【文章內(nèi)容簡介】 可制備自密度，大流動性混凝土， 采用泵送溶流新工藝，可大大提高施工效率。 混凝土中摻加復合外加劑。還能減少混凝土攪拌，成型過程中的能耗，消除震耳欲聾的噪 聲危害。 混凝土中摻加著色劑?？芍瞥筛鞣N裝飾混凝土。 外加劑的分類 17 混凝土外加劑的分類 (1)改善新拌混凝土流動性的外加劑。 主要包括各種減水劑、引氣劑、灌漿劑、泵送劑等。 (2)調節(jié)混凝土凝結時間和硬化性能的外加劑。 主要包括緩凝劑、促凝劑、早強劑等。 (3)調節(jié)混凝土含氣量的外加劑。 主要包括引氣劑、加氣劑、發(fā)泡劑等。 (4)改善混凝土耐久性能的外加劑。 主要包括引氣劑、防水劑、阻銹劑。 (5)為混凝土提供特殊性能的外加劑。 主要包括著色劑、膨脹劑、泵送劑、防凍劑等。 按化學成分分 減水劑 減水劑是指在混凝土和易性相同的條件下，能顯著降低用水量的外加劑。又稱分散劑和塑化劑。 塑化劑、普通減水劑，減水率≥ 5% 超塑化劑、高效減水劑、流化劑，減水率≥ 10% 緩凝型的、早強型的、引氣型的。 木質素系減水劑 、 萘磺酸鹽甲醛縮合物 、 磺化三聚氰胺甲醛樹脂 、 聚羧酸系 。 減水劑的主要功能 ,顯著提高流動性 . ，可減少用水量，降低水灰比，提高混凝土的強度 和耐久性。 （水灰比不變）和坍落度不變的條件下，可節(jié)約水泥用量。 減水劑的作用機理 水泥顆粒通過絮凝來降低界面能，達到體系穩(wěn)定，因此把 許多水包裹在絮凝結構中。 加入減水劑后，水泥漿形成的絮 凝結構打開并釋放出被絮凝結構包裹的水，增大了流動性。 其機理有三個方面： 液界面能 —潤濕作用 圖 31 表面吸附分子層 18 減水劑大都是表面活性物質， 可溶于水，能顯著降低水的表面張力；能吸附在固體表面，并在固體表面定向排列，形成表面吸附分子層，降低水－固界面張力。 見圖 31。 （ 1）靜電斥力作用 靜電斥力作用 見圖 32 所示。 其中靜電斥力大小順序為：磺酸根 —SO 羧酸根 —COO—、 羥基（ —OH）和醚基（ —O—） 。 （ 2）空間位阻斥力作用 聚合物減水劑吸附在水泥顆粒表面，則在水泥顆粒表面形成一層有一定厚度的聚合物分子吸附層。當水泥顆粒相互靠近，吸附層開始重疊，即在顆粒之間產(chǎn)生斥力作用，重疊越多，斥力越大。這種由于聚合物吸附層靠近重疊而產(chǎn)生的阻止水泥顆粒接近的 機械分離作用力，稱之為空間位阻斥力。以空間位阻斥力作用為主的典型接枝梳狀共廢物對水泥顆粒的分散減水機理如圖 3． 3 所示。 線型離子聚合物減水劑以靜電斥力為主分散水泥顆粒，其空間位阻斥力較小。如：苯磺酸鹽甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物。 共聚物的減水劑以空間位阻斥力作用為主。如： 交叉鏈聚丙烯酸、羧基丙烯酸與丙烯酸酯共聚物、含接枝聚環(huán)氧乙烷的聚丙烯酸共聚物等 。 （ 1）水化膜潤滑作用 減水劑含有大量極性基團，因其有較強的親水性使顆粒表面形成具有一定機械強度的溶劑化膜。 如木質素磺酸鹽含有磺酸 基 (—SO3ˉ )、羥基 (—OH)和醚基 (—O—)； 苯磺酸鹽甲醛縮合物和三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物含有磺酸基； 氨基磺酸鹽甲醛縮合物含有磺酸基、胺基 (一 NH2)和羥基 (一 OH)； 聚羧酸鹽減水劑含有羧基 (—COO—)和醚基等。這些極性基團具有較強的親水作用，特別是羥基、羧基和醚基等均可與水形成氫鍵，故其親水性更強。 （ 2）引氣隔離 ―滾珠 ‖作用 19 氣泡的滾珠和浮托作用。 木質素磺酸鹽、腐植酸鹽、聚羧酸鹽系及氨基磺酸鹽系等減水劑，由于能降低液 — 氣界面張力，故具有一定的引氣作用。 減水劑的技術性質 推薦性指標：減水率、泌水率比、含氣量、凝結時間之差、 1h 經(jīng)時變化量。 強制性指標：抗壓強度比、收縮率比、相對耐久性指標。 受檢混凝土 性能指標見表 31。 a． 沒加減水劑的水泥漿 b． 加減水劑后的水泥漿 圖 34 減水劑對水泥漿作用效果對比 20 常用減水劑 （ 1） 木質素系減水劑（木鈣、木鈉、木鎂） 木鈣摻量一般為水泥質量的 0． 2％～ 0． 3％。 其減水率為 10％～ 15％， 混凝土 28d 抗壓強度提高 8％～ 10 ％； 若不 減水即配合比不變，混凝土坍落度可增大 80％～ 100％； 若保持混凝土的抗壓強度和坍落度不變，可節(jié)約水泥用量 10％左右。 木鈣減水劑對混凝土有緩凝作用，一般緩凝 1～ 3h。 木鈣減水劑可用于一般混凝土工程，尤其適用于： 大體積澆筑 、 滑模施工 、 泵送混凝土 、 夏季施工等 。 木鈣減水劑不宜單獨用于： 冬季施工，在日最低氣溫低于 50C 時，應與早強劑或防凍劑復合使用； 不宜單獨用于蒸養(yǎng)混凝土及預應力混凝土以免蒸養(yǎng)后混凝土表面出現(xiàn)酥松現(xiàn)象。 （ 2） 糖蜜系減水劑 棕色粉狀物或糊狀物，其中含糖較多，屬非離子表面活性劑。 糖蜜減水劑適宜摻量為０ .２％～０ .３％，減水率 10％左右，故屬緩凝減水劑。 高效減水劑的應用，成為混凝土技術發(fā)展里程一個重要的里程碑，應用它可以配制出流動性滿足施工需要且水灰比低，因此強度很高的高強混凝土、可以自行流動成型密實的自密實混凝土，以及充分滿足不同工程特定性能需要和勻質性良好的高性能混凝土。 特點：具有較高的分子量，純度較高；減水效率高，在摻量較小的條件下，可取得高效；副作用小。 21 種類：萘系；密胺類；氨基磺酸鹽類；脂肪族系 問題 :用它配制的砼坍落度損失影響十分明顯，不可能有更高的減 水率；其生產(chǎn)的主要原料 ——萘是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品，來源受鋼鐵工業(yè)的制約，等等。 （ 1） 萘磺酸鹽系減水劑 萘系減水劑為高效減水劑，其主要成分為β一萘磺酸鹽甲醛縮合物，屬陰離子表面活性劑。 萘系減水劑適宜摻量為０ .５％～１ .０％；其減水率較大，為 １０％～２５ %；節(jié)約水泥 10%15%；增強效果顯著， 28 天 10%以上；緩凝性很??；大多為非引氣型。 適用于日最低氣溫０ ℃以上的所有混凝土工程，尤其適用于配制高強、早強、流態(tài)等混凝土。 （ 2） 樹脂類減水劑 此類減水劑為水溶性樹脂，主要為磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水 劑，簡稱密胺樹脂減水劑。 它是陰離子表面活性劑。我國產(chǎn)品有ＳＭ樹脂減水劑，為非引氣型早強高效減水劑。 ＳＭ適宜摻量為 0． 5％～２ .０％，減水率達２０％～２７％。對混凝土早強與增強效果顯著，能使混凝土 1d 強度提高一倍以上，７ｄ強度即可達空白混凝土２８ d 的強度，長期強度亦明顯提高，并可提高混凝土的抗?jié)B、抗凍性能及彈性模量。可泵性差，經(jīng)時損失也大。 —— 聚羧酸減水劑 聚羧酸減水劑是直接用有機化工原料通過接枝共聚反應合成的高分子表面活性劑。它不僅具有傳統(tǒng)減水劑吸附在水泥顆粒表面使其表 面帶電而互斥作用，更具備支鏈的位阻作用，從而對水泥分散的作用更強，作用時間更持久。 (1)機理 ①聚羧酸類聚合物對水泥有較為顯著的緩凝作用，主要由于羧基充當了緩凝成分， R—COO—與 Ca2+離子作用形成絡合物，降低溶液中的 Ca2+離子濃度，延緩 Ca(OH)2 形成結晶，減少 C—H—S 凝膠的形成，延緩了水泥水化。 ②聚羧酸類物質吸附在水泥顆粒表面，羧酸根離子使水泥顆粒帶上負電荷，從而使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用并使水泥顆粒分散，使水泥充分水化。 ③聚羧酸分子鏈的空間阻礙作用 (即立體排斥 ) 聚 羧酸類物質分子吸附在水泥顆粒表面呈 ―櫛型 ‖，在凝膠材料的表面形成吸附層，聚合物分子吸附層相互接近交叉時，聚合物分子鏈之間產(chǎn)生物理的空間阻礙作用，防止水泥顆粒的凝聚，這是羧酸類減水劑具有比其他體系更強的分散能力的一個重要原因。 ④聚羧酸類高效減水劑的保持分散機理可以從水泥漿拌和后的經(jīng)過時間和 Zeta 電位的關系來了解。一般來說，使用萘系及三聚氰胺系高性能減水劑的混凝土經(jīng) 60min 后坍落度損失明顯高于含聚羧酸系高性能減水劑的混凝土。這主要是后者與水泥粒子的吸附模型不同，水泥粒子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力 ，Zeta 電位變化小。 （ 2）聚羧酸系高效減水劑的主要技術特征 22 聚羧酸系高效減水劑摻量占膠凝材料的 %%。減水率可達（ 2535） %；具有一定的引氣性；輕微的緩凝性。適應配制中、高強度的 高性能混凝土 。 （ 3）聚羧酸系減水劑優(yōu)缺點 ① 保坍性好， 90min 內(nèi)坍落度基本不損失或損失較小； ② 在相同流動性情況下，對水泥凝結時間影響較小； ③ 通過調節(jié)分子結構，制備具有特殊性能和用途的超減水劑，如：低溫高早期強度型、零坍落度損失型、抗收縮型等。 ④ 使用聚羧酸類減水劑，可用更多的礦渣或粉煤灰取代水泥， 從而使成本降低； ⑤ 合成高分子主鏈的原料來源較廣； ⑥ 分子結構上自由度大，外加劑制造技術上可控制的參數(shù)多，高性能化的潛力大； ⑦ 聚合途徑多樣化，如共聚、接枝、嵌段等。合成工藝比較簡單，由于不使用甲醛、萘等有害物質，不會對環(huán)境造成污染。 聚羧酸系減水劑缺點 (1)產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性較差。在一定程度上，這一缺陷是由于我國的水泥品種太多、摻合料復雜、聚羧酸制備工藝不成熟造成的。 (2)在復配過程中，對引氣劑、消泡劑的選擇性較強。 (3)在配置高強高性能混凝土、自密實混凝土過程中，存在著混凝土黏性太多、 泵壓太高的問題。 隨著工程建設和混凝土技術進步的需要，各種新型多功能復合減水劑正在不斷研制生產(chǎn)中，如 2—3h 內(nèi)無坍落度損失的保塑高效減水劑等，這一類外加劑主要有：聚羧酸鹽與改性木質素的復合物、帶磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、芳香族氨基磺酸系高分子化合物、改性經(jīng)基衍生物與烷基芳香磺酸鹽的復合物、苯磺酸甲醛縮合物與木鈣等的復合物、三聚氰胺甲醛縮合物與木鈣等的復合物、脂肪族系高分子聚合物與糖鈣等的復合物等等。 減水劑 —水泥相容性問題 混凝土拌合物坍落度損失問題 減水劑的摻入方法 引氣劑 引氣劑是指在混凝土攪拌過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。能夠改善和易性 ， 提高抗?jié)B、抗凍性和耐久性的外加劑。 組成特點：帶有憎水基和親水基的表面活性劑 。 物理化學特性：可溶于水；降低水的表面張力；能吸附在氣泡表面，使之穩(wěn)定。 攪拌水可產(chǎn)生氣泡，但很快消失，為什么？水的表面張力使氣泡不穩(wěn)定！水中加入引氣劑后水的表面張力降低，在攪拌過程中將空氣引入而產(chǎn)生許多氣泡；通過吸附于氣泡表面形成單分子膜，減小液－氣界面能 (表 23 面張力 )，使氣泡表面的液膜堅固不易破裂而穩(wěn)定存在。 適宜摻加量 ：為水泥用量的 %～ %,混凝土中含氣量為 3%～ 5%。 常用種類 松香樹脂類 、 烷基和烷基芳烴磺酸鹽類 、 脂肪醇磺酸鹽類 、 皂甙類 松香熱聚物、松香皂類等； （ 1）配方 石炭酸 35 克，硫酸 2 毫升，氫氧化鈉， 4 克松香 70 克 （ 2）性能和使用 松香熱聚物加氣劑為微透明的膠狀體，使用引氣劑時，要嚴格控制摻量，使混凝土含氣量控制在 3—5%以內(nèi)，過多會使混凝土強度降低。一般情況下，松香熱聚物加氣劑的摻量約為水泥用量的 —%。 ：十二 烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚聚氧乙烯醚等； 十二烷基苯磺酸鈉化學式： RC6H4SO3Na（ R=C10C13） ， 為高含量陰離子表面活性劑，具有去污、潤濕、發(fā)泡、乳化、分散等性能， 皂化的吐爾油；起泡能力較差，泡沫小，穩(wěn)定性好。 ：三萜皂甙等 （ 1） 原料及生產(chǎn)工藝 該類引氣劑以我國南方分布的天然野生植物皂甙為主要原料 ,從植物果實中提煉的三萜皂甙類精制而成。 能引入混凝土中的氣泡達 10 億個之多，孔徑范圍為 ～ mm，為不連續(xù)的封閉球形，分布均勻，穩(wěn)定性好。當含氣量≥ 5%時，氣泡間 距系數(shù) L100μ m，當含氣量為 6%時，氣泡間距系數(shù) L 約為 80μ m。 （ 2）特點 水溶性極強 , 在外加劑復合上，有良好配伍的適應性，能充分體現(xiàn) ―協(xié)同效應 ‖，復合效果優(yōu)于單劑?？梢蕴岣呋炷恋牧鲃有院涂伤苄?，減少泌水和離析，提高抗折強度 10%20%，可降低新拌混凝土塌落度損失。 對混凝土抗凍性和抗鹽凍性具有顯著的改善效果外。引氣引入的微小氣泡可作為體積膨脹的緩沖空間 ,降低和延緩其他物理膨脹 (如鹽晶體結晶壓等 )和化學反應膨脹 (如堿骨料反應和硫酸鹽反應等 )引起的混凝土破壞。還可改善混凝土的抗?jié)B性能 ,僅從這一點 ,引氣劑就可提高混凝土的綜合耐久性。 在泵送劑生產(chǎn)過程中若按泵送劑重量計，加入 35‰ （最大不大于 2%）；若按水泥計，加入萬分之零點五到萬分之零點八（最大不大于萬分之三），即能起到以下顯著的作用：提高減水率；減少坍落度損失；減少泌水和離析，保水性能好；有較好的緩凝作用；能有效地減少摩擦力，增加