06混凝土2外加剂.ppt

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1、6.3 混凝土外加剂,Admixtures for Concrete,什么是外加剂？,外加剂在拌制混凝土的过程中加入的，用以改善混凝土性能的化学物质。（一般掺量不超过5）GB 8075-87 It is defined as a material other than water, aggregate and cement that is used as an ingredient of concrete to modify the properties of fresh or hardened concrete CONCRETE ADMIXTURES HANDBOOK,为什么要使用外加剂？,

2、外加剂的作用 改善混凝土拌合物的和易性； 加快或延缓凝结时间； 控制强度增长； 提高冻融、碱骨料膨胀、硫酸盐侵蚀和钢筋锈蚀等作用下的耐久性； 节约水泥用量，降低成本； 减少放热速度，控制温升。,外加剂有哪些品种？,用于改善和易性,减水剂,泵送剂,引气剂,调整凝结硬化速度,早强剂,速凝剂,缓凝剂,减小收缩,膨胀剂,减缩剂,提高耐久性,引气剂,防水剂,阻锈剂,改善其它性能,防冻剂,泡沫剂,消泡剂,6.3.1 减水剂 Water Reducers,在混凝土和易性基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂减水剂。,water reducers can reduce mixing water up to

3、 10 to 15%.,reduce mixing water up to 25 to 30%, and not less than 12% (China),依据减水程度分类：,注：减水率加入减水剂后混凝土用水量与基准混凝土用水量之差占基准用水量的百分比。,对混凝土性能的影响分类：,1. 减水剂的组成与分子结构特点,减水剂都是表面活性剂，分子结构中含有亲水的离子基团和碳氢分子链,2. 减水剂的物理化学特征,可溶于水，能显著降低水的表面张力； 能吸附在固体表面，并在固体表面定向排列，形成表面吸附分子层，降低水固界面张力。,水泥加水拌和后，产生絮凝结构，10 30的拌合水（游离水）被包裹在其中，从

4、而降低了混凝土拌合物的流动性。,3.减水作用机理,原因： 1.降低了表面张力，使颗粒分散所克服的能量更小； 2.亲水基电离，水泥颗粒带同性电荷；,4. 减水剂的经济技术效果,加外加剂,无外加剂,5. 减水剂的常用品种,木质素磺酸盐减水剂的应用： 用量：水泥用量的0.20.3； 效果：不改变工作性时，减水810； 保持相同用水量时，坍落度增加6080mm；,1） 木质素系减水剂型减水剂,2）萘系减水剂,化学名： -萘磺酸甲醛树脂,基本性能：掺量0.5-1.0%； 减水率：12-22%； 具有早强作用。,3）磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂(密胺树脂),应用特点：适宜掺量为05.，减水率。,三羟甲基三聚

5、氰胺,n910,4）氨基磺酸系高效减水剂,适宜掺量57，减水率2032. 特点：掺量小，减水率高，坍落度损失小。,羟甲基苯酚,羟甲基对氨基苯磺酸钠,5）聚羧酸高效减水剂,第一代：甲基丙烯酸 / 甲基丙烯酸甲酯型聚羧酸盐,Nippon Shokubai/NMB 1986,(日本触媒),Nippon Oil & Fats (日本油脂),第二代：丙烯醚型聚羧酸盐,其中：EO=CH2CH2O,W. R. Grace, USA (格雷斯，美国),第三代 酰胺/亚酰胺型聚羧酸盐,第四代：聚酰胺/聚乙烯乙二醇共聚物 （两性）,聚羧酸减水剂特点： 减水率可达40%； w/c = 0.15时具有塑化性能；,6.

6、3.2 早强剂 Accelerating admixtures 能加速混凝土凝结和早期强度发展的外加剂早强剂。 An accelerating admixture is a material that is added to concrete for reducing the time of setting and accelerating early strength development.,.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。 早强作用机理：,CaCl2+C3A+10H2O C3A CaCl2 10H2O,2NaCl+Ca(OH) 2 CaCl2

7、 +2NaOH,氯化钙的适宜掺量为。 早强效果：强度提高 ； 强度提高%。 注：氯离子易促使钢筋产生锈蚀，施工中严格控制掺量。 我国规范中规定：预应力混凝土中不得使用； 钢筋混凝土中； 无筋混凝土中 。,主要有：硫酸钠（元明粉）、硫酸钙、硫代硫酸钠(Na2S2O3) 早强作用机理：,硫酸钠的适宜掺量为0.5，复合使用效果更佳。,硫酸盐与C3A反应生成水化硫铝酸钙,1) Na2SO4+Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O+NaOH,注：新生成石膏更易于参与反应,2) CaSO42H2O+C3A+10H2O C3A CaSO412H2 O,. 硫酸盐类,作用机理： 三乙醇胺是一种非离子型表面

8、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”。,3. 有机化合物 三乙醇胺 （ triethanolamine ）(TEA), 尿素,应用：三乙醇胺掺量水泥重量的0.020.05；,注：有机胺与其他早强剂复合效果更好。,早强剂对混凝土性能的影响,1）新拌混凝土流动性能损失加快；凝结时间缩短。 2）水化热释放速度加快；,3）混凝土强度,三. 缓凝剂 Retarding admixtures 延缓水泥的水化和混凝土硬化速度的外加剂缓凝剂 主要品种： 1. 磷酸盐 焦磷酸钠 （Na4P 2O7,）三聚磷酸钠（Na5P3O10），磷酸氢钠，磷酸二氢钠，磷酸二氢钾等 掺量：0.05

9、0.2。 2. 木质素磺酸盐 兼有缓凝和减水的双重作用。,3）有机物缓凝剂（缓凝减水剂）,葡萄糖酸,酒石酸,粘酸,苹果酸,水杨酸,丹宁酸,羟基羧酸(盐)：,多羟基碳水化合物：,葡萄糖、蔗糖、糖蜜,多元醇及衍生物：丙三醇、聚乙烯醇、山梨醇、甘露醇,注：丙三醇可以使水泥完全停止水化。,应用：掺量0.050.2,缓凝剂对混凝土性能的影响,1） 混凝土凝结时间,初凝时间、终凝时间均有所延长。 缓凝剂品种及掺量有同，凝结时间可延长35小时甚至更长。 主要应用：泵送混凝土，大体积混凝土,2） 水化放热速率,缓凝剂可减缓放热速率，降低放热高峰。,磷酸盐缓凝剂,3） 混凝土强度 早期强度发展缓慢，但后期不受影

10、响。,四. 速凝剂 flash-setting admixture,使混凝土快速凝结硬化的外加剂。,1. 速凝剂的品种与性能,1）铝氧熟料碳酸盐系（代表产品：红星I号） 材料组成：铝氧熟料、Na2CO3、CaO,注1：铝氧熟料：Na2CO3：CaO=1: 1: 0.5 注2：粉磨细度 0.08mm 筛余10%,2）711速凝剂 材料组成：铝氧烧结料、无水石膏（CaSO4）,注1：生料中 矾土：Na2CO3：CaO=1: 1.4 : 0.6 注2：铝氧烧结料：石膏3：1,速凝剂的应用以及对混凝土性能的影响,掺量2.55（占水泥重量） 控制初凝时间35分钟，终凝不大于10分钟；,四. 引气剂 Ai

11、r entraining admixtures 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（10200）的外加剂。 作用机理： 表面活性剂，分子量小，作用于液气界面。,1. 松香类引气剂 松香类引气剂分为松香皂和松香热聚物两种,注1：反应温度：80-100;,松香皂的物理化学性质： 1. 外观：棕色膏状物； 2. 含水约22； 3. PH约810； 4. 表面张力：2931 dyn/m,松香与苯酚的酯化反应,2） 松香热聚物的合成,注1：生成物中含有不饱和键，可以发生聚合反应生成松香热聚物文沙树脂（Vinsol ）,主要成分：三萜皂苷,3. 皂苷类引气剂,生产过程：,

12、典型产品：SJ-2 结构特点：OH亲水，苷元赠水，在水膜中定向排列性好，表面张力低。 性能：分子较大，分子膜较厚，气泡体积小、均匀、稳定。,引气剂掺量：0.5/100001.5/10000，引气量4-6%,引气剂对混凝土性能的影响,1）坍落度,其它条件不变时，引气量每增加1，坍落度约增加10mm。 机理：微小的独立气泡如同滚珠，内部摩擦由滑动摩擦变成滚动摩擦，减小了内部阻力。,2）力学性能,The usual “rule of thumb” is that each percent of air will reduce the strength by about five percent.,T

13、he Youngs modulus of air-entrained concrete is reduced to about the same degree as the compressive strength.,3）抗冻性耐久性,加入引气剂最主要的原因所在。 在含气量不大于6时，含气量越大，抗冻融耐久性越好。 衡量指标：动态弹性模量,五. 防冻剂 Anti-freezing admixutres,能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂GB8075 Antifreezing admixtures chemicals which are added to the mi

14、xing water of concrete in order to lower the freezing point of the aqueous solution.,相关概念：临界强度新拌混凝土在受冻后，再恢复正常温度，强度可以持续增长并达到设计强度等级95以上时，所需的初始强度。 如：临界强度标准推荐值：3.5 MPa,防冻剂的基本组成：盐类 防冻剂均有早强作用，兼有降低冰点的功能。 常用防冻剂有：亚硝酸盐、硝酸盐、氯盐、碳酸钠、铵盐、尿素、甲醇等。 注：亚硝酸钠具阻锈作用。氯盐应与亚硝酸盐复合使用，且亚硝酸盐与氯盐比不小于1:1。,1） CSA型膨胀剂 （Calcium Sulfa A

15、luminate） 1962年，在日本研制成功；1974，年中国建材院 主要成分：,六、 混凝土膨胀剂 expanding admixture,主要成分：硫铝酸盐,CaO, CaSO4,制备：,膨胀机理：,CSA掺量：812时，混凝土膨胀率：0.041.0，,2） U型膨胀剂：即UEA （Expanding Admixture） 1985年，中国建材院研制成功，是目前使用最普遍的膨胀剂。 主要成分：硫铝酸盐熟料、明矾石、石膏 磨细而成。,膨胀机理：,七. 泵送剂 Pumping aids 专门用于泵送混凝土，改善混凝土泵送性能的外加剂。 主要成分：高效减水剂、引气或引气减水剂；缓凝或缓凝减水剂

16、；保水剂、其它专门用途外加剂；,加入掺合料的目的和意义 （1）改善混凝土的和易性；粉煤灰、矿渣 （2）降低混凝土的温升；硅灰除外 （3）能提高混凝土的强度，特别是后期强度； （4）能减少混凝土的收缩，主要是减少干燥收缩； （6）改善混凝土的耐久性，特别是改善混凝土的抗渗 性、抗腐蚀性，抑止混凝土的碱一集料反应。 （7）降低成本；,6.3 混凝土掺合料,定义：掺加到混凝土中能够改善其性能的磨细矿物材料,一. 粉煤灰 fly ash,1. 用于混凝土中的粉煤灰技术要求,注：*掺30%粉煤灰与不掺的硅酸盐水泥，二者胶砂达到相同流动度时加水量的之比值。,2. 粉煤灰效应,（）活性效应 粉煤灰中所含的S

17、iO2和Al2O3具有化学活性，它们能与水泥水化产生的Ca(OH)2反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，可起增强作用。 结果：显著降低了混凝土内部结构中水泥石的孔隙率，也改善了孔结构（连通孔、大孔减少），提高了混凝土的密实性。,（）颗粒形态效应 表面光滑、致密、细粒的、海绵状的硅铝酸盐玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而可减少混凝土的用水量，改善和易性。,（）微骨料效应 粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构，增大密实度。,3. 粉煤灰掺加技术 掺量：不同的混凝土类型，不同的水泥品种，取代的量不同：1565 1）等量取代法 以等量粉煤灰取代水泥。

18、适用范围：超强较多，强度可适当降低的情况 2）超量取代法 以超量的粉煤灰取代水泥，超过的部分粉煤灰取代细骨料。 适用于：保证混凝土强度不变 3）外加法 为了改变混凝土的和易性。,二. 硅灰 SiO2在高温下被还原， SiO（g）或 Si（g）在冷却时又被氧化成为SiO2，静电收尘得到的工业副产品。 主要成分： SiO2 粒径：0.10.2 比表面积：20000 25000m2/kg 作用：提高混凝土强度，耐久性，抑制碱骨料反应，降低水化热； 用途：高强及超高强混凝土、高性能混凝土,三. 磨细粒化高炉矿渣矿渣粉 铁矿石冶炼后得到的液态渣，经水淬粒化、磨细得到。 成分：与粉煤灰相似，但活性高于粉煤灰。 掺量：高于粉煤灰。,END,加 密,硅铁合金厂,硅冶炼厂,烟罩,冷凝硅粉,200-300kg/m3,500600kg/m3,硅灰的生产,返回,