西北工业大学：《建筑工程材料——土木工程材料》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 混凝土（4/4）

土木工程材料 第四章混凝士 CONCRETE Part 4 张德思教揽

土木工程材料 第四章 混凝土 CONCRETE 张德思教授 主讲 Part 4

5.混凝土外加剂 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程 中掺入的,用以改善混凝土性能的物 质。一般情况摻量不超过水泥质量的 5% 混凝土中掺入外加剂,是行之有 效的改善混凝土性能的措施。随着科 学技术的不断进步,外加剂己越来越 多地得到发展和使用。因此,外加剂 已成为混凝土中除由四种基本材料以 外的第五种组分

 5. 混凝土外加剂 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程 中掺入的，用以改善混凝土性能的物 质。一般情况掺量不超过水泥质量的 5%。 混凝土中掺入外加剂，是行之有 效的改善混凝土性能的措施。随着科 学技术的不断进步，外加剂已越来越 多地得到发展和使用。因此，外加剂 已成为混凝土中除由四种基本材料以 外的第五种组分

e5.1混凝土外加剂的分类 按化学成分可分成三类: 1)无机化合物,多为电解质盐类。 2)有机化合物,多为表面活性剂。 3)有机无机复合物。 按功能分为四类: )改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如 各种减水剂、泵送剂、保水剂等。 (2)调节混凝土凝结时间,硬化性能的外加剂。 如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。 (3)改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂 防水剂和阻锈剂等。 4)改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、 膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制 剂、隔离剂、养护剂等

 5.1混凝土外加剂的分类 按化学成分可分成三类： （１）无机化合物，多为电解质盐类。 （２）有机化合物，多为表面活性剂。 （３）有机无机复合物。 按功能分为四类： （ｌ）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂。如 各种减水剂、泵送剂、保水剂等。 （２）调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂。 如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。 （３）改善混凝土耐久性能的外加剂。如引气剂、 防水剂和阻锈剂等。 （４）改善混凝土其他性能的外加剂。如引气剂、 膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制 剂、隔离剂、养护剂等

5.2常用混凝土外加剂 5.2.1.减水剂 减水剂是指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。 (1)减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂,它的分子结 构是由亲水基团和憎水基团组成,当两种物质 接触时(如水一水泥,水一油,水一气),表 面活性剂的亲水基团指向水,憎水基团朝向水 泥颗粒(油或气)。减水剂能提高混凝土拌合 物和易性及混凝土强度的原因,是由于其表面 活性物质间的吸附一分散作用,及其润滑、湿 润作用所致

 5.2 常用混凝土外加剂 5.2.1．减水剂 减水剂是指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。 （1）减水剂的作用机理 减水剂多属于表面活性剂，它的分子结 构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物质 接触时（如水－水泥，水一油，水一气），表 面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝向水 泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝土拌合 物和易性及混凝土强度的原因，是由于其表面 活性物质间的吸附一分散作用，及其润滑、湿 润作用所致

。水泥加水拌和后,由于水泥颗粒间分子引力的 作用,产生许多絮状物而形成絮凝结构,使 10%~30%的拌合水(游离水)被包裹在其 中,从而降低了混凝土拌合物的流动性。 当加入适量减水剂后,减水剂分子定向吸附于 水泥颗粒表面,亲水基端指向水溶液。由于亲 水基团的电离作用,使水泥颗粒表面带上电性 相同的电荷,产生静电斥力(图47a。),致 使水泥颗粒相互分散,导致絮凝结构解体,释 放岀游离水,从而有效地增大了混凝土拌合物 的流动性(图47b)

 水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的 作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使 10％～ 30％的拌合水（游离水）被包裹在其 中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。 当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于 水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲 水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性 相同的电荷，产生静电斥力（图4—7a。），致 使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释 放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物 的流动性（图4—7b）

阴离子表面活性剂类减水剂,其亲水基团极性很 强,易与水分子以氢键形式结合,在水泥颗粒表 面形成一层稳定的溶剂化水膜(图47),这层 水是很好的润滑剂,有利于水泥颗粒的滑动,从 而使混凝土流动性进一步提高。减水剂还能使水 泥更好地被水湿润,也有利于和易性的改善。 ②)一水泥顾粒 溶化剂水膜 电性斥力 减水剂 水泥颗粒 游离水 (a)静电斥力 (b)释放出游离水 图47减水剂的作用示意图

 阴离子表面活性剂类减水剂，其亲水基团极性很 强，易与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表 面形成一层稳定的溶剂化水膜（图4—7），这层 水是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，从 而使混凝土流动性进一步提高。减水剂还能使水 泥更好地被水湿润，也有利于和易性的改善。 图4—7 减水剂的作用示意图

e(2)减水剂的经济技术效果 掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准 混凝土相比,具有如下效果 ①在保证混凝土混合物和易性和水泥 用量不变的条件下,可减少用水量,降低 水灰比,从而提高混凝土的强度和耐久性。 ②在保持混凝土强度(水灰比不变) 和坍落度不变的条件下,可节约水泥用量。 ③在保持水灰比与水泥用量不变的条件 下,可大大提高混凝土混合物的流动性, 从而方便施工

 （２）减水剂的经济技术效果 掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准 混凝土相比，具有如下效果： ①在保证混凝土混合物和易性和水泥 用量不变的条件下，可减少用水量，降低 水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。 ②在保持混凝土强度（水灰比不变） 和坍落度不变的条件下，可节约水泥用量。 ③在保持水灰比与水泥用量不变的条件 下，可大大提高混凝土混合物的流动性， 从而方便施工

e(3)减水剂的常用品种 ①木质素系减水剂 木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙(木钙)、木 质素磺酸钠(木钠)和木质素磺酸镁(木镁)之分, 其中以木钙使用最多,并简称M剂,它属于阴离子 表面活性剂。 M剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液 为原料,采用石灰乳中和,经生物发酵除糖、蒸发 浓缩、喷雾干燥而制成,为棕黄色粉状物。M剂因 原料丰富,价格低廉,并具有较好的塑化效果,故 目前应用十分普遍 M剂为普通减水剂,其适宜掺量为02~0.3%,减 水率10%左右。M剂对混凝土有缓凝作用,一般 缓凝1~3h

 （3）减水剂的常用品种 ① 木质素系减水剂 木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木 质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）之分， 其中以木钙使用最多，并简称Ｍ剂，它属于阴离子 表面活性剂。 Ｍ剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液 为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发 浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。Ｍ剂因 原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故 目前应用十分普遍。 Ｍ剂为普通减水剂，其适宜掺量为0.2～0.3％，减 水率10％左右。 Ｍ剂对混凝土有缓凝作用，一般 缓凝１～３ｈ

②萘系减水剂 萘系减水剂为高效减水剂,它是以工业萘或 由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原 料,经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而 制成,为棕色粉末,其主要成分为β一萘磺酸盐 甲醛缩合物,属阴离子表面活性剂。这类减水剂 品种很多,目前我国生产的主要有NNO、NF FDN、UNF、MF、建丨型、SN—2、AF 等。萘系减水剂适宜掺量为O.5‰~1.O% 其减水率较大,为10%~25%增强效果显著, 缓凝性很小,大多为非引气型。适用于日最低气 温O℃C以上的所有混凝土工程,尤其适用于配制 高强、早强、流态等混凝土

 ②萘系减水剂． 萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或 由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原 料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而 制成，为棕色粉末，其主要成分为β一萘磺酸盐 甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂 品种很多，目前我国生产的主要有ＮＮＯ、ＮＦ、 ＦＤＮ、ＵＮＦ、MF、建Ｉ型、ＳＮ—２、ＡＦ 等。 萘系减水剂适宜掺量为０．５％～１．０％， 其减水率较大，为 １０％～２５%增强效果显著， 缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气 温０℃以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制 高强、早强、流态等混凝土

e③树脂类减水剂 此类减水剂为水溶性树脂,主要为磺化三聚氰胺 甲醛树脂减水剂,简称密胺树脂减水剂。它是由 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,为阴离子表面活性剂 我国产品有SM树脂减水剂,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还 好。SM适宜掺量为0.5%~2.0%,减水率 达20%~27%。对混凝土早强与增强效果显 著,能使混凝士1d强度提高一倍以上,7d强 度即可达空白混凝土28d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

 ③ 树脂类减水剂 此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺 甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由 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，为阴离子表面活性剂。 我国产品有ＳＭ树脂减水剂，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还 好。ＳＭ适宜掺量为0．5％～２.０％，减水率 达２０％～２７％。对混凝土早强与增强效果显 著，能使混凝土1d 强度提高一倍以上，７ｄ强 度即可达空白混凝土２８d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