混凝土外加剂基础知识

关于混凝土外加剂基础知识第1页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三外加剂定义定义：

一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料（一般掺量不大于胶凝材料的5％，特殊情况除外）。

混凝土外加剂已成为混凝土不可缺少的第五组分。第2页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三混凝土外加剂的分类分类（按主要功能划分）改善流变性能:

减水剂、泵送剂，增稠剂调节凝结时间、硬化性能:

速凝剂、缓凝剂、早强剂改善耐久性:

引气剂、防水剂、阻锈剂改善其它性能:

膨胀剂、防冻剂、着色剂、减缩剂、养护剂、脱模剂等第3页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三外加剂的用途

改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能

改善混凝土的和易性，减少离析、泌水，减小坍损，改善可泵性；缩短或延长初凝时间。改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能

提高强度、弹模；减少收缩或补偿收缩；提高抗渗、抗冻融、抗碳化能力；抑制碱集料反应。获得良好的经济效益

减少单方水泥用量；缩小构筑物尺寸；第4页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三

外加剂

混凝土外加发展到今天，已经形成了一个巨大的产业，各种新的外加剂不断出现，功能也越来越完善，特别是高性能混凝土发展到今天，外加剂在混凝土中扮演的角色越来越重要。第5页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三二、常用外加剂介绍第6页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三表面活性剂

定义

一种显著降低液体表面张力或二相间界面张力的物质。基本作用降低分散体系中两相界面的界面自由能，提高分散体系的稳定性。分子构造极性基团——原子团非极性基团——长碳链疏水基（亲油基）亲水基第7页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三

外加剂发展简史和分类1910年疏水剂和塑化剂20世纪30年代引气剂20世纪50年代木质素类减水剂20世纪60年代萘系减水剂20世纪60年代密胺类减水剂第二代高效减水剂20世纪90年代聚羧酸系减水剂第三代高性能减水剂第一代普通减水剂由于混凝土的迅速发展，各种外加剂蓬勃发展期第8页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三减水剂定义

普通减水剂（第一代）

在混凝土坍落度基本相同的条件下，能够减少拌和用水量的外加剂。高效减水剂（第二代）在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。高性能减水剂（第三代）比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。第9页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三

普通减水剂

主要品种：

木质素磺酸钙（木钙：常用，产量最大，引气量较大）木质素磺酸钠（木钠：常用）木质素磺酸镁（木镁：草浆制，减水率低，性能不稳定，引气量低）木质素磺酸铵（木铵：释放氨气，使用很少）多元醇系（糖钙：蔗糖厂废液制，也可做缓凝剂）木钙工艺流程：废液中和发酵蒸馏脱糖过滤浓缩干燥成品第10页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三木质素减水剂性能

目前市场减水剂中单独使用木质素类的已经很少，几乎都是与高效减水剂复合使用，比如与萘系、脂肪族等。产品性能特点：

减水率较低，减水率在8%左右；混凝土28d抗压强度提高10％～20％；改进型减水率有提高，能达到高效减水剂要求；具有一定的引气作用，减小泌水和离析；具有一定的缓凝作用，降低水化放热速率。第11页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三木质素减水剂应用范围应用范围（1）普通混凝土（2）大体积混凝土（3）大坝混凝土（4）水工混凝土（5）泵送混凝土等主要用于配置强度等级不大于C30的混凝土，可用于现浇混凝土，钢筋混凝土及预应力混凝土，但是由于普通减水剂具有一定的引气、缓凝作用，不宜单独使用于蒸养混凝土。第12页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三木质素类产品应用技术要点：与其它外加剂的相容性：与某些高效减水剂复合配置溶液会产生沉淀；氯离子含量：使用纸浆废液生产，部分厂家循环用水导致氯离子含量高；坍损较大：注意温度和运输时间对坍损的影响；引气作用：应注意混凝土强度，必要时采取消泡措施降低含气量；缓凝作用：宜在最低气温5℃以上使用；与胶凝材料的适应性：与某些工业副产品石膏调凝的水泥作用可能引起假凝或速凝，造成事故；养护：注意养护，防止失水过快影响强度发展，甚至形成裂缝。第13页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三多元醇类产品糖钙：废蜜（制糖工业副产品）与石灰乳反应制成的产品。

废蜜中的糖主要是蔗糖和单糖。第14页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三多元醇类产品作用机理糖钙中主要成分是蔗糖化钙络合物和单糖化钙络合物，具有很强的固-液界面活性作用，能吸附在水泥粒子上，形成溶剂化吸附层，破坏水泥的絮凝结构使水泥分散，自由水增多，达到减水作用。由于不降低水的表面张力，所有不具有引气作用。羟基（-OH）延缓水泥水化，具有较强的缓凝作用。第15页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三多元醇类产品产品性能特点减水率：减水率5～8%左右。缓凝作用：混凝土凝结时间随掺量的增加而延长，超剂量使用会产生严重缓凝，导致后期强度下降。减小泌水：适量掺入可有效减少泌水；沉淀：单独使用或与其它外加剂复合配制溶液，沉淀多。目前糖钙单独使用较少，更多的是当做缓凝剂来使用。第16页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三小结

普通减水剂由于其减水率较低，一般用于配置低强度等级的混凝土，由于其本身的缺陷（引气、缓凝等），限制了其在混凝土中的掺量。由于静电排斥和溶剂化作用减水机理，在水泥水化过程中，水泥颗粒静电排斥力降低、溶剂化膜消失，注定了混凝土流动性随时间延长而降低，最终表现混凝土坍落度损失较大。普通减水剂一般都是与其他外加剂复合使用。第17页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三高效减水剂

主要品种

1.萘系高效减水剂（使用量最广，减水率较高）

2.蒽系高效减水剂（用量少，价格便宜）

3.古马隆系高效减水剂（焦化厂副产品制，减水率一般）

4.三聚氰胺系高效减水剂（减水增强效果好，价格较高）

5.氨基磺酸盐系高效减水剂（减水率高，保坍较好）

6.脂肪族高效减水剂（减水率较高，保坍一般）第18页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三作用机理吸附水泥颗粒表表面能降低水泥颗粒表面带电形成溶剂化水膜阻止水泥颗粒絮凝静电斥力效应水泥颗粒稳定分散第19页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三高性能减水剂

萘系高效减水剂增加混凝土收缩，易造成混凝土开裂；混凝土夏季高温是坍损大，与不同水泥存在相容性问题，生产过程环境污染等，为了解决萘系高效减水剂存在的问题，出现了一种新型的高效减水剂

——聚羧酸系高效减水剂,具有大减水、低收缩和优良保坍等多种优良性能。第20页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化剂聚羧酸系高性能减水剂的分子模型第21页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化剂基本性能对比第22页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化剂主要性能特点与水泥的适应性较好掺量低，减水率高新拌混凝土流动性保持性能好增强效果好新拌混凝土和易性好，混凝土外观质量较好混凝土收缩率低可以大幅度提高矿物掺合料的用量，降低水泥用量，节约成本外加剂总碱量、硫酸钠含量、氯离子含量低清洁无污染，环境友好第23页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化剂应用范围

特别适合用于配置C30～C100的高流态、高保坍、高强甚至超高强的混凝土工程。关键技术高温缓凝、且凝结时间可调；含气量稳定及良好的抗冻融性能；高强混凝土粘度的控制；保坍能力可以从分子结构进行调整；对分子结构接枝不同官能团，可以生产特殊功能的产品，如：高保坍型、减缩型、消泡型等。第24页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三聚羧酸系超塑化剂注意事项与引气剂复合使用时一定要预先试验；减水、保坍效果对减水剂掺量依赖性大；减水、保坍受温度影响较大配置的混凝土拌合物性能对用水量极为敏感与其他品种减水剂的相容性很差且无叠加的作用效果，不得与萘磺酸盐减水剂复配（切忌）与其他改性组分的相容性较差，如消泡剂、引气剂、增稠剂等第25页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三小结

聚羧酸系超塑化剂其优越的使用性能，在各种工程中应用越来越广泛，出现的问题也越来越多，由于其独特的梳型分子结构，结构可设计性强，可以根据在实际使用中遇到的问题进行结构调整，来解决遇到的特殊问题，其产品已经向系列化和功能化发展。第26页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三缓凝剂定义：能够延长混凝土或砂浆初、终凝时间的外加剂。主要品种糖类及碳水化合物羟基羧酸及其盐类多元醇及其衍生物弱无机酸及其盐类有机磷酸盐类木质素磺酸盐、腐殖酸盐第27页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三小结缓凝剂对混凝土凝结时间的延缓程度，取决于所用缓凝剂的类型及掺量、水泥的品种及用量、掺合料、水灰比、环境温度、掺加顺序等因素。普通硅酸盐水泥缓凝效果依次为，糖类>羟基羧酸类>木钙类高温条件缓凝效果依次为：糖类>磷羧酸>柠檬酸>酒石酸>聚羧酸>无机磷酸盐>多元醇。缓凝剂对硬化混凝土早期有所降低，后期有增加，收缩轻微增加。超长缓凝时对混凝土早期、后期强度均有影响，须提高设计标号。超掺可能导致永久性不凝。第28页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三早强剂定义：可加速混凝土早期强度发展的外加剂。主要品种：

无机盐类早强剂有机物类早强剂复合早强剂

第29页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三氯盐早强剂下列情况下禁用预应力混凝土相对湿度大于80%，露天及经常淋雨、受水流冲刷的结构大体积混凝土直接接触酸碱或其他侵蚀介质的结构处于60℃以上结构，需要经常蒸养的钢筋混凝土预制件有外观质量要求的混凝土薄壁结构骨料具有活性的混凝土结构第30页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三硫酸盐早强剂硫酸盐早强剂作用机理

能与C3A迅速反应生成水化硫铝酸钙，形成早期骨架，由于上述反应，溶液中氢氧化钙浓度降低，加速C3S水化反应，提高早期强度。第31页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三小结无机盐早强剂降低混凝土新拌性能一般没有引气作用，降低混凝土泌水三乙醇胺对凝结时间影响不明确，无机盐类较高掺量促凝混凝土收缩增大使用前需要进行水泥适应性试验，确定使用量第32页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三引气剂定义：

在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。品种：松香类引气剂皂苷类引气剂其他类型引气剂应用范围：

广泛应用于具有抗冻要求的混凝土和高性能混凝土中。第33页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三引气剂含气量对新拌性能的影响能够提高流动性降低混凝土泌水，避免离析含气量对硬化性能的影响优质引气剂可以提高混凝土抗渗性能在一定的含气量范围，混凝土强度有一定的降低大幅度提高混凝土的抗冻融性能提高混凝土抗碳化能力降低混凝土的弹性模量干缩稍有增加第34页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三膨胀剂定义：

膨胀剂是一种在水泥凝结硬化过程中使混凝土（包括砂浆及水泥净浆）产生可控制的膨胀以减少收缩的外加剂。种类：硫铝酸钙类膨胀剂（适当的水养护）氧化镁膨胀剂石灰系膨胀剂铁粉系膨胀剂复合型膨胀剂第35页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三硫铝酸钙类膨胀剂膨胀机理1.结晶膨胀

钙矾石的晶体长大而导致膨胀。2.胶体吸水肿胀

钙矾石膨胀是由于其表面带负电荷，胶状钙矾石比表面积极大及特殊的晶格结构，在饱和氢氧化钙溶液中会吸附大量的水而肿胀。第36页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三膨胀剂对混凝土性能的影响降低混凝土初始坍落度混凝土坍落度损失增加对混凝土泌水略有降低缩短混凝土凝结时间硬化混凝土早期强度有所下降，后期增加较快，膨胀过大，强度下降提高混凝土抗渗、抗冻、抗裂性能第37页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三膨胀剂应用中存在的问题养护条件一定要保证湿养护14天其他外加剂对膨胀剂效能的影响水胶比变化带来掺膨胀剂混凝土结构破坏大体积混凝土温度上升后，引起膨胀源分解掺膨胀剂混凝土耐久性问题，钙矾石含量高抗碳化能力降低。第38页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三速凝剂定义

速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂。产品类型以铝氧熟料为主体的速凝剂水玻璃类速凝剂铝酸盐液体速凝剂新型无机低碱速凝剂新型液体无碱速凝剂第39页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三速凝剂速凝机理生成水化铝酸钙而速凝大量生成钙矾石导致速凝形成水化铝酸钙骨架并促进C3S水化导致速凝其他作用机理第40页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三速凝剂产品性能凝结速度快，一般终凝在10min以内早期强度高，后期强度较基准有较多下降具有一定的收缩变形对钢筋无锈蚀作用应用范围地铁工程、地下隧道、水工涵洞等工程的初期支护和最终衬砌厂房、烟囱等修复和加固道路、堤坝、住宅边坡工程及各种地基工程第41页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三速凝剂注意事项充分注意对不同水泥的适应性；必须根据试验确定速凝剂用量；根据当地气温进行调整掺量，一般气温低增加掺量，气温升高降低掺量；注意控制水胶比在0.4~0.5，不能过大；干燥收缩值大，需要注意湿养护，防止干裂；检测时注意搅拌方式、水泥的存放时间、速凝剂的加入方式。第42页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三泵送剂定义：

能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。组成：减水剂缓凝剂引气剂保水剂（增稠剂）第43页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三4.8减缩剂定义

减少混凝土收缩的外加剂。减缩机理

通过降低水泥石毛细管中水的表面张力使得混凝土宏观收缩值降低。产品性能特点混凝土28d收缩值减少50%~80%，最终收缩值减少25%~50%；对混凝土凝结时间稍有延长不影响混凝土的坍落度、含气量和强度第44页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三阻锈剂定义

阻锈剂是指能够抑制或减轻混凝土中钢筋或其他预埋金属锈蚀的外加剂。按使用方式掺入型，主要用于新建工程的预防。渗透型，主要用于老工程的修复。常用产品阳极型：亚硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙、重铬酸盐等阴极型：高级脂肪酸、磷酸酯、碳酸钠、磷酸氢钠等复合型第45页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三阻锈剂作用机理通过阻止和减缓电极的阳极过程达到抑制钢筋锈蚀的作用在阴极部位生成一种难溶的膜，从而起到保护钢筋的作用提高阳极与阴极之间的电阻，从而阻止锈蚀的电化过程应用范围

广泛用于工业建筑、海工及水工工程、立交桥、公路桥、盐碱地建设工程、已有工程的修复等。第46页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三阻锈剂注意事项注意混凝土初始流动度，一般阻锈剂具有一定的减水效果注意混凝土后期强度发展（可能导致含气量增加）用于涂刷老混凝土表面时，应要彻底清除疏松、损害的表面第47页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三养护剂作用机理

在混凝土表面形成薄膜，阻止混凝土内部的水分蒸发。产品品种水玻璃类乳液类（石蜡乳液、沥青乳液、高分子乳液）有机溶剂类（氯乙烯树脂溶液）复合类应用范围

常用于公路、机场跑道、停车场等混凝土层较薄、面积又很大又不需要进一步装饰的混凝土表面。第48页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三养护剂注意事项养护剂水溶性大，下雨前不宜喷砂要及时喷涂养护剂喷涂完养护剂后混凝土表面不能受潮，一般夏季0.5h成膜，冬季3h成膜。第49页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三脱模剂定义

脱模剂是一种喷涂或涂抹在模板内壁起润滑和隔离作用，能有效地促使混凝土在拆模时顺利脱离模板，并保持混凝土形状无损的外加剂。脱模机理机械润滑作用成膜隔离作用化学反应作用（先是模板具有憎水性，再与氢氧化钙反应，生成非水溶性皂，起润滑作用）第50页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三脱模剂产品特点优良的脱模性能，保证混凝土外观光滑平整涂刷方便，模板易清理保护模板，对混凝土无害使用范围广泛使用于各种混凝土工程中。第51页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三其它产品其它产品：

防冻剂、絮凝剂、保塑剂、增稠剂、锚固剂、表面处理剂、着色剂等。外加剂的复合一般不单独使用，都是与其它外加剂复合使用。根据实际工程的需要，常常要把几种外加剂复合到一起，能够得到多功能的外加剂，如早强减水剂、缓凝减水剂，引气剂与减水剂复合，保塑剂与减水剂复合等。第52页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三三、外加剂应用中注意的问题第53页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三5外加剂应用问题

外加剂是一种工业化学物质，可以是单一或复合组分，使用外加剂时，必须根据工程对混凝土性能要求选择合适的外加剂，注意外加剂的掺量和使用方法。第54页，讲稿共60页，2023年5月2日，星期三外加