混凝土的外加劑PART

061.減水劑2.引氣劑4.維勃稠度法3.緩凝劑5.特種外加劑混凝土是土木、建筑、水利以及許多工程中使用得十分廣泛的材料，隨著科學技術的不斷發(fā)展，對混凝土的各方面性能就會不斷地提出各種新的要求。如何滿足這些要求，可以采用多種途徑，而使用混凝土外加劑則是其中一種效果顯著、使用方便、經(jīng)濟合理的手段。外加劑概述特別是在重點工程中，要求混凝土具有良好的耐久性，使用壽命為100年，必須按高性能混凝土的要求施工，因此，配制高性能混凝土所需的高效減水劑更是必不可少的。目前，混凝土外加劑已逐漸成為混凝土中除砂、石、水泥和水之外必不可少的第五組分材料。

外加劑在國民經(jīng)濟建設

和混凝土技術發(fā)展中的重要作用品種較多，功能各異，提高和改善混凝土各項性能。外加劑新品種和應用技術迅速發(fā)展，促進了混凝土施工新技術的發(fā)展，在保證順利施工和控制質量方面功效巨大。滿足工程耐久性要求的最佳、最有效、最易行的途徑之一。1．改善混凝土性能，促進了施工技術革命金茂大廈

通過應用泵送劑和泵送技術將混凝土一泵到頂。三峽大壩:以百年耐久性設計為目標的舉世矚目的工程，使用緩凝高效減水劑、泵送劑、引氣劑等。青藏鐵路：自然條件嚴酷的青藏鐵路順利施工，使用了引氣劑、減水劑、防凍劑等。杭州灣跨海大橋:當時世界最長的跨海大橋造橋史上的豐碑，使用了聚羧酸系高性能減水劑等。外加劑——優(yōu)質工程必不可少的新材料高難混凝土技術的實現(xiàn)都離不開混凝土外加劑；幾乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土攪拌站均使用各類外加劑。2．節(jié)約資源，保護環(huán)境外加劑促進了工業(yè)副產(chǎn)品（如磨細礦渣、粉煤灰、硅灰、鋼渣等）的應用；節(jié)約水泥10~15%，即少用20~45kg/m3，一個工程可以節(jié)約成千上萬噸的水泥。盧溝橋畔300萬t鋼渣堆場木質素磺酸鹽減水劑環(huán)保作用每生產(chǎn)1噸木質素磺酸鹽減水劑可以消納2.5噸造紙廢液（濃度40%）避免了廢液直接排入江河中造成環(huán)境污染在取得良好經(jīng)濟效益的同時，為保護環(huán)境做出了突出的貢獻。思考題在夏季高溫季節(jié)，攪拌站商品混凝土經(jīng)約1.5h的車程運輸用于澆注隧道混凝土，需使用哪些外加劑？現(xiàn)需澆注東北地區(qū)一海工橋梁樁基混凝土，如何合理使用外加劑以提高混凝土耐久性？外加劑的定義：狹義：一般是指摻量不大于水泥質量5％（特殊情況除外）的化學外加劑。廣義：化學外加劑和礦物外加劑外加劑定義（《混凝土外加劑術語》GB/T8075－2017）：

混凝土外加劑是混凝土中除膠凝材料、骨料、水和纖維組分以外，在混凝土拌制之前或拌制過程中加入的，用以改善新拌混凝土和(或)硬化混凝土性能，對人、生物及環(huán)境安全無有害影響的材料。其摻量不大于水泥質量5％（特殊情況除外）。礦物外加劑（GB/T18736-2017）

礦物外加劑是在混凝土攪拌過程中加入的、具有一定細度和活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能（特別是耐久性能）的某些礦物類產(chǎn)品。

粉煤灰磨細的礦渣混凝土外加劑的分類（按主要功能劃分）改善流變性能:減水劑、泵送劑，增稠劑；調節(jié)凝結時間、硬化性能:速凝劑、緩凝劑、早強劑、促凝劑；改善耐久性:引氣劑、防水劑、阻銹劑；改善其它性能:膨脹劑、防凍劑、著色劑、減縮劑、養(yǎng)護劑、脫模劑等。改善新拌混凝土、砂漿、水泥漿的性能改善混凝土的和易性，減少離析、泌水，減小坍損，改善可泵性；縮短或延長初凝時間。外加劑的用途改善硬化混凝土力學、耐久性能

提高強度、彈模；減少收縮或補償收縮；提高抗?jié)B、抗凍融、抗碳化能力；抑制堿集料反應。獲得良好的經(jīng)濟效益

減少單方水泥用量；縮小構筑物尺寸?；炷镣饧觿┲饕獔?zhí)行標準GB8076-2008《混凝土外加劑》JG/T223-2017《聚羧酸高性能減水劑》GB8075-2017《混凝土外加劑定義、分類、命名與術語》GB8077-2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》GB50119-2013《混凝土外加劑應用技術規(guī)范》工程上常用的混凝土外加劑主要有：減水劑早強劑緩凝劑引氣劑防凍劑速凝劑膨脹劑等1.減水劑

普通減水劑（第一代）在混凝土坍落度基本相同的條件下，能夠減少拌和用水量的外加劑。（WR≥8%）高效減水劑（第二代）在混凝土坍落度基本相同的條件下，能大幅度減少拌合用水量的外加劑。（WR≥14%）高性能減水劑（第三代）比高效減水劑具有更高減水率、更好坍落度保持性能、較小干燥收縮，且具有一定引氣性能的減水劑。（WR≥25%）

1）增加流動性。W,W/B=定值，坍落度可增大100～200mm，明顯提高混凝土流動性，且不影響混凝土的強度。泵送混凝土或其他大流動性混凝土均需摻入高級減水劑。1.減水劑的技術經(jīng)濟效果2）提高混凝土強度

B,流動性定值，可減少拌和水量10％～15％，從而降低水灰比，使混凝土強度提高15％～20％，特別是早期強度提高更為顯著。3）節(jié)約水泥 流動性,W/B=定值，可以在減少拌合水量的同時，相應減少水泥用量，即在保持混凝土強度不變時，可節(jié)約水泥用量10％～15％。摻人高效減水劑是制備早強、高強、高性能混凝土的技術措施之一4）改善混凝土的耐久性

由于減水劑的摻入，顯著地改善了混凝土的孔結構，使混凝土的密實度提高，透水性可降低40％～80％，從而可提高抗?jié)B、抗凍、耐化學腐蝕及防銹蝕等能力。

此外，還可以改善混凝土拌合物的泌水、離析現(xiàn)象，延緩混凝土拌合物的凝結時間，減慢水泥水化放熱速度和防止因內外溫差而引起的裂縫。配制特種混凝土。

（1）普通減水劑木質素磺酸鹽：造紙廢液經(jīng)適當處理得到的產(chǎn)品，兼有減水、引氣、緩凝功能。糖鈣:制糖工業(yè)副產(chǎn)品——廢蜜與石灰乳制成的產(chǎn)品。兼有減水、緩凝功能。2.減水劑的類型木質素磺酸鹽糖鈣摻量0.1%~0.3%0.1%~0.3%減水率8%~14%5%~8%含氣量增加2~5%增加1~2%緩凝延長2~4h延長3~10h泌水性能減小泌水減小泌水抗壓強度比105~120%100~110%其它遇硬石膏做調凝劑的水泥，可能產(chǎn)生假凝；超摻時嚴重緩凝，可能不凝；

目前市場減水劑中已很少單獨使用普通減水劑，一般與高效減水劑復合使用。普通減水劑應用范圍應用范圍（1）普通混凝土（2）大體積混凝土（3）大壩混凝土（4）水工混凝土（5）泵送混凝土等

主要用于配制強度等級不大于C30的混凝土，可用于現(xiàn)澆混凝土，鋼筋混凝土及預應力混凝土，但是由于普通減水劑具有一定的引氣、緩凝作用，不宜單獨使用于蒸養(yǎng)混凝土。大體積混凝土碾壓混凝土

主要品種1.萘系高效減水劑（使用量最廣，減水率較高）2.蒽系高效減水劑（用量少，價格便宜）3.三聚氰胺系高效減水劑（減水增強效果好，價格較高）4.氨基磺酸鹽系高效減水劑（減水率高，保坍較好）5.脂肪族高效減水劑（減水率較高，保坍一般）（2）高效減水劑萘系粉劑萘系水劑產(chǎn)品性能特點減水率：18%～25%，甚至更高；引氣：幾乎不引氣，摻量高時含氣量增加；緩凝：無緩凝；強度：早期強度高，28d強度提高20~40％；坍損：采用超摻法，或混凝土澆筑前添加效果較好；與緩凝劑復配是減小坍損的經(jīng)典方法。萘系高效減水劑應用范圍：（1）流態(tài)混凝土（2）泵送混凝土（3）蒸養(yǎng)混凝土（4）高強高性能混凝土仍是目前市場用量最大的產(chǎn)品，應用技術成熟。萘系高效減水劑聚羧酸系高性能減水劑（PCA/PC)大減水低收縮優(yōu)良保坍有害離子含量低分子可調（3）高性能減水劑基本性能對比高性能減水劑應用范圍

高流態(tài)高保坍高強、超高強混凝土上海環(huán)球金融中心（世界第三高樓）

保坍劑是能夠保持混凝土坍落度不快速損失的外加劑，保坍劑實質上是緩凝劑，延緩水泥水化凝結，達到保持坍落度的作用。2.引氣劑引氣劑定義：

引氣劑是指摻入混凝土拌和物后，經(jīng)攪拌能在混凝土拌和物中引人大量分布均勻的微小氣泡，以改善其工作性，并在混凝土硬化后能保留微小氣泡以改善其抗凍融耐久性的物質。1）顯著提高混凝土的抗?jié)B性、抗凍性。這些封閉氣泡不僅自身不透水，還能切斷混凝土中的滲水通道，顯著提高混凝土的抗?jié)B性。這些氣泡使硬化后的混凝土具有較大的彈性，對脹縮變形所產(chǎn)生的力具有一定的緩沖作用，因而對抗凍、抗溫度變形十分有利。1.引氣劑的效果2）降低強度。由于氣泡的存在，使混凝土的強度有所降低，含氣量越大,強度下降越多。一般孔隙每增加1%，混凝土強度下降3%-5%，雖然由于減水可使強度損失得到一此補償，但引氣量絕不能過大，即引氣劑摻加量必須嚴格控制。

摻量：

通常為水泥質量的0.002％~0.01％，摻入后可使混凝土拌合物中引氣量達到3％~5％。

犧牲少量強度來大幅度提高混凝土耐久性或使用壽命是值得的，損失的強度通過其它技術得到彌補。另外，引氣劑使混凝土成本增加很小，帶來許多施工便利，那么混凝土結構的綜合成本只會降低。3）改善混凝土拌合物和易性

這些氣泡在攪拌、澆搗時起潤滑作用，它如同滾珠，使拌合物顆粒間摩擦阻力減小，流動性明顯提高，且具有較好的黏聚性和保水性。若保持流動性不變，可減少水量。

2.引氣劑的類型（1）松香樹脂類：松香熱聚物、松香皂類等。（2）烷基和烷基芳烴磺酸鹽類:烷基苯磺酸鈉（ABS）和烷基磺酸鈉（AS）等。（3）脂肪酸和樹脂酸及其鹽類引氣劑。（4）皂甙類:三萜皂甙等。（5）其他:蛋白質鹽、石油磺酸鹽等?？捎糜冢海ù髩巍⒌谭?、橋梁、公路、嚴寒地區(qū)建筑）抗凍混凝土抗?jié)B混凝土貧混凝土輕混凝土等不宜用于：蒸養(yǎng)混凝土預應力混凝土。3.引氣劑的應用4.引氣劑發(fā)展：

復合型高效引氣劑及高性能引氣減水劑。

配制泵送劑、防凍劑等多功能復合外加劑。3.緩凝劑混凝土的外加劑緩凝劑定義：緩凝劑是指能延緩混凝土凝結時間,并對其后期強度無不良影響的外加劑。緩凝劑的加入會顯著延長混凝土在塑性狀態(tài)下的凝結時間，從而使得混凝土有較長的時間可以用于輸送、澆筑及最后加工。主要品種:

無機緩凝劑和有機緩凝劑兩大類。1.緩凝劑的作用（1）可以延緩混凝土的初、終凝時間，從而影響混凝土的早期強度；（2）可以抑制水化放熱速度，減慢放熱速率并降低熱峰，從而防止混凝土早期溫度裂縫的出現(xiàn)，這一點對于大體積混凝土特別有利；（3）能降低新拌混凝土坍落度的經(jīng)時損失。（1）無機鹽類緩凝劑

1）磷酸鹽、偏磷酸鹽類：

如Na3PO?、三聚磷酸鈉、多聚磷酸鈉等，這類緩凝劑能在水泥顆粒表面形成一層難溶性的薄膜，起抑制水泥水化的作用。此類緩凝劑性價比高，在混凝土中常用摻量為0.1%左右?。2.緩凝劑的類型2）鋅鹽及其他金屬鹽：如氯化鋅、硫酸鋅、碳酸鋅、硝酸鋅等，也具有一定的緩凝作用，但由于緩凝作用不穩(wěn)定，因此不常使用。常用摻量為水泥用量的0.1%～0.2%。3）其他無機化合物：如氯化鋅、硫酸鋅、碳酸鋅、硝酸鋅等，也具有一定的緩凝作用，但由于緩凝作用不穩(wěn)定，因此不常使用。

（2）有機緩凝劑

①羥基羧酸及其鹽如酒石酸、酒石酸甲鈉、檸檬酸、水楊酸等，這類緩凝劑不僅具有緩凝作用，還可能使混凝土混合料的流動性增大，摻量范圍為0.05%~0.2%，根據(jù)不同使用溫度下對緩凝時間的要求來定。

②糖類

包括葡萄糖、蔗糖、糖蜜等，緩凝作用機理同羥基羧酸鹽。糖類化合物摻量范圍為0.1%~0.3%。摻量過大如蔗糖摻量達到4%反而會引起促凝作用。糖類化合物因屬價廉、含豐富的天然化合物而被廣泛采用。③多元醇及其衍生物類丙三醇（甘油）、聚乙烯醇、山梨醇、甘露醇等，其中丙三醇可以緩凝到全部停止水化。此類緩凝劑摻量范圍為0.05%~0.2%，作用較為穩(wěn)定，特別是在使用溫度變化時有較好的穩(wěn)定性。適用范圍：大體積混凝土、炎熱季節(jié)施工的混凝土，以及需長時間停放或長距離運輸?shù)幕炷恋取?.早強劑定義：早強劑是指能明顯提高混凝土早期強度，對后期強度無不利影響的外加劑。一、主要品種

無機鹽類早強劑有機物類早強劑復合早強劑

早強劑類型常用的品種特性無機鹽類氯化物氯化鈣、氯化鈉等效果好，除提高混凝土早期強度外，還有促凝、防凍效果，價低，使用方便。但會使鋼筋銹蝕，摻量需控制。硫酸鹽硫酸鈉、硫酸鈣等早強效果好，對鋼筋無銹蝕作用，但摻量過多會導致混凝土后期性能變差，多為復合使用。碳酸鹽碳酸鈣等使用簡單，顯著提高混凝土的早期強度和耐久性。（亞）硝酸鹽（亞）硝酸鈉、（亞）硝酸鈣等硝酸鹽早強劑能夠顯著提高混凝土的早期強度，亞硝酸鹽常與氯化物系早強劑復合使用，以減輕其對鋼筋的銹蝕作用。有機物類醇類、醇胺類甲醇、乙醇、三乙醇胺等顯著提高混凝土的早期強度、具有較低的毒性和環(huán)境污染性。其他如甲酸鈣、乙酸鈉能夠顯著提高混凝土的早期強度、有環(huán)保、無污染等。復合型三乙醇胺與氯化鈣復合等具有比單一組分更好的早強效果和一定的后期增強作用1.無機鹽類早強劑

常用產(chǎn)品：

氯鹽

硫酸鹽

硝酸鹽及亞硝酸鹽

碳酸鹽

其中最常用的就是氯鹽和硫酸鹽。（1）氯鹽類早強劑

主要有——氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等，其中以氯化鈣應用最廣。

其適宜摻量——為水泥質量的0.5%～1.0%，

能使混凝土3d強度提高50％～100％，7d強度提高20％～40％，同時能降低混凝土中水的冰點，防止混凝土早期受凍；

摻量不宜過多，否則會引起水泥速凝，不利于施工。還會加大混凝土的收縮。

缺點——采用氯化鈣作早強劑，最大的缺點是含有Cl一離子，會使鋼筋銹蝕，并導致混凝土開裂。

為了抑制氯化鈣對鋼筋的銹蝕作用，常將氯化鈣與阻銹劑亞硝酸鈉（NaNO2）復合使用；

在鋼筋混凝土中，氯化鈣的摻量不得超過水泥質量的1％，在無筋混凝土中摻量不得超過3％。下列情況下禁用預應力混凝土相對濕度大于80%，露天及經(jīng)常淋雨、受水流沖刷的結構大體積混凝土直接接觸酸堿或其他侵蝕介質的結構處于60℃以上結構，需要經(jīng)常蒸養(yǎng)的鋼筋混凝土預制件有外觀質量要求的混凝土薄壁結構骨料具有活性的混凝土結構氯鹽早強劑

主要有——硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鋁鉀等，其中硫酸鈉應用較多。

硫酸鈉分無水硫酸鈉(白色粉末)和有水硫酸鈉(白色晶粒)。

一般摻量為0.5%～2.0%，摻量1%～1.5%時，達到混凝土設計強度70％的時間可縮短一半左右.（2）硫酸鹽早強劑

硫酸鈉對鋼筋無銹蝕作用，適用于不允許摻用氯鹽的混凝土。但由于它與Ca(OH)2作用生成強堿NaOH，為防止堿一骨料反應，硫酸鈉嚴禁用于含有活性骨料的混凝土。硫酸鹽產(chǎn)品性能特點：早強作用明顯，后期強度會有下降不導致鋼筋銹蝕與礦物摻合料同時使用時，早強作用優(yōu)于普通水泥混凝土提高抗硫酸鹽侵蝕性能增加混凝土收縮（3）硝酸鹽和亞硝酸鹽早強劑

硝酸鹽早強劑能夠顯著提高混凝土的早期強度，亞硝酸鹽常與氯化物系早強劑復合使用，以減輕其對鋼筋的銹蝕作用。（4）碳酸鹽類早強劑

使用簡單，顯著提高混凝土的早期強度和耐久性。

2.有機物類早強劑常用產(chǎn)品甲醇、乙醇、三乙醇胺、二乙醇胺甲酸鈣乙酸鈉等

有機物類早強劑——醇胺產(chǎn)品性能特點對鋼筋無銹蝕作用摻量小，一般為0.02～0.05％，低溫早強好，具有一定的后期增強效果對摻量敏感正常摻量范圍內對凝結時間影響小，無促凝效果與水泥存在適應性問題，摻量大于0.1％對凝結時間影響不明確（速凝or嚴重緩凝）常用產(chǎn)品：三乙醇胺-硫酸鹽復合早強劑、三乙醇胺-氯鹽復合早強劑無機鹽復合早強劑。3.復合型早強劑二、應用范圍

早強劑適用于蒸養(yǎng)混凝土、預應力混凝土、常溫、低溫和負溫（最低氣溫）條件下施工的有早強或防凍要求的混凝土，但不宜單獨用于在以下施工且有早強要求的混凝土及蒸養(yǎng)混凝土。

由于氯鹽類早強劑會引起混凝土中的鋼筋銹蝕，在大部分鋼筋混凝土工程限制使用氯鹽類早強劑。在有耐久性要求或其他特殊要求的混凝土中，使用早強劑時應通過試驗確定。5.特種外加劑定義：膨脹劑是一種在水泥凝結硬化過程中使混凝土（包括砂漿及水泥凈漿）產(chǎn)生可控制的膨脹以減少收縮的外加劑。種類：硫鋁酸鈣類膨脹劑氧化鎂膨脹劑石灰系膨脹劑1.膨脹劑應用范圍：廣泛用于有抗裂防滲要求的混凝土中。后澆帶游泳池隧道定義：能降低混凝土在靜水壓力下的