混凝土化学外加剂.ppt

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1、混凝土化学外加剂1前言混凝土外加剂是一门新的并涉及面较为广泛的材料科学与工程的一个分支，属于化学建材领域。一些工业发达国家把外加剂作为除水泥、砂、石和水之外的第五种必不可少的组分，大量应用于混凝土工程。水泥水石子砂普通混凝土的基本组成材料掺入外加剂之后的混凝土性能有很大改善，由于掺量很少，成本增加并不是很大。1.1混凝土外加剂的发展概况早在古代，人们已经知道在建筑用胶凝材料中使用一些外加剂：①古罗马：斗兽场建筑中在火山灰胶凝材料中使用一些牛血、牛油、牛奶等改善性能；②古中国：秦始皇修建万里长城，加入糯米汁、猪血、豆腐汁等增加黏土和石灰的黏聚力。真正的科研产品，当算1935

2、年美国E.W.Scxiptrt以纸浆废液中的木质素磺酸盐为主要成分的“普浊里”(Pozzolitn)减水剂。中国正式使用混凝土外加剂是在20世纪50年代，是由前苏联专家将松香皂化物引入中国。国外的发展状况20世纪40年代，美国开发出羟基酸盐类减水剂；20世纪50年代，日本引进减水剂，并加以发展和广泛应用；20世纪60年代，日本花王石碱公司开发成功萘系减水剂；20世纪60年代，联邦德国开发出以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的“梅尔门特”减水剂；目前，外加剂发展领先的国家是日本、澳大利亚、挪威、美国。在100%的混凝土中使用:日本、澳大利亚；在50%以上的混凝土中使用:德国、

3、丹麦、瑞典等；在30%以上的混凝土中使用:英国、法国、意大利及东欧诸国。国内的发展状况20世纪50年代，我国开始应用氯化钙早强剂；20世纪70、80年代，大量研究并自主开发，但是距离国外产品还有不小差距；20世纪80、90年代，制定外加剂质量标准，推动外加剂应用技术发展；20世纪90年代至今，各种复合型外加剂、新型高性能外加剂大量开发与应用，逐步接近国外先进水平。1.2混凝土外加剂的定义及分类外加剂的定义：在混凝土（包括砂浆、净浆）拌合时或拌合前掺入的，掺量不大于水泥质量5％（特殊情况除外）、并能对混凝土的正常性能按要求而改性的工业产品，称为混凝土外加剂。注意：为改善水泥

4、性能而掺加的少量物质，如石膏、助磨剂等，我们通常不划归至混凝土外加剂范畴，一般情况下，它们的掺量也较大（远远大于5%）。外加剂的分类——按主要功能分（1）改善混凝土拌合物流变性能，如减水剂、引气剂和泵送剂等；（2）调节混凝土的凝结硬化速度，如缓凝剂、早强剂和速凝剂等；（3）提高混凝土的耐久性，如引气剂、阻锈剂、抗冻剂、防水剂、抗渗剂等；（4）改善混凝土其他性能，如加气剂、泡沫剂、膨胀剂、着色剂、碱骨料反应抑制剂等。正在开发中：流平剂、疏水剂、絮凝剂、保水剂、密实剂等外加剂的分类——按材料组成分（十大类）减水剂抗冻剂速凝剂消泡剂早强剂引气剂缓凝剂膨胀剂防水剂密实剂杭州湾跨海

5、大桥三峡大坝外加剂的使用是混凝土技术的重大突破。随着混凝土工程技术的发展，对混凝土性能提出了许多新的要求。如：泵送混凝土要求高的流动性；冬季施工要求高的早期强度；高层建筑、海洋结构要求高强、高耐久性。这些性能的实现，需要应用高性能外加剂。由于外加剂对混凝土技术性能的改善，它在工程中应用的比例越来越大，北京、上海、广州、深圳等地区使用掺外加剂的混凝土已占混凝土总量的60％～90％。2减水剂2.1减水剂的定义在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂称为减水剂，又称为“塑化剂”，高效减水剂又称为“超塑化剂”。减水剂多为表面活性剂，它的作用效果是由于其表面活

6、性所致。主要由长链的有机分子组成。结构中分别带有亲水端和憎水端。亲水端通常包含一个或多个极性基团，如-COO¯，-SO32-或-NH4+。表面活性剂分子结构模型表面活性剂是具有显著改变(通常为降低)液体表面张力或二相间界面张力的物质，其分子由亲水基团和憎水基团二个部分组成。2.2减水剂的作用机理掺入减水剂前：少量的水加入到水泥中时，不能得到分散较好的体系。因为：（1）水具有很高的表面张力；（2）水泥颗粒易于团聚形成絮凝结构。当水泥加水拌合形成水泥浆的过程中，水泥颗粒把一部分水包裹在颗粒之间而形成絮凝。掺入减水剂前掺入减水剂后：当带有亲水链的表面活性剂加入到水泥-水体系中时

7、，分子链以横卧的形式被吸附到水泥颗粒上。表面活性剂的极性端伸向水中，从而降低了水的表面张力，使水泥颗粒呈亲水性。进而在水泥颗粒周围形成一层水偶极子，阻止了絮凝结构的产生，使系统保持良好的分散状态。碳氢链上带有阴离子极性基团的分子掺入减水剂后减水剂减水机理减水剂作用由：吸附—分散作用、润滑作用、湿润作用三部分组成。只要掺入少量的减水剂，就可使硬化前混凝土和易性改善，硬化后混凝土性能改善，减水剂已成为高性能混凝土主要成分。掺入减水剂后：作用机理掺入减水剂前：水泥加水后，产生絮状结构，减水剂的亲水基团带负电，使水泥颗粒由絮状结构变为