混凝土化学外加剂.ppt

第三章 混凝土化学外加剂 外加剂的发展概况 外加剂的发展历程： 国际：上个世纪30年代开始 我国：上个世纪50年代开始 70年代外加剂行业开始兴起 1982年成立了中国混凝土外加剂学会 1986年成立了中国混凝土外加剂协会 经过近30年的努力，我国的外加剂行业已经得到长足的发展。 混凝土化学外加剂:能有效改善混凝土某项或多项性能,其掺量一般在水泥量的5%以下,却能显著改善混凝土和易性、凝结时间、强度、耐久性及节约水泥的一类材料。 外加剂的分类 按其主要功能分为四类： （1）改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。 有减水剂、引气剂和泵送剂等。 （2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。有缓凝剂、早强剂和速凝剂等。 （3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 （4）改善混凝土其它性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂等。 无机 有机 复合 使用外加剂的主要目的 Ⅰ、改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能 1.不增加用水量而提高和易性、或和易性相同减少用水量； 2.缩短或延长凝结时间； 3.减少泌水和离析； 4.大幅度提高可泵性； 5.减小坍落度损失。 6.降低拌和物液相冰点，使水泥在负温下水化。 7.提高拌和物的含气量。 Ⅱ、改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能，如： 1.延缓或减少水化热； 2.改变混凝土的强度增长规律； 3.提高混凝土强度（压、拉、弯）或节约水泥； 4.提高耐久性，特别是抵抗严酷的暴露环境； 5.阻止或减缓混凝土中钢筋的锈蚀； 6.控制与减缓混凝土收缩或膨胀破坏。 常用外加剂的性能与选用 工程上常用的混凝土外加剂主要有： 减水剂 早强剂、防冻剂 引气剂 缓凝剂等 3.2 减水剂 Water Reducer 早在20世纪30年代初，美国就使用亚硫酸盐纸浆废液用于改善混凝土的和易性。1937年，E.W斯克里彻获得此项美国专利。 40～60年代，木质素系的减水剂研究和开发。 60年代初，日本和前西德发明了三种高效减水剂。 20世纪混凝土技术发展史上的里程碑 1）水灰比定则（1918年，Abrams），为配合比设计奠基； 2）引气剂（50年代）应用，使混凝土抵抗冻融能力大大提高； 3）高效减水剂（60年代），使水泥分散，水灰比得以降低，提高强度和耐久性。 减水剂的定义与作用 定义——减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。 分类——普通减水剂和高效减水剂两大类。 普通减水剂是减水率大于等于5%而小于10%的减水剂. 高效减水剂是减水率大于等于10%的减水剂 按对凝结时间的影响:标准型、缓凝型和促凝型 按对含气量的影响:引气型和非引气型 减水剂的作用原理 减水剂属于表面活性剂 (可溶于水,定向排列于界面上，显著降低表面张力的物质) 分子结构特点　双亲基团： 亲水基团（极性，如：－OH、－COOH、－CO等） 憎水基团（非极性，如长链烷基） 水泥浆的絮凝结构 C3A颗粒表面带正电荷，C3S和C2S带负电荷 絮凝结构会使10%~30%的自由水包裹其中 润湿作用 分散作用 润滑作用 润湿作用 吸附在水泥颗粒表面，降低水泥颗粒固液界面能，降低水泥——水分散体系总能量 极性基种类、数量 非极性基的结构特征、碳氢链长度 分散作用——静电斥力 静电斥力作用 减水剂加入后，由于表面活性作用，憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同的电荷。在斥力下，水泥颗粒互相分开，絮凝结构解体，包裹水被释放出来，从而增加了拌和物的流动性。 静电斥力与离子 磺酸根离子（—SO3-） 较强 带羧酸根离子（—COO—） 次之 非离子型 羟基（—OH）和醚基（—O—） 最小 以静电斥力作用为主的减水剂： 萘磺酸盐甲醛聚合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物 分散作用——空间位阻斥力 空间位阻斥力作用： 聚合物减水剂在水泥颗粒表面形成有一定厚度的聚合物分子吸附层，由于聚合物吸附层靠近重叠而产生的阻止水泥颗粒接近的机械分离作用力。 具有支链结构的共聚物高效减水剂 如 交叉链聚丙烯酸、羧基丙烯酸与丙烯酸脂共聚物、含聚环氧乙烷的聚丙烯酸共聚物等 在掺量较小的情况下，就有明显的分散作用 润滑作用——水化膜 水化膜润滑作用 减水剂吸附在水泥颗粒表面后，在表面形成一层稳定的溶剂化膜层，阻止了水泥颗粒直接接触，起到润滑作用，进一步改善了拌和物的和易性。 润滑作用——引气隔离“滚珠” 引气隔