chapter5Part4水泥混凝土外加剂.ppt
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1、第五章第五章 水泥混凝土混凝土CONCRETECONCRETE Part 4第四节第四节 混凝土外加剂混凝土外加剂混凝土的第五组分混凝土的第五组分定义:在拌制混凝土过程中掺入的不超过定义:在拌制混凝土过程中掺入的不超过水泥重量的水泥重量的5%(特殊情况除外),且能(特殊情况除外),且能使混凝土按需要改变性质的物质,称为混使混凝土按需要改变性质的物质,称为混凝土外加剂。凝土外加剂。混凝土外加剂的分类混凝土外加剂的分类按化学成分可分成三类:按化学成分可分成三类:()无机化合物,多为电解质盐类;()无机化合物,多为电解质盐类;()有机化合物,多为表面活性剂;()有机化合物,多为表面活性剂;()有机无
2、机复合物。()有机无机复合物。按功能分为四类:按功能分为四类:()改善混凝土拌合物()改善混凝土拌合物流变性能流变性能;()调节混凝土凝结时间,硬化性能;()调节混凝土凝结时间,硬化性能;()改善混凝土耐久性能;()改善混凝土耐久性能;()改善混凝土其他性能。()改善混凝土其他性能。一、混凝土外加剂的物理化学基础1.有机化合物:多为各种表面活性剂。表面活性剂分子结构 亲水基团:以羟基、羧酸盐基、磺酸盐基及胺基为代表的原子团,易溶于水,极性。对水等极性分子具有较强的亲和力。憎水基团:以脂肪烃及芳香烃等为代表的原子团,难溶于水,非极性。对空气、油等非极性分子具有较强的亲和力。当分子中亲水基团的亲水
3、性较强而憎水基团的憎水性较弱时,表面活性剂呈亲水性的,反之呈憎水性的。分类:按离子类型分类,分为离子型和非离子型。其中离子型分为三种:阴离子型阳离子型两性离子型对水泥混凝土的作用:表面活性剂主要起物理化学作用,改变水泥浆体的物理化学性质。根据表面活性剂的不同,可起到:分散;稳定;引气;调凝等多种作用。2.无机化合物加气剂:铝粉早强剂:氯化钙、氯化钠、硫酸钠等;速凝剂:铝酸钠、硅酸钠、碳酸钠等;缓凝剂:氧化锌、硼砂、氟硅酸钠等。二、减水剂二、减水剂指在混凝土坍落度基本相同的条件下,能指在混凝土坍落度基本相同的条件下,能减少拌和用水量的外加剂。多为亲水性表减少拌和用水量的外加剂。多为亲水性表面活性
4、剂。面活性剂。(一)减水剂的作用机理及作用效果作用机理作用机理:分散作用分散作用分散作用分散作用 引气作用引气作用引气作用引气作用 润湿作用润湿作用润湿作用润湿作用作用效果作用效果:根据使用条件的不同,混凝土掺用减水剂根据使用条件的不同,混凝土掺用减水剂后可以产生以下三方面的效果:后可以产生以下三方面的效果:在配合比不变的条件下,可增大混凝土拌和物在配合比不变的条件下,可增大混凝土拌和物在配合比不变的条件下,可增大混凝土拌和物在配合比不变的条件下,可增大混凝土拌和物的流动性,且不致降低混凝土的强度。的流动性,且不致降低混凝土的强度。的流动性,且不致降低混凝土的强度。的流动性,且不致降低混凝土的
5、强度。在保持流动性及水灰比不变的条件下,可以减在保持流动性及水灰比不变的条件下,可以减在保持流动性及水灰比不变的条件下,可以减在保持流动性及水灰比不变的条件下,可以减少用水量及水泥用量,以节约水泥。少用水量及水泥用量,以节约水泥。少用水量及水泥用量,以节约水泥。少用水量及水泥用量,以节约水泥。在保持流动性及水泥用量不变的条件下,可以在保持流动性及水泥用量不变的条件下,可以在保持流动性及水泥用量不变的条件下,可以在保持流动性及水泥用量不变的条件下,可以减少用水量,从而降低水灰比,使混凝土的强减少用水量,从而降低水灰比,使混凝土的强减少用水量,从而降低水灰比,使混凝土的强减少用水量,从而降低水灰比
6、,使混凝土的强度与耐久性得到提高。度与耐久性得到提高。度与耐久性得到提高。度与耐久性得到提高。(二)常用的减水剂1.1.木质素系减水剂木质素系减水剂2.2.萘系减水剂萘系减水剂3.3.树脂系减水剂树脂系减水剂4.4.糖蜜系减水剂糖蜜系减水剂5.5.复合减水剂复合减水剂1.1.木质素系减水剂木质素系减水剂有木质素磺酸钙(木钙或有木质素磺酸钙(木钙或M剂)、碱木素及剂)、碱木素及纸浆废液塑化剂等。纸浆废液塑化剂等。以木钙为例:以木钙为例:简称剂简称剂,由生产纸浆或纤维浆的废液,经由生产纸浆或纤维浆的废液,经发酵发酵提取酒精后的残渣,再经提取酒精后的残渣,再经磺化磺化、石灰中和石灰中和、过滤过滤喷雾
7、干燥喷雾干燥而成。而成。主要成分木质素磺酸钙主要成分木质素磺酸钙60%以上。含糖率低以上。含糖率低于于12%,pH值为值为46。M剂的特性:掺量0.2%0.3%,减水率10%左右,混凝土28天抗压强度提高10%20%。在保持混凝土强度和坍落度不变的情况下,可节约水泥8%10%。有缓凝作用,并可减少水泥水化放热的速率。价格低廉,用途广泛。2 2.萘系减水剂萘系减水剂为高效减水剂,以煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料,经磺化、水解、缩聚、中和而得。有NF、NNO、FDN、MF、ZB-1等等。萘系减水剂的特性萘系减水剂的特性:掺量较小,适宜掺量为掺量较小,适宜掺量为0.5%1.5%0.5%1.5%
8、,多为,多为0.5%0.5%0.75%0.75%。减水率减水率15%15%20%20%以上,混凝土以上,混凝土2828天抗压强度提高天抗压强度提高20%20%以上。以上。有早强作用。有早强作用。掺入非引气型高效减水剂,可将混凝土的水灰比掺入非引气型高效减水剂,可将混凝土的水灰比降至降至0.250.250.350.35,可配制高强混凝土。,可配制高强混凝土。可配制大流动性混凝土和泵送混凝土。可配制大流动性混凝土和泵送混凝土。可与早强剂、缓凝剂或引气剂复合使用。可与早强剂、缓凝剂或引气剂复合使用。3.树脂系减水剂 水溶性树脂,主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水水溶性树脂,主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水
9、剂,简称密胺树脂减水剂。剂,简称密胺树脂减水剂。由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成,为阴离子表面活性定条件下经磺化、缩聚而成,为阴离子表面活性剂。剂。我国产品有树脂减水剂我国产品有树脂减水剂 ,为非引气型早强,为非引气型早强高效减水剂,其各项功能与效果均比萘系减水剂高效减水剂,其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。还好。树脂系减水剂特性:适宜掺量为适宜掺量为0 05 5.,减水率达,减水率达。对混凝土早强与增强效果显著,能使混凝土对混凝土早强与增强效果显著,能使混凝土1d 1d 强度提高一倍以上,强度即可达空白混凝土强度提
10、高一倍以上,强度即可达空白混凝土d d的强度,长期强度亦明显提高,并可提高的强度,长期强度亦明显提高,并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。4.4.糖蜜类减水剂糖蜜类减水剂糖渣或废蜜为原料,用石灰中和所得的盐糖渣或废蜜为原料,用石灰中和所得的盐类物质。属非离子型亲水性表面活性剂。类物质。属非离子型亲水性表面活性剂。主要产品有:糖蜜塑化剂、甜菜糖渣减水主要产品有:糖蜜塑化剂、甜菜糖渣减水剂及糖蜜酒精糟减水剂。剂及糖蜜酒精糟减水剂。糖蜜系减水剂的特性:掺量0.2%0.3%,减水率6%8%,混凝土28天抗压强度提高10%15%。有显著的缓凝作用。可改善混凝土的粘
11、聚性,降低水化热以及提高混凝土抗渗性、抗冻性及抗冲磨性等。适用于大体积混凝土工程及夏季混凝土施工。5.复合减水剂可与引气剂、早强剂或消泡剂复合,不同减水剂也可复合,可获得两种外加剂的双重效果。减水剂的使用掺加方法:同掺法后掺法滞水掺入法坍落度损失:混凝土拌和物的流动性一般随停放时间的延长而降低。三、缓凝剂三、缓凝剂品种:品种:1.多羟基碳水化合物类:木质素系、糖钙类多羟基碳水化合物类:木质素系、糖钙类2.羟基羧酸及其盐类:酒石酸、柠檬酸、酒石酸钾钠羟基羧酸及其盐类:酒石酸、柠檬酸、酒石酸钾钠3.无机盐类:磷酸钠、硼砂无机盐类:磷酸钠、硼砂作用机理作用机理不同的品种,机理不同,主要以下列三种方式
12、:不同的品种,机理不同,主要以下列三种方式:1.影响水泥矿物成分的水化速度;影响水泥矿物成分的水化速度;2.影响水泥水化产物与硫酸盐(石膏)相互作用速度;影响水泥水化产物与硫酸盐(石膏)相互作用速度;3.影响水泥水化产物的生成速度或水化产物的粘结和结影响水泥水化产物的生成速度或水化产物的粘结和结晶特性。晶特性。常用缓凝剂木钙糖蜜柠檬酸酒石酸酒石酸钠等四、引气剂四、引气剂引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂也是表面活性剂,其憎水基团朝向气泡,亲水基团吸附一层水膜,由于引气剂离子对液膜的保护作用,使气泡不易破裂。引入的这些微小气泡(直径为201000
13、)在拌合物中均匀分布,明显地改善混合料的和易性,提高混凝土的耐久性(抗冻性和抗渗性),使混凝土的强度和弹性模量有所降低。引气剂品种:松香热聚物、松脂皂及801引气剂等。(品牌有DH9、PC-2、H10、AEA等)作用机理:降低界面张力,引气,稳定泡膜。作用效果:改善混凝土拌和物的和易性;提高混凝土的耐久性(抗冻性、抗渗性、抗裂性)强度和耐磨性下降。五、早强剂五、早强剂能加速混凝土早期强度发展的外加剂,能加速混凝土早期强度发展的外加剂,多多用于冬季施工或紧急抢修工程。用于冬季施工或紧急抢修工程。常用的早强剂有:氯盐类、硫酸盐类、有常用的早强剂有:氯盐类、硫酸盐类、有机胺类等。机胺类等。()氯盐类
14、早强剂()氯盐类早强剂氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等,其中以氯化钙应用最广。氯化钙的早强作用主要是因为它能与3和a()2反应,生成不溶性复盐水化氯铝酸钙和氧氯酸钙,增加水泥浆体中固相比例,提高早期强度;同时液相中()2浓度降低,也使 3、C2S 加速水化,使早期强度提高。适宜掺量为。早强效果显著,能使混凝土强度提高,强度提高%。氯化钙早强剂因其能产生氯离子,易促使钢筋产生锈蚀,故施工中必须严格控制掺量。我国规范中规定:在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的;在无筋混凝土中掺量不得超过。()硫酸盐类()硫酸盐类(硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠)硫酸盐的早强作用主要
15、是与水泥的水化产物a()2 反应,生成高分散性的化学石膏,它与的化学反应比外掺石膏的作用快得多,能迅速生成水化硫铝酸钙,增加固相体积,提高早期结构的密实度,同时也会加快水泥的水化速度,因而提高混凝土的早期强度。硫酸钠的适宜掺量为,常以复合使用效果更佳。使用时应防止引起碱集料反应。()有机胺类(三乙醇胺,三乙丙醇胺)三乙醇胺是一种非离子型表面活性剂,它不改变水化生成物,但能在水泥的水化过程中起着“催化作用”,与其他早强剂复合效果更好。()其它:如甲酸盐等 有些减水剂具有早强效果。也有些早强减水剂是由早强剂和减水剂复合而成。六、速凝剂六、速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。多用能使混凝土迅速凝结
16、硬化的外加剂。多用于喷射混凝土及紧急抢修工程。于喷射混凝土及紧急抢修工程。主要产品:红星一型、主要产品:红星一型、711型、型、782型及型及ZC-2等。等。主要成分:铝氧熟料(烧结铝酸钠)主要成分:铝氧熟料(烧结铝酸钠)七、其它外加剂七、其它外加剂复合外加剂防冻剂膨胀剂第五节第五节混凝土的掺合料混凝土的掺合料 为了节约水泥、改善混凝土的性能,在混为了节约水泥、改善混凝土的性能,在混凝土拌制时掺入的掺量大于水泥质量凝土拌制时掺入的掺量大于水泥质量5%的的矿物质粉末,称为混凝土掺合料。矿物质粉末,称为混凝土掺合料。一、粉煤灰从煤粉炉排出的烟气中收集的颗粒粉末。按排放方式不同:湿排灰干排灰:静电收
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