浅谈混凝土外加剂

网络教育学院这是我第一次读这方面的书。话题：谈混凝土外加剂。内容摘要混凝土外加剂能以较少的掺量提高混凝土的强度、耐久性、适用性等功能，达到降低建筑能耗的目的。外加剂的研究和应用是混凝土应用中不可缺少的一个环节。基于混凝土外加剂的应用和发展，介绍了目前常用混凝土外加剂的种类、作用机理和应用，简要论述了混凝土外加剂的选择、掺量的确定、掺入方法的确定及存在的问题，并分析了混凝土外加剂应用的发展趋势。关键词：混凝土外加剂；高性能；申请；发展内容摘要一导言11导言21.1混凝土外加剂的发展21.2混凝土外加剂的名称和类别31.2.1外加剂的命名31.2.2混凝土外加剂按功能5分类1.2.3混凝土外加剂按化学成分5分类2外加剂在混凝土中的作用机理及应用72.1减水剂7行动机制72.1.2用法及注意事项82.2引气剂82.2.1行动机制92.2.2用法及注意事项92.3防冻剂10动作机制102.3.2用法和注意事项112.4早强剂12动作机制122.4.2用法和注意事项132.5复合外加剂133外加剂的选择和使用143.1外加剂品种的选择143.2外加剂掺量的确定153.3外加剂的测定方法153.4混凝土外加剂存在的问题163.4.1存在的问题163.4.2对策174混凝土外加剂发展趋势展望18参考文献20介绍混凝土外加剂是在混凝土搅拌过程中为改善混凝土性能而添加的一种物质。它是混凝土不可缺少的组成部分之一。它是改善混凝土性能的重要方法和技术。它在混凝土生产技术中起着核心作用，起着巨大的作用。改革开放30年来，混凝土外加剂在建筑工程领域发展迅速。从最初的松香热聚合物引气剂到20世纪70年代和80年代开发的萘系减水剂，再到后来的高效减水剂，它们在提高混凝土耐久性和施工质量、减少混凝土水泥用量和用水量方面发挥了非常重要的作用。根据不同的技术要求，使用不同类型的添加剂可以获得不同的使用效果和经济效益。因此，系统研究混凝土外加剂的种类、作用机理和应用，探索其未来发展方向就显得尤为迫切。介绍1.1混凝土外加剂的发展将化学物质混入建筑材料的历史可以追溯到很久以前。在填充胶凝材料(如石灰、火山灰和粘土)的最初使用中，人们已经认识到添加一些有机物质(如血液、油和其他脂肪)可以使胶凝材料获得一些良好的性能。据史料记载，公元258年，曹操在石灰土中加入植物油，建造了一座青铜平台。宋朝时，在石灰中加入糯米汁来建造贺州城墙。清朝甘龙年间，用糯米汁、石灰和牛血建造永定河河岸。明代大工开物，记载了1份石灰加2份黄沙，糯米和羊桃藤汁混合在一起，建造一个蓄水箱。只是在最近几年，它们的一些机制才得到澄清。例如，血红蛋白是水泥材料颗粒的分散剂。添加动物血液相当于添加减水剂。19世纪30年代，美国工程师斯坎彻获得了利用亚硫酸盐浆废液改善混凝土工作性、强度和耐久性的专利，开启了现代混凝土外加剂的序幕。1962年，日本的服部哲健一成功开发出蔡磺酸盐甲醛缩合物(茶系列高效减水剂)，并于1964年作为商品出售(日本华旺世家公司)；1963年，联邦德国成功开发出三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物。随后，前苏联建设信托部、伏尔加河沿岸地区建设总局生产了一种新的高效减水剂“Anuaccah”，它是由含硫酸盐的丙烯酸酯废料制成的。同时，多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物也出现了。这三种减水剂对水泥有很强的分散作用，减水率高达20%-30%，无空气夹带。由于它不同于普通增塑剂，在美国被称为高效减水剂，在加拿大等国家被称为高效减水剂。由于其高减水率，制备高强度、高流动性混凝土是可能的。日本是世界上第一个使用高强度混凝土的国家。在正常工艺条件下，采用高效减水剂配制80-120兆帕高强混凝土。70年代初，德意志联邦共和国首次研制出含有三聚氰胺基高效减水剂的流态混凝土，使混凝土坍落度达到18-22厘米。该混凝土混合料能够满足泵送要求，最高垂直泵送高度为310米。流态混凝土的应用提高了混凝土的工作性能，方便了混凝土的施工，具有节能、省力、省力、高效的效果，进一步推动了新施工技术的产生和商品混凝土的发展。1948年，中国华北窑业公司引进美国肖维安引气剂，命名为长城牌引气剂，并成功应用于天津新港工程。20世纪50年代，中国开始在工程中使用自己的松香热聚合物和松香皂引气剂、亚硫酸盐浆废液增塑剂和氯盐防冻剂。20世纪80年代以来，随着改革开放的推进，外加剂的商品化和产业化发展迅速，各种相关标准逐步完善。混凝土外加剂已经成为一种新型建筑材料产业。随着建筑对高层、高效和环保要求的提高，混凝土生产正在向集中搅拌的商品混凝土发展。我国主要城市和沿海开放城市的外加剂利用率都在70%以上，与发达国家相差不大。然而，从全国范围来看，外加剂在中国的应用还很落后。根据我国外加剂产量的初步计算，目前掺外加剂的混凝土占混凝土总量的38%，商品混凝土占混凝土总量的11-12%。与掺有占混凝土总量50-80%的外加剂的国外混凝土和占混凝土总量60-80%的商品混凝土相比，我国的外加剂仍有很大的发展空间。在混凝土减水剂和商品混凝土快速发展的推动下，我国已经形成了完整的混凝土外加剂体系。除减水剂外，还有泵送剂、引气剂、早强剂、防冻剂、防水剂、促进剂、缓凝剂和膨胀剂。目前，混凝土外加剂约有500种。这些功能多样的外加剂满足了各种土木工程的不同需求，为混凝土的技术进步和工程质量的提高做出了巨大贡献在混凝土中使用外加剂被认为是提高混凝土强度、改善混凝土性能、节约生产能耗和保护环境的最有效措施。1.2混凝土外加剂的名称和类型1.2.1添加剂的命名自1980年以来，国际标准化组织SIOTC71/SC3一直在讨论混凝土外加剂的国际标准。在挪威奥斯陆和瑞士日内瓦举行的第二次会议之后，混凝土外加剂的定义被提出如下：“在搅拌混凝土、砂浆和净浆时或在附加的搅拌操作中，等于或小于水泥重量5%的产品，从而使混凝土的正常性能得到改善根据国际标准化组织提出的混凝土外加剂定义原则，我国制定并颁布了国家标准GBSO75，其定义如下：“混凝土外加剂是在混凝土搅拌过程中为改善混凝土性能而添加的物质。用量不得超过水泥重量的5%(特殊情况除外)。根据以上定义，混凝土外加剂和水泥混合材是不同的。一般来说，混合料的掺量比较大(远远超过5%)，而且大部分是在水泥生产过程中与人混合的。为了满足水泥性能的特殊要求，少量的物质，如凝结剂石膏和助溶剂，一般不归类为混凝土外加剂。中国标准对不同类型的混凝土外加剂定义如下：(1)减水剂是一种在混凝土坍落度基本相同的情况下，能够降低搅拌用水量的添加剂。这类减水剂主要包括：木质素磺酸盐、轻质熔融物和多元醇。聚氧乙烯烷基醚、腐植酸减水剂等。(2)超塑化剂是一种添加剂，在混凝土坍落度基本相同的情况下，可以大大减少拌合用水量。减水剂的主要品种有：蔡磺酸甲醛缩合物、磺化三聚氰胺水溶性树脂；多环芳烃轻磺酸盐冷凝物；磺化煤焦油系统；氨基磺酸盐体系；马来酸共聚物体系；聚丙烯酸酯接枝共聚物等。(3)引气剂能在混凝土搅拌过程中引入大量分布均匀、稳定、封闭的微气泡添加剂。引气剂和减水剂是具有引气和减水功能的外加剂。主要类型有：松香树脂，如松脂皂和松香热聚合物；烷基苯磺酸盐，如烷基苯磷酸盐和烷基酚聚氧乙烯醚；脂肪醇磺酸盐，如脂肪醇聚氧乙烯醚和脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠。(4)缓凝剂是延长混凝土凝结时间的添加剂。缓凝剂和减水剂兼具缓凝和减水功能。这种减水剂主要包括：糖，如糖钙、糖蜜、蔗糖、葡萄汁；甲磺酸，如柠康酸、酒石酸和水杨酸；多元醇，如纤维素、纤维素醚、聚乙烯醇：无机盐，如三聚磷酸盐、锌盐、硼酸盐；木质素磺酸盐，如钙、钠和镁，通常被描述为常见的减水剂。(5)硬化促进剂是加速混凝土早期强度发展的添加剂。速凝剂和减水剂兼具早期强度和减水功能。这种减水剂主要包括氯化物，如氯化钙、氯化钠和氯化钾。硫酸盐，如硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠；硝酸盐，如硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙；有机物质，如三乙醇胺和三异丙醇胺。(6)防冻剂是一种能在负温条件下硬化混凝土，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂。防冻剂是一种复合外加剂。主要防冻成分如下：氯盐。如氯化钙和氯化钠；硝酸盐：如硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙：碳酸盐：如碳酸钙、碳酸钾；氨，如氢氧化铵；有机的：如尿素和有机硫化物。(7)速凝剂是一种能快速凝固和硬化混凝土的添加剂。加速器可以大致分为三类。氧化铝熟料，碳酸盐体系，以铝酸盐和碳酸盐为主体；氧化铝熟料、明矾石系统，以氧化铝熟料和硫酸盐为主体；硅酸钠体系，主要由硅酸钠和其他无机盐组成。(8)泵送剂是一种能改善混凝土混合料泵送性能的添加剂。泵送剂是一种复合外加剂，其主要成分有减水剂、引气剂、缓凝剂等。(9)其他有特殊要求的添加剂A.憎水剂是一种添加剂，可降低混凝土在静水压力下的渗透性。防腐外加剂(抗腐蚀外加剂)能抑制或减少钢筋或其他嵌入混凝土中的金属的腐蚀。c、脱模剂涂刷在混凝土模板表面，起到混凝土与模板之间的隔离作用，便于脱模，保护混凝土与模板表面之间的清洁度。d、养护剂涂刷在混凝土表面，形成一层防渗膜，防止混凝土表面在露天养护过程中失水，影响其水化结构和混凝土强度的发展。1.2.2混凝土外加剂按功能分类混凝土外加剂根据其功能主要分为以下几类(1)改善混凝土混合料流变性能的添加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂。(2)调节混凝土凝结时间和硬化性能的添加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。(3)提高混凝土耐久性的添加剂，包括引气剂、减水剂、防水剂、防冻剂和防锈剂等。(4)改善混凝土变形性能的外加剂，包括近期新开发的膨胀轴颈和减缩剂。减缩剂是近年来新开发的混凝土外加剂，它主要是非离子有机物，主要由低级乙醇的氧化物组成。(5)改善混凝土其他性能的添加剂，如引气剂、着色剂、固化剂、脱模剂等。1.2.3混凝土外加剂根据化学成分分类(1)无机外加剂：包括各种无机盐、一些简单金属和少量氢氧化物等。如早强剂中的氯化钙和硫酸钠，引气剂中的铝粉，防水剂中的氢氧化钠等。(2)有机外加剂：这类外加剂占混凝土外加剂的绝大多数。表面活性剂的种类很多，大多数属于表面活性剂的范畴，包括阴离子、阳离子和非离子表面活性剂，如木质素磺酸盐和蔡氏磺酸盐甲醛缩合物减水剂。一些有机添加剂没有表面活性，但可以用作高质量的添加剂。(3)复合外加剂：由适当的无机和有机物质复合而成的外加剂，往往具有多种功能或显著改善某些性能。这是外加剂技术中“协同效应”的体现，是外加剂的发展方向之一。外加剂在混凝土中的作用机理及应用2.1减水剂混凝土减水剂是指在混凝土和易性和水泥用量不变的情况下，降低搅拌用水量，提高混凝土强度。或在和易性和强度不变的情况下，节约水泥外加剂的用量。根据其减水增效能力，分为普通减水剂(也称增塑剂)和高效减水剂(也称高效减水剂)，并分别分为一级品和合格品。根据组成材料，分为水质磺酸盐、多环芳烃盐和水溶性树脂磺酸盐。简而言之，减水剂对水泥混凝土具有超