建筑主要材料五

1、第五章 （ 5）21、了解外加劑重點、難點：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本教案過程：外加劑：是指能有效改善混凝土某項或多項性能的一類材料。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、強度、耐久性或調(diào)節(jié)凝結時間及節(jié)約水泥。外加劑的應用促進了混凝土技術的飛速進步，技術經(jīng)濟效益十分顯著，使得高強高性能混凝土的生產(chǎn)和應用成為現(xiàn)實，并解決了許多工程技術難題。如遠距離運輸和高聳建筑物的泵送問題；緊急搶修工程的早強速凝問題；大體積混凝土工程的水化熱問題；縱長結構的收縮補償問題；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)混凝土凝結硬化性能的外加劑。主要有緩凝劑、速凝劑、早強劑等。 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，尚有復合型減水劑，如引氣減水劑，既具有減水作用，同時具有引氣作用；早強減水劑，既具有減水作用，又具有提高早期強度作用；緩凝減水劑，同時具有延緩凝結時間的功能等等。1）減水劑的作用機理：減水劑提高混凝土拌合物流動性的作用機理主要包括分散作用和潤滑作用兩方面。減水劑實際上為一種表面活性劑，長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、凝結構，使 10%30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動和潤滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動性（如圖 4-18a ）。當加入減水劑后，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（通常為負電荷），形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結構破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動，從而有效地增加混凝土拌合物的流動性（如圖 4-18b ）。（2）潤滑作用：減水劑中的親水基極性很強，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滑作用，能有效降低水泥顆粒間的滑動阻力，從而使混凝土流動性進一步提高。

5、2）減水劑的主要功能：（1）配合比不變時顯著提高流動性。（2）流動性和水泥用量不變時，減少用水量，降低水灰比，提高強度。（3）保持流動性和強度不變時，節(jié)約水泥用量，降低成本。（4）配置高強高性能混凝土。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（簡稱木鈣，代號 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 15%30%，相應地可提高 28 天強度 10%以上，或節(jié)約水泥 10%20%。萘系減水劑對鋼筋無

6、銹蝕作用，具有早強功能。但混凝土的坍落度損失較大，故實際生產(chǎn)的萘系減水劑，極大多數(shù)為復合型的，通常與緩凝劑或引氣劑復合。萘系減水劑主要適用于配制高強、早強、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：為非引氣型早強高效減水劑，性能優(yōu)于萘系減水劑，但目前價格較高，適宜摻量 0.5%2.0%，減水率可達 20%以上， 1 天強度提高一倍以上， 7 天強度可達基準 28 天強度，長期強度也能提高，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)時損失也較大。目前主要用于配制高強混凝土、早強混凝土、流態(tài)混凝土、蒸汽養(yǎng)護混凝土

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）復合減水劑：單一減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)中往往復合各種其他外加劑，組成早強減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、緩凝引氣減水劑等等。隨著工程建設和混凝土技術進步的需要，各種新型多功能復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、早強劑：早強劑是指能加速混凝土早期強度發(fā)展的外加劑。1

8、）、主要功能：是縮短混凝土施工養(yǎng)護期，加快施工進度，提高模板的周轉率。2）、主要作用機理：是加速水泥水化速度，加速水化產(chǎn)物的早期結晶和沉淀。3）、主要用途：有早強要求的混凝土工程及低溫、負溫施工混凝土、有防凍要求的混凝土、預制構件、蒸汽養(yǎng)護等等。4）、主要品種：有氯鹽、硫酸鹽和有機胺三大類，但更多使用的是它們的復合早強劑。（ 1）氯化鈣早強劑：適宜摻量 0.5% 3%。由于 Cl- 對鋼筋有腐蝕作用，故鋼筋混凝土中摻量應控制在 1%以內(nèi)。 CaCl2 早強劑能使混凝土 3 天強度提高50% 100%， 7 天強度提高 20% 40%，但后期強度不一定提高，甚至可能低于基準混凝土。此外，氯鹽類早

9、強劑對混凝土耐久性有一定影響。此外，為消除 CaCl2 對鋼筋的銹蝕作用，通常要求與阻銹劑亞硝酸鈉復合使用。（ 2）硫酸鹽類早強劑：建筑工程中最常用的為硫酸鈉早強劑。適宜摻量為 0.5%2.0%；早強效果不及 CaCl2 。對礦渣水泥混凝土早強效果較顯著，但后期強度略有下降。硫酸鈉早強劑在預應力混凝土結構中的摻量不得大于1%；潮濕環(huán)境中的鋼筋混凝土結構中摻量不得大于 1.5%；嚴格控制最大摻量，超摻可導致混凝土后期膨脹開裂，強度下降；混凝土表面起“白霜”，影響外觀和表面裝飾。（ 3）有機胺類早強劑：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%，雖然早強效

10、果不及 CaCl2，但后期強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%，否則可能導致混凝土后期強度下降。摻用時可將三乙醇胺先用水按一定比例稀釋，以便于準確計量。此外，為改善三乙醇胺的早強效果，通常與其他早強劑復合使用。（ 4）復合早強劑：為了克服單一早強劑存在的各種不足，發(fā)揮各自特點，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配組成復合早強劑效果大大改善，有時可產(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%。嚴防超量摻用，否則將嚴重降低混土強度。當采用高頻振搗時，引氣劑摻量可適當提高。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性。若保持流動性不變，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。由于大量的微細氣泡堵塞和隔斷了混凝土中的毛細孔通道

12、，同時由于泌水少，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化性能。另一方面，由于連通毛細孔減少，吸水率相應減小，且能緩沖水結冰時引起的內(nèi)部水壓力，從而使抗凍性大大提高。4）應用和注意事項：引氣劑主要應用于具有較高抗?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合使用，或采用復合引氣減水劑。由于引氣劑導致混凝土含氣量提高，混凝土有效受力面積減小，故混凝土強度將下降，一般每增加 1%含氣量，抗壓強度下降 5%左右，抗折強度下降2%3%。故引氣劑的摻量必須通過含氣量實驗嚴格加以控制，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：緩凝劑是指能延長混凝土的初凝和終凝時間的外加劑。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)時間，有利于減小混凝土內(nèi)外溫差引起的應力開裂。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、滑模施工和遠距離運輸。d通常具有減水作用，故亦能提高混凝土后期強度或增加流動性或節(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。一般初凝時間小于 5min，終凝時間小于 10h，1h 內(nèi)即產(chǎn)生強度， 3 天強度可達基準混凝土 3 倍以上，但后期強度一般低于基準混凝土。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、邊坡和基坑支護等等。6、防凍劑：防凍劑指能使混凝土中水的冰點下降，保證混凝土在負溫下凝結硬化并產(chǎn)生足夠強度的外加劑。主要適用于冬季負溫條件下的施工。值得說明的一點是，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