碳化能力降低。第38頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三速凝劑定義

速凝劑是使水泥混凝土快速凝結(jié)硬化的外加劑。產(chǎn)品類型以鋁氧熟料為主體的速凝劑水玻璃類速凝劑鋁酸鹽液體速凝劑新型無機(jī)低堿速凝劑新型液體無堿速凝劑第39頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三速凝劑速凝機(jī)理生成水化鋁酸鈣而速凝大量生成鈣礬石導(dǎo)致速凝形成水化鋁酸鈣骨架并促進(jìn)C3S水化導(dǎo)致速凝其他作用機(jī)理第40頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三速凝劑產(chǎn)品性能凝結(jié)速度快，一般終凝在10min以內(nèi)早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度較基準(zhǔn)有較多下降具有一定的收縮變形對鋼筋無銹蝕作用應(yīng)用范圍地鐵工程、地下隧道、水工涵洞等工程的初期支護(hù)和最終襯砌廠房、煙囪等修復(fù)和加固道路、堤壩、住宅邊坡工程及各種地基工程第41頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三速凝劑注意事項充分注意對不同水泥的適應(yīng)性；必須根據(jù)試驗確定速凝劑用量；根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁剡M(jìn)行調(diào)整摻量，一般氣溫低增加摻量，氣溫升高降低摻量；注意控制水膠比在0.4~0.5，不能過大；干燥收縮值大，需要注意濕養(yǎng)護(hù)，防止干裂；檢測時注意攪拌方式、水泥的存放時間、速凝劑的加入方式。第42頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三泵送劑定義：

能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑。組成：減水劑緩凝劑引氣劑保水劑（增稠劑）第43頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三4.8減縮劑定義

減少混凝土收縮的外加劑。減縮機(jī)理

通過降低水泥石毛細(xì)管中水的表面張力使得混凝土宏觀收縮值降低。產(chǎn)品性能特點混凝土28d收縮值減少50%~80%，最終收縮值減少25%~50%；對混凝土凝結(jié)時間稍有延長不影響混凝土的坍落度、含氣量和強(qiáng)度第44頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三阻銹劑定義

阻銹劑是指能夠抑制或減輕混凝土中鋼筋或其他預(yù)埋金屬銹蝕的外加劑。按使用方式摻入型，主要用于新建工程的預(yù)防。滲透型，主要用于老工程的修復(fù)。常用產(chǎn)品陽極型：亞硝酸鈉、亞硝酸鈣、硝酸鈣、重鉻酸鹽等陰極型：高級脂肪酸、磷酸酯、碳酸鈉、磷酸氫鈉等復(fù)合型第45頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三阻銹劑作用機(jī)理通過阻止和減緩電極的陽極過程達(dá)到抑制鋼筋銹蝕的作用在陰極部位生成一種難溶的膜，從而起到保護(hù)鋼筋的作用提高陽極與陰極之間的電阻，從而阻止銹蝕的電化過程應(yīng)用范圍

廣泛用于工業(yè)建筑、海工及水工工程、立交橋、公路橋、鹽堿地建設(shè)工程、已有工程的修復(fù)等。第46頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三阻銹劑注意事項注意混凝土初始流動度，一般阻銹劑具有一定的減水效果注意混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展（可能導(dǎo)致含氣量增加）用于涂刷老混凝土表面時，應(yīng)要徹底清除疏松、損害的表面第47頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三養(yǎng)護(hù)劑作用機(jī)理

在混凝土表面形成薄膜，阻止混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)。產(chǎn)品品種水玻璃類乳液類（石蠟乳液、瀝青乳液、高分子乳液）有機(jī)溶劑類（氯乙烯樹脂溶液）復(fù)合類應(yīng)用范圍

常用于公路、機(jī)場跑道、停車場等混凝土層較薄、面積又很大又不需要進(jìn)一步裝飾的混凝土表面。第48頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三養(yǎng)護(hù)劑注意事項養(yǎng)護(hù)劑水溶性大，下雨前不宜噴砂要及時噴涂養(yǎng)護(hù)劑噴涂完養(yǎng)護(hù)劑后混凝土表面不能受潮，一般夏季0.5h成膜，冬季3h成膜。第49頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三脫模劑定義

脫模劑是一種噴涂或涂抹在模板內(nèi)壁起潤滑和隔離作用，能有效地促使混凝土在拆模時順利脫離模板，并保持混凝土形狀無損的外加劑。脫模機(jī)理機(jī)械潤滑作用成膜隔離作用化學(xué)反應(yīng)作用（先是模板具有憎水性，再與氫氧化鈣反應(yīng)，生成非水溶性皂，起潤滑作用）第50頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三脫模劑產(chǎn)品特點優(yōu)良的脫模性能，保證混凝土外觀光滑平整涂刷方便，模板易清理保護(hù)模板，對混凝土無害使用范圍廣泛使用于各種混凝土工程中。第51頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三其它產(chǎn)品其它產(chǎn)品：

防凍劑、絮凝劑、保塑劑、增稠劑、錨固劑、表面處理劑、著色劑等。外加劑的復(fù)合一般不單獨使用，都是與其它外加劑復(fù)合使用。根據(jù)實際工程的需要，常常要把幾種外加劑復(fù)合到一起，能夠得到多功能的外加劑，如早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑，引氣劑與減水劑復(fù)合，保塑劑與減水劑復(fù)合等。第52頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三三、外加劑應(yīng)用中注意的問題第53頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三5外加劑應(yīng)用問題

外加劑是一種工業(yè)化學(xué)物質(zhì)，可以是單一或復(fù)合組分，使用外加劑時，必須根據(jù)工程對混凝土性能要求選擇合適的外加劑，注意外加劑的摻量和使用方法。第54頁，講稿共60頁，2023年5月2日，星期三外加