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1、第七节 外加剂,一、外加剂的定义二、外加剂的分类三、常用外加剂四、外加剂的使用,混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质。掺量不大于水泥质量的5(特殊情况除外)。外加剂的掺量虽小，但其技术经济效果却显著，因此，外加剂已成为混凝土的重要组成部分，被称为第五组分，获得愈来愈广泛的应用。,一、外加剂的定义,表面活性剂：能够被吸附在物体界面，并能降低界面张力的物质。分为：1、离子型：阳离子型 阴离子型 两性离子型2、非离子型：不能电离生成离子，本身具有极性，能够吸附水分子起亲水基作用，它的亲水基主要是由一定数量的含氧基团构成，水溶液稳定性好，不受无机盐酸碱的影响。,一、外加剂的定
2、义,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。,亲水基团,憎水基团,一、外加剂的定义,根据混凝土外加剂的分类、命名与定义(GB807587)的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、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。包括缓凝剂、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)改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。,二、外加剂的分类,三、常用外加剂,1、减水剂2、早强剂
3、3、引气剂4、调凝剂,(一)减水剂,减水剂是当前外加剂中品种最多、应用最广的一种，根据其功能分为：1、普通减水剂(在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂)；2、高效减水剂(在保持混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少用水量的外加剂)；3、引气减水剂(兼有引气和减水功能的外加剂)；4、缓凝减水剂(兼有缓凝和减水功能的外加剂)；5、早强减水剂(兼有早强和减水功能的外加剂)。,使用减水剂的目的：1、使混凝土的原配合比不变，流动性提高。2、使混凝土的流动性及水泥用量不变，降低用水量，使强度提高。3、保持混凝土拌和物的流动性、水灰比不变，使水泥用量降低。,(一)减水剂,减水剂按其主
4、要化学成分为：木质素磺酸盐系；多环芳香族磺酸盐系；水溶性树脂磺酸盐系；糖钙以及腐植酸盐等。,1、减水剂的作用机理,水泥加水后，产生絮状结构，其原因是：（1）水泥矿物在水化过程中所带电荷不同。（2）在溶液中热运动相互碰撞，相互吸引。（3）粒子间范德华力及初期水化反应引起的。,1、减水剂的作用机理,1、当水泥浆中加入减水剂后，减水剂分子中的憎水基定向吸附于水泥质点表面，亲水基团指向水溶液，在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，在电斥力作用下，使原来水泥加水后由于水泥颗粒间分子凝聚力等多种因素而形成的絮凝结构打开，把被束缚在絮凝结构中的游离水释放出来，这就是由减水剂分子吸附产生的分散作用。2、水泥
5、加水后，水泥颗粒被水湿润，湿润愈好，在具有同样工作性能的情况下所需的拌和水量也就愈少，且水泥水化速度亦加快。3、当有表面活性剂存在时，降低了水的表面张力和水与水泥颗粒问的界面张力，这就使水泥颗粒易于湿润、利于水化；4、减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面的溶剂化层增厚，增加了水泥颗粒间的滑动能力，又起了润滑作用若是引气型减水剂，则润滑作用更为明显。,1、减水剂的作用机理,(1)木质素磺酸盐系减水剂 这类减水剂根据其所带阳离子的不同，有木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠(木钠)、木质素磺酸镁(木镁等)。其中木钙减水剂(又称M型减水剂)使用较多。木钙减水剂的掺量，一
6、般为水泥质量的0.20.3。,2、常用减水剂,当保持水泥用量和混凝土坍落度不变时，其减水率为1015，混凝土28d抗压强度提高1020；若保持混凝土的抗压强度和坍落度不变，则可节省水泥用量10左右；若保持混凝土的配合比不变，则可提高混凝土坍落度80一100mm。木钙减水剂对混凝土有缓凝作用，掺量过多或在低温下缓凝作用更为显著，而且还可能使混凝土强度降低r使用时应注意。木钙减水剂是引气型减水剂，掺用后可改善混凝土的抗渗性、抗冻性、降低泌水性。,(1)木质素磺酸盐系减水剂,木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大模板、大体积浇注、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木钙减水剂不宜单独用于冬季施工
7、，在日最低气温低于5时，应与早强剂或早强剂、防冻剂等复合使用。木钙减水剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土。,(1)木质素磺酸盐系减水剂,多环芳香族磺酸盐系减水剂的主要成分为萘或萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，故又称荼系减水剂。萘系减水剂通常是由工业萘或煤焦油中的荼、惠、甲基荼等馏分，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成。萘系减水剂一般为棕色粉末，也有为棕色粘稠液体。我国市场上这类减水剂的品牌很多，如NNO、FDN、SPl、UNF2、SNR、MF、建1等等。其中大部分品牌为非引气型减水剂。萘系减水剂的适宜掺量为水泥质量的0.51.0，减水率为1025。,(2)多环芳香族磺酸盐系减水
8、剂,混凝土28d强度提高20以上。在保持混凝土强度和坍落度相近时，则可节约水泥用量1020。萘系减水剂对不同品种水泥的适应性较强。适用于配制早强、高强、流态、防水、蒸养等混凝土。也适用于日最低气温0以上施工的混凝土，低于此温度则宜与早强剂复合使用。,(2)多环芳香族磺酸盐系减水剂,水溶性树脂系减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等，我国生产的SM减水剂即是将三聚氰胺与甲醛反应生成三经甲基三聚氰胺，再经硫酸氢钠磺化而得的以三聚氰胺树脂磺酸钠为主要成分的减水剂。CRS减水剂则是以古玛隆一苟树脂磺酸钠为主要成分的减水剂。SM减水剂掺量为水泥质量的0.52.0，其减水
9、率为1527，混凝土3d强度提高30100，28d强度提高20一30。CRS减水剂掺量为水泥质量的0.752.0，其减水率为1830，混凝土3d强度提高40130，28d强度可提高20一30。这二种减水剂除具有显著的减水、增强效果外，还能提高混凝土的其他力学性能和混凝土的抗渗、抗冻性，对混凝土的蒸养适应性也优于其他外加剂。水溶性树脂系减水剂为高效减水剂，适用于早强、高强、蒸养及流态混凝土等。,(3)水溶性树脂系减水剂,（二）早强剂,定义：是指能提高混凝土的早期强度的外加剂。有氯化物系、硫酸盐系、三乙醇胺、石膏等。早强机理：（1）能够尽早与C3A作用生成钙矾石（2）能生成难溶的复盐 CaCl2+
10、C3A 水化氯铝酸钙 CaCl2+Ca(OH)2 氧氯化钙,（三）引气剂,定义：是指能在混凝土拌合物中产生一定量的微小独立气泡并使之均匀分布其中的外加剂。如松香热聚物、松香皂等。引气剂：在混凝土拌合物中加入少量的金属粉末（如铝粉等），浇注时发生反应，放出大量的氢气等气体，使浆体体积显著膨胀。掺量：万分之0.5 1.1，引气量为3 6%。,引气机理：能吸附空气表面，憎水基向里，亲水基向外，吸附水分子，使气泡稳定存在。引气剂的作用：1、由于水分子均匀分布气泡表面，改善了混凝土的粘聚性，保水性。2、气泡起滚珠、润滑作用，使混凝土的流动性提高，节约水泥。3、0.010.25mm的微气泡稳定均匀分布，遮
11、断了毛细管道，抗渗性、抗冻性提高。4、气泡的弹性变形，对抗裂性有利。5、气泡的存在，使混凝土的强度降低。但水灰比降低，使混凝土强度得到补偿。,（三）引气剂,（四）调凝剂,缓凝剂：能延缓混凝土的凝结时间，而不显著影响混凝土的后期强度的外加剂。掺量为0.03 0.1%，应用：油井工程、大体积混凝土、商品混凝土等。速凝剂：能使混凝土迅速凝结，并改善混凝土与基底的粘结性及稳定性。掺量为2.5 4%，应用：喷射混凝土、抢修工程等。,四、外加剂的使用,先掺法：与水泥等一起混合后加水拌合。同掺法：加水配成溶液后掺入。滞水法：滞水于23min加入。后掺法：将拌合物拌好送到浇注地点后加入。,第三节混凝土的质量控
12、制与评定混凝土在生产与施工中，由于原材料性能波动的影响，施工操作的误差，试验条件的影响，混凝土的质量波动是客观存在的，因此一定要进行质量管理，由于混凝土的抗压强度与混凝土其他性能有着紧密的相关性，能较好地反映混凝土的全面质量，因此工程中常以混凝土抗压强度作为重要的质量控制指标，并以此作为评定混凝土生产质量水平的依据。,3.1 混凝土强度的波动规律正态分布在一定施工条件下，对同一种混凝土进行随机取样，制作组试件（），测得其 龄期的抗压强度，然后以混凝土强度为横坐标，以混凝土强度出现的概率为纵坐标，绘制出混凝土强度概率分布曲线。实践证明，混凝土的强度分布曲线一般为正态分布曲线。,3.2混凝土质量评
13、定的数理统计方法（）混凝土强度平均值（）混凝土强度平均值可按下式计算：,式中混凝土强度试件组数；fcu，i 混凝土第组的抗压强度值。,（）混凝土强度标准差（）混凝土强度标准差又称均方差，其计算式为 标准差是正态分布曲线上拐点至对称轴的垂直距离，可用以作为评定混凝土质量均匀性的一种指标。,（）变异系数（v）变异系数又称离差系数，其计算式如下,由于混凝土强度的标准差（）随强度等级的提高而增大，故可采用变异系数（v）作为评定混凝土质量均匀性的指标。v值愈小，表示混凝土质量愈稳定；v值大，则表示混凝土质量稳定性差。,（）混凝土的强度保证率（）混凝土的强度保证率P（）是指混凝土强度总体中，大于等于设计强
14、度等级的概率，在混凝土强度正态分布曲线图中以阴影面积表示，见图 4-6所示。低于设计强度等级（fcu，）的强度所出现的概率为不合格率。,图 4-6 混凝土强度保证率,混凝土强度保证率（）的计算方法为：首先根据混凝土设计等级（fcu,）、混凝土强度平均值（）、标准差（）或变异系数（v），计算出概率度（），即则强度保证率（）就可由正态分布曲线方程积分求得，即,但实际上当已知值时，可从数理统计书中的表内查到值。(P129 表4-27）工程中（）值可根据统计周期内混凝土试件强度不低于要求强度等级的组数N0与试件总组数（）之比求得，即,3.3 混凝土配制强度 在施工中配制混凝土时，如果所配制混凝土的强度平均值（）等于设计强度（fcu,），则由图46可知，这时混凝土强度保证率只有50。因此，为了保证工程混凝土具有设计所要求的95强度保证率，在进行混凝土配合比设计时，必须使混凝土的配制强度大于设计强度（fcu,）。,混凝土配制强度可按下式计算（JGJ55-2000）：式中fcu,0混凝土配制强度（MPa）；fcu,k设计的混凝土强度标准值（MPa）；混凝土强度标准差（MPa）,当施工单位不具有近期的同一品种混凝土的强度资料时，值可按表4-9(p133表4-30)取值。,
