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第九章第九章 建筑化学品建筑化学品第一节第一节 概述概述第二节第二节 减水剂减水剂第三节第三节 引气剂引气剂第四节第四节 调凝剂调凝剂第五节第五节 混凝土其它添加剂混凝土其它添加剂第六节第六节 复合外加剂复合外加剂第1页第一节第一节 概概 述述1.1 混凝土外加剂概况混凝土外加剂概况1.1.1 使用混凝土外加剂是一个技术和经济效使用混凝土外加剂是一个技术和经济效应都十分有效方法。应都十分有效方法。1.1.2 混凝土外加剂：指在混凝土拌和时或拌混凝土外加剂：指在混凝土拌和时或拌和前掺入，掺量小于水泥重量和前掺入，掺量小于水泥重量5（特殊（特殊情况除外），并能对混凝土正常性能按要情况除外），并能对混凝土正常性能按要求改性工业品。求改性工业品。1.1.3 使用历史有半个世纪之久。最早使用是使用历史有半个世纪之久。最早使用是氯化钙、石膏等，主要是提升早期强度和氯化钙、石膏等，主要是提升早期强度和满足冬季施工要求。满足冬季施工要求。第2页1.2 混凝土外加剂分类混凝土外加剂分类1.2.1 混凝土外加剂按功效主要分为混凝土外加剂按功效主要分为5类类a.改进新拌混凝土、砂浆改进新拌混凝土、砂浆和易性和易性外加剂，包外加剂，包含各种减水剂、引气剂和泵送剂。含各种减水剂、引气剂和泵送剂。b.调整混凝土、砂浆和易性外加剂，包含各调整混凝土、砂浆和易性外加剂，包含各种减水剂、引气剂和泵送剂。种减水剂、引气剂和泵送剂。c.调整混凝土、砂浆或净浆空气含量外加剂。调整混凝土、砂浆或净浆空气含量外加剂。包含加气剂、消泡剂等。包含加气剂、消泡剂等。d.改进混凝土耐久性添加剂。如抗冻剂、防改进混凝土耐久性添加剂。如抗冻剂、防水剂。水剂。e.提升混凝土特殊性能外加剂。包含防锈剂、提升混凝土特殊性能外加剂。包含防锈剂、膨胀剂等。膨胀剂等。第3页1.2.2 依据外加剂化学成份不一样，外加剂依据外加剂化学成份不一样，外加剂可分为无机物和有机物类以及无机和有机可分为无机物和有机物类以及无机和有机复合物类。复合物类。1.2.3 研究和使用外加剂，普通考虑以下几研究和使用外加剂，普通考虑以下几个问题：个问题：1.2.3.1 技术上符合实际需要技术上符合实际需要在混凝土中使用外加剂主要有以下作用：在混凝土中使用外加剂主要有以下作用：改进和易性；改进和易性；降低离析，降低泌水量，提升均质性；降低离析，降低泌水量，提升均质性；降低或防止骨料沉淀；降低或防止骨料沉淀；调整初、终凝时间；调整初、终凝时间；第4页 改进泵送性；改进泵送性；延缓解降低泵化热；延缓解降低泵化热；提升早期或后期强提升早期或后期强度；度；调整变形能力；调整变形能力；赔偿收缩或微膨胀；赔偿收缩或微膨胀；降低干缩和徐变；降低干缩和徐变；提升混凝土和钢筋提升混凝土和钢筋粘结力；粘结力；阻止预埋金属锈蚀阻止预埋金属锈蚀作用；作用；提升抗冻融和防冻提升抗冻融和防冻能力；能力；增强抗渗性和抗环增强抗渗性和抗环境水化学侵蚀；境水化学侵蚀；控制碱与活性骨料控制碱与活性骨料膨胀反应。膨胀反应。第5页1.2.3.2 有良好经济效益有良好经济效益 外加剂降低原材料（水泥、骨料）和能源（燃料、热能和电能）消耗上收益。以低值原料代替高值原料收益。外加剂改进施工条件带来效益。外加剂提升混凝土各项性能，如强度、耐久性等方面收益。1.2.3.3 在使用上是否方便可行在使用上是否方便可行第6页3 混凝土材料基本性质混凝土材料基本性质 混凝土混凝土：是由胶结材料（无机、有机或无机有机复合）、颗粒状集料及必要时加入化学外加剂和矿物掺合料经合理调配混合料，加水拌和后形成含有堆聚结构复合材料。3.1 混凝土材料组成及硬化原理 组成：水泥、石、砂、水、外加剂。3.1.1 水泥凝结和硬化：硅酸盐水泥主要由各种钙化合物所组成，主要成份以下：第7页硅酸三钙 3CaOSiO2,简写为C3S,含量37-60%硅酸二钙 2CaOSiO2,简写为C2S,含量15-37%铝酸三钙 3CaOAl2O3,简写为C3A,含量7-15%铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3,简写为C4AF,含量10-18%第8页 其中每种矿物成份单独与水作用时表现特征不一样。强度发展强度发展强度发展强度发展水化热水化热水化热水化热耐化学耐化学耐化学耐化学侵蚀侵蚀侵蚀侵蚀干缩干缩干缩干缩早期早期早期早期 后期后期后期后期C C3 3S S大大大大小小小小中中中中中中中中中中中中C C2 2S S小小小小大大大大小小小小稍大稍大稍大稍大小小小小C C3 3A A大大大大小小小小大大大大小小小小大大大大C C4 4AFAF小小小小大大大大小小小小大大大大小小小小第9页凝结：水泥加水拌和后，成为可塑水泥浆，水泥浆逐步变稠失去塑性但尚不含有强度过程，称为水泥“凝结”。硬化：随即产生强度并逐步变成为坚硬水泥石，这一过程称为“水泥硬化”。依据水化反应速度改变和组织结构形成特点，硅酸盐水泥水化过程可分为四个阶段：初始反应期，休止（诱导）期，凝结期和硬化期。第10页3.1.2 集料集料 集料约占混凝土体积集料约占混凝土体积70，所以，集料性，所以，集料性质对混凝土性质有很大影响。集料在混凝质对混凝土性质有很大影响。集料在混凝土中现有技术上作用，又有经济上意义。土中现有技术上作用，又有经济上意义。在技术上，集料存在使混凝土比单纯水泥在技术上，集料存在使混凝土比单纯水泥浆含有更高体积稳定性和更高耐久性；在浆含有更高体积稳定性和更高耐久性；在经济上，它比水泥廉价多，作为水泥浆廉经济上，它比水泥廉价多，作为水泥浆廉价填充材料，使混凝土材料成本低廉。价填充材料，使混凝土材料成本低廉。集料依据粒径可分为集料依据粒径可分为粗集料粗集料和和细集料细集料。第11页3.1.3 混凝土拌和用水混凝土拌和用水 混凝土拌和用水应采取可引用自来水和混凝土拌和用水应采取可引用自来水和清洁天然水，不允许使用含有有机杂质沼清洁天然水，不允许使用含有有机杂质沼泽水，含有酸、盐污水和工业废水。不然泽水，含有酸、盐污水和工业废水。不然将影响水泥正常凝结与硬化。将影响水泥正常凝结与硬化。第12页第二节第二节 减水剂减水剂2.1 减水剂定义和分类减水剂定义和分类2.1.1 减水剂定义减水剂定义：也称塑化剂，是指在不影响混凝土工作性条件下，能使单位用水量降低，或在不改变单位用水量条件下，可改进混凝土工作性或同时有以上两种效果外加剂。在保持混凝土拌合物有相同流动性及硬化混凝土有相同强度时，加入减水剂可降低水泥用量。第13页2.1.2 分类：普通减水剂、高效减水剂、引气减水剂、缓凝减水剂、早强减水剂等。2.2 普通减水剂 木质素磺酸盐减水剂；羟基羧酸盐减水剂；糖钙减水剂；腐植酸减水剂。2.2.1 木质素磺酸盐减水剂 木质素起源和结构 木质素能够经过植物原料经一系列化学处理得到 第14页 木质素磺酸盐木质素磺酸盐是亚硫酸盐法生产化纤浆或纸浆后被分离木质素磺酸盐。其相对分子量范围在050000之间。因为磺化过程现有断链又有缩合，所以生成木质素磺酸盐分子是一些分子量范围很宽多聚物分散体。它性质属于阴离子表面活性剂。用于混凝土减水剂产量最大是木质素磺酸钙，简称木钙或M剂。第15页M剂生产可由纸浆废液，经生物发酵提取酒精后残渣（酒糟）以石灰乳中和，过滤，喷雾干燥而得。若增加脱糖工序，即得脱糖木质素磺酸钙。酒糟石灰乳碱性木质素磺酸钙过滤喷雾干燥木质素磺酸钙减水剂木质素磺酸盐生产质量控制水分：7%水不溶物：2%pH值：4.5-5.5还原糖：8%第16页2.2.2 腐植酸减水剂 草炭烘干粉碎碱煮分离清液浓缩 (NaOH)NaOH)（渣子）磺化烘干磨细产品（硫酸）第17页2.3 高效减水剂 萘系减水剂、蒽系减水剂、甲基萘系减水剂、古马隆系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、磺化煤焦油减水剂、脂肪酸系减水剂、丙烯酸接枝共聚物减水剂、聚羧酸系减水剂2.3.1 萘系减水剂合成工艺 萘系减水剂包含以煤焦油、粗萘、精萘为原料经磺化、水解、缩合、中和等工序制备而得化合物，主要成份为萘或萘同系物磺酸盐与甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。早强非引气型高效减水剂。第18页主要反应：主要反应：主要反应：主要反应：磺化反应磺化反应磺化反应磺化反应 水解反应水解反应水解反应水解反应 缩合反应缩合反应缩合反应缩合反应 中和反应中和反应中和反应中和反应磺化（160165）萘浓硫酸水解（120）缩合（100105）甲醛硫酸中和石灰乳碱液过滤CaSO4液体产品浓缩（50）喷雾干燥粉状产品滤液第19页2.3.2 三聚氰胺系减水剂合成工艺三聚氰胺系减水剂合成工艺 这类高效减水剂首先由德国研制成功，这类高效减水剂首先由德国研制成功，称为称为Melment。是由三聚氰胺、甲醛、亚硫。是由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸氢钠（或焦亚硫酸钠）按摩尔比酸氢钠（或焦亚硫酸钠）按摩尔比 1：3：1，在一定条件下缩聚而成，反应分，在一定条件下缩聚而成，反应分为以下几步：为以下几步：单体合成单体合成 单体磺化单体磺化 单体缩聚单体缩聚第20页 密胺树脂系减水剂对水泥分散作用强，密胺树脂系减水剂对水泥分散作用强，因而减水效果显著，可使混凝土各龄期抗因而减水效果显著，可使混凝土各龄期抗压强度有较大幅度提升，如掺加压强度有较大幅度提升，如掺加1.5%SM剂，剂，混凝土减水率为混凝土减水率为24%，28天抗压强度可提天抗压强度可提升升40%左右。左右。SM剂对蒸养适应性强，可配剂对蒸养适应性强，可配制早强，高强混凝土。因为密胺树脂系减制早强，高强混凝土。因为密胺树脂系减水剂掺量交其它减水剂大，生产成本也高，水剂掺量交其它减水剂大，生产成本也高，故在国内非特殊场所较少使用。故在国内非特殊场所较少使用。第21页2.3.3 聚羧酸系减水剂聚羧酸系减水剂 主要经过不饱和单体在引发剂作用下共主要经过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团侧链接枝到聚合物主链聚，将带活性基团侧链接枝到聚合物主链上，使其同时含有高效减水，控制塌落度上，使其同时含有高效减水，控制塌落度损失和抗收缩，不影响水泥凝结、硬化作损失和抗收缩，不影响水泥凝结、硬化作用等作用。用等作用。聚羧酸系减水剂即使在低掺量时也能使混凝聚羧酸系减水剂即使在低掺量时也能使混凝土含有高流动度，而且在低水灰比时也含土含有高流动度，而且在低水灰比时也含有低粘度和坍落度保持性能。它与不一样有低粘度和坍落度保持性能。它与不一样水泥之间有相对更加好相容性，是高强高水泥之间有相对更加好相容性，是高强高流动性混凝土所不可缺乏材料。流动性混凝土所不可缺乏材料。第22页n n日本生产厂家：花王，竹本油脂，NMB株式会社，藤泽药品等。n n我国羧酸系减水剂是在后才逐步被人们认识和开始试验研究。n n清华大学：李崇智，李永德，聚乙二醇，丙烯酸，丙烯基磺酸盐系列n n复旦大学：胡建华 将聚乙二醇，马来酸酚，丙烯酸等合成含有羧基，羟基，磺酸基多官能团共聚物。n n山东省建筑科学研究院 郑国锋 乙烯基磺酸盐，丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯系列减水剂n n南京化工大学 赵石林 利用马来酸酐分别于甲基丙烯酸，烯基磺酸盐进行了二元及三元共聚物研制。第23页第一代：甲基丙烯酸第一代：甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物烯酸甲酯共聚物第二代：丙烯基醚共聚物第二代：丙烯基醚共聚物第三代：酰胺第三代：酰胺/酰亚胺型酰亚胺型第四代：聚酰胺第四代：聚酰胺-聚乙烯乙二醇支链新型高效聚乙烯乙二醇支链新型高效减水剂减水剂第24页2.3.3.1制备原理及方法制备原理及方法 制备 聚羧酸盐高效减水剂是由带有磺酸根、羧聚羧酸盐高效减水剂是由带有磺酸根、羧酸根、羟基、醚键以及含有聚氧乙烯侧链酸根、羟基、醚键以及含有聚氧乙烯侧链大分子化合物，在水溶液中经过自由基共大分子化合物，在水溶液中经过自由基共聚合原理合成含有梳型结构高分子表面活聚合原理合成含有梳型结构高分子表面活性剂。性剂。第25页 主要原料主要原料 甲基丙烯酸，丙烯酸，丙烯酸乙酯，丙烯酸甲基丙烯酸，丙烯酸，丙烯酸乙酯，丙烯酸羟乙酯，烯丙基磺酸钠，甲基丙烯酸甲酯，羟乙酯，烯丙基磺酸钠，甲基丙烯酸甲酯，2-丙烯酰胺基丙烯酰胺基-2-甲基丙烯酸，甲氧基聚氧甲基丙烯酸，甲氧基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯，乙氧基聚乙二醇丙烯乙烯甲基丙烯酸酯，乙氧基聚乙二醇丙烯酸酯，烯丙基醚等。酸酯，烯丙基醚等。引发剂：过硫酸盐水性引发剂，过氧化苯甲引发剂：过硫酸盐水性引发剂，过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈。酰，偶氮二异丁腈。链转移剂：链转移剂：3-巯基丙酸，巯基乙酸，巯基乙巯基丙酸，巯基乙酸，巯基乙醇，异丙醇。醇，异丙醇。第26页3.3.3.2 聚羧酸盐高效减水剂优点3.3.3.3 聚羧酸盐高性能减水剂作用原理 羧基充当缓凝成份 羧基、羟基、胺基、聚氧烷基等与水亲和力强极性基团主要经过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用，对水泥颗粒提供分散和流动性，并经过降低水泥颗粒间摩擦阻力，降低水泥颗粒与水界面自由能来增加新拌混凝土和易性 聚羧酸分子链空间妨碍作用 Zeta电位改变小。第27页2.4 减水剂作用机理减水剂作用机理2.4.1 减水剂分子在水泥颗粒表面形成单分子减水剂分子在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜或多分子吸附膜2.4.2 破坏絮凝结构破坏絮凝结构2.4.3 水泥石内部孔隙降低，水泥石致密，混水泥石内部孔隙降低，水泥石致密，混凝土抗压强度显著提升凝土抗压强度显著提升2.4.3 提升抗渗性和抗冻性提升抗渗性和抗冻性2.4.5 延缓水泥水化，使水泥水化愈加完全延缓水泥水化，使水泥水化愈加完全第28页第三节第三节 引气剂引气剂加入引气剂目标是提升混凝土抗冻融性。加入引气剂目标是提升混凝土抗冻融性。3.1 松香皂和松香热聚物类引气剂松香皂和松香热聚物类引气剂3.1.1 松香主要成份是松香酸，结构式松香主要成份是松香酸，结构式3.1.2 松香皂制备工艺松香皂制备工艺松香与氢氧化钠经皂化反应即生成松香皂。松香与氢氧化钠经皂化反应即生成松香皂。松香皂制备工艺简单，普通为现场自制。松香皂制备工艺简单，普通为现场自制。第29页3.1.3 松香热聚物制备松香热聚物制备 松香热聚物是松香与苯酚在浓硫酸存在下松香热聚物是松香与苯酚在浓硫酸存在下发生缩聚反应生成大分子量化合物再经氢发生缩聚反应生成大分子量化合物再经氢氧化钠处理得到产物。氧化钠处理得到产物。其制备工艺是：其制备工艺是：将松香粉、苯酚、浓硫酸次序加入反应罐将松香粉、苯酚、浓硫酸次序加入反应罐中，保持中，保持80左右温度反应左右温度反应6小时进行缩小时进行缩合聚合，其后加入氢氧化钠中和，最终将合聚合，其后加入氢氧化钠中和，最终将反应液倒出即得产品。反应液倒出即得产品。第30页3.2 合成洗涤剂类引气剂合成洗涤剂类引气剂 用作引气剂使用合成洗涤剂主要是用作引气剂使用合成洗涤剂主要是聚乙聚乙二醇型非离子表面活性剂二醇型非离子表面活性剂和和烷基苯磺酸类烷基苯磺酸类阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂。聚乙二醇型非离子表。聚乙二醇型非离子表面活性剂可由含有活泼氢原子憎水原料如面活性剂可由含有活泼氢原子憎水原料如烷基酚，高级脂肪胺或脂肪酰胺等与环氧烷基酚，高级脂肪胺或脂肪酰胺等与环氧乙烷进行加成反应制得。乙烷进行加成反应制得。烷基苯磺酸盐由苯环带有一个长链烷基苯烷基苯磺酸盐由苯环带有一个长链烷基苯用浓硫酸、发烟硫酸或液体三氧化硫为磺用浓硫酸、发烟硫酸或液体三氧化硫为磺化剂磺化制得产品。化剂磺化制得产品。第31页3.3 引气剂作用原理引气剂作用原理 引气剂含有表面活性剂结构，其界面活引气剂含有表面活性剂结构，其界面活性作用发生在性作用发生在气液界面气液界面上。引气剂溶于上。引气剂溶于水中，在气液界面上形成吸附，分子呈水中，在气液界面上形成吸附，分子呈定向排列，极性基朝向水中，非极性基朝定向排列，极性基朝向水中，非极性基朝向空气，使溶液表面张力下降。当引气剂向空气，使溶液表面张力下降。当引气剂形成吸附层后，它们相当于形成了一个膜形成吸附层后，它们相当于形成了一个膜层，因为引气剂分子间引力使膜层含有一层，因为引气剂分子间引力使膜层含有一定强度，再加上引气剂分子水化作用，使定强度，再加上引气剂分子水化作用，使形成膜层加厚，气泡壁变厚，气泡更稳定，形成膜层加厚，气泡壁变厚，气泡更稳定，起到保护气泡作用。起到保护气泡作用。第32页3.4 引气剂对混凝土性质影响引气剂对混凝土性质影响3.4.1 改进混凝土改进混凝土和易性和易性；3.4.2 引气剂加入，降低了能够自由移动水引气剂加入，降低了能够自由移动水量，改进了混凝土保水性，泌水率显著下量，改进了混凝土保水性，泌水率显著下降；降；3.4.3 提升混凝土抗冻性；提升混凝土抗冻性；3.4.4 提升混凝土抗渗性；提升混凝土抗渗性；3.4.5 掺加引气剂混凝土弹性模量和抗压强掺加引气剂混凝土弹性模量和抗压强度比不掺入会有下降。度比不掺入会有下降。第33页第四节第四节 调凝剂调凝剂 调凝剂是调整水泥凝结时间外加剂。依据对调凝剂是调整水泥凝结时间外加剂。依据对混凝土凝结速度影响不一样，调凝剂可分混凝土凝结速度影响不一样，调凝剂可分为为速凝剂速凝剂，早强剂早强剂和和缓凝剂缓凝剂。4.1 速凝剂速凝剂 速凝剂是降低混凝土或砂浆凝结时间速凝剂是降低混凝土或砂浆凝结时间外加剂，它能够大大缩短混凝土凝结时间，外加剂，它能够大大缩短混凝土凝结时间，甚至可使混凝土在几分钟之内凝结。甚至可使混凝土在几分钟之内凝结。第34页 速凝剂主要化学成份是铝氧熟料（主要是速凝剂主要化学成份是铝氧熟料（主要是NaAlO2）、石灰、碳酸铝、铝矾土等，其）、石灰、碳酸铝、铝矾土等，其生产工艺为将各组分按照一定百分比混合生产工艺为将各组分按照一定百分比混合研细即得产品。依据产品外形可分为粉状研细即得产品。依据产品外形可分为粉状和液体产品。和液体产品。4.1.1 速凝剂品种和作用机理速凝剂品种和作用机理红星一型速凝剂红星一型速凝剂配方：铝氧熟料：配方：铝氧熟料：20 氧化钙：氧化钙：20 碳酸钠：碳酸钠：40其它成份（硅酸二钙，硅酸钠，铁酸钠等）其它成份（硅酸二钙，硅酸钠，铁酸钠等）20第35页728型速凝剂型速凝剂配方：钒泥：配方：钒泥：74.5 生石灰：生石灰：11。0 铝氧熟料：铝氧熟料：14.5其中含主要化学成份为：其中含主要化学成份为：Al2O3,CaO,SiO2,Fe2O3,K2O,NaO等。等。掺入水泥重量掺入水泥重量6728型速凝剂型速凝剂 后，水泥净后，水泥净浆初凝时间由浆初凝时间由7h降至降至2-3min,终凝时间由终凝时间由8h降至降至35min.第36页4.1.2 速凝剂对混凝土性质影响速凝剂对混凝土性质影响 掺有速凝剂混凝土，普通将造成水泥石后掺有速凝剂混凝土，普通将造成水泥石后期强度偏低，同时混凝土一系列力学性能期强度偏低，同时混凝土一系列力学性能如弹性模量、泊松比、抗剪强度、粘结力如弹性模量、泊松比、抗剪强度、粘结力等都有所降低。等都有所降低。速凝剂普通仅用于堵漏、修补等抢修工程。速凝剂普通仅用于堵漏、修补等抢修工程。掺有速凝剂混凝土，其干缩值大、抗渗性掺有速凝剂混凝土，其干缩值大、抗渗性差。差。第37页4.2 早强剂早强剂 早强剂早强剂是指掺入水泥砂浆中能加速混凝土是指掺入水泥砂浆中能加速混凝土硬化，提升混凝土强度（尤其是早期强度）硬化，提升混凝土强度（尤其是早期强度）外加剂。外加剂。按化学成份早强剂可分为无机物系，有机按化学成份早强剂可分为无机物系，有机物系以及复合早强剂。物系以及复合早强剂。早强剂主要品种以下：早强剂主要品种以下：氯酸盐、硫酸盐类、有机胺类、复合早强剂氯酸盐、硫酸盐类、有机胺类、复合早强剂类类第38页4.3 缓凝剂缓凝剂 缓凝剂是用来延缓混凝土凝结时间，是新缓凝剂是用来延缓混凝土凝结时间，是新拌混凝土能在较长时间内保持其塑性，以拌混凝土能在较长时间内保持其塑性，以利于浇灌成型提升施工质量，或降低水化利于浇灌成型提升施工质量，或降低水化热。热。按化学成份不一样缓凝剂可分为无机物按化学成份不一样缓凝剂可分为无机物类和有机物类类和有机物类4.3.1 有机物类缓凝剂有机物类缓凝剂普通使用有机类缓凝剂有羟基羧酸盐（如酒普通使用有机类缓凝剂有羟基羧酸盐（如酒石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸、水杨酸等。）石酸、酒石酸钾钠、柠檬酸、水杨酸等。）多羟基碳水化合物（如糖蜜、含氧有机酸、多羟基碳水化合物（如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。）多元醇等。）第39页n n这类缓凝剂大多是一些表面活性剂，对水这类缓凝剂大多是一些表面活性剂，对水泥颗粒表面含有较强活性作用，能改变水泥颗粒表面含有较强活性作用，能改变水泥颗粒表面性质。因为水泥颗粒表面吸附泥颗粒表面性质。因为水泥颗粒表面吸附作用，使水泥悬浮体稳定程度提升并抑制作用，使水泥悬浮体稳定程度提升并抑制水泥颗粒凝聚，因而延缓了水泥水化和结水泥颗粒凝聚，因而延缓了水泥水化和结构形成过程。表活剂除在水泥颗粒表面被构形成过程。表活剂除在水泥颗粒表面被吸附外，一样也能吸附在新相晶体表面。吸附外，一样也能吸附在新相晶体表面。这种作用必将阻止结构形成过程和降低早这种作用必将阻止结构形成过程和降低早期强度。整个体系中缓凝剂掺量越大，其期强度。整个体系中缓凝剂掺量越大，其强度增加越慢。但对后期强度没有不良影强度增加越慢。但对后期强度没有不良影响，还可增加后期强度。响，还可增加后期强度。第40页4.3.2 几个有机缓凝剂制备工艺几个有机缓凝剂制备工艺 酒石酸（酒石酸（2，3二羟基丁二酸）二羟基丁二酸）顺酐氧化法顺酐氧化法 以顺丁二酸酐为原料，在催化剂用量为以顺丁二酸酐为原料，在催化剂用量为0.5钨酸存在下，加入钨酸存在下，加入30H2O2为氧化剂进为氧化剂进行反应，反应温度为行反应，反应温度为6070，反应时间，反应时间为为8h（回流时间为（回流时间为1h），反应液再经水解），反应液再经水解后，生成酒石酸，然后经冷却、结晶、过后，生成酒石酸，然后经冷却、结晶、过滤、干燥即得产品。滤、干燥即得产品。酒石为原料合成法酒石为原料合成法第41页 乳酸（乳酸（2羧基丙酸）羧基丙酸）配方配方大米大米 208份份 硫酸硫酸 53份份 生成工艺为：以大米为原料，糖化后接入乳生成工艺为：以大米为原料，糖化后接入乳酸菌种，在酸菌种，在pH=5,温度为温度为49条件下，发酵条件下，发酵34天，经浓缩结晶后再用天，经浓缩结晶后再用CaCO3中和，中和，趁热过滤制得乳酸钙，然后用硫酸酸化后，趁热过滤制得乳酸钙，然后用硫酸酸化后，进行复分解反应，再经过滤除去进行复分解反应，再经过滤除去CaSO4沉淀，沉淀，减压浓缩，趁热脱色得产品减压浓缩，趁热脱色得产品。第42页 柠檬酸（柠檬酸（2羟基丙三羧酸）羟基丙三羧酸）配方：白薯干粉 228份 硫酸（98）96份CaCO3（工业品）104份 盐酸（32）70份 生产工艺采取深层发酵法。将浓度为12或16白薯干粉作为发酵培养基，黑曲霉为菌种，发酵周期为120h，在发酵期间不停通入无菌空气，同时不停搅拌。发酵完成过滤除去菌丝体及残余固体渣。滤液用CaCO3中和得柠檬酸钙沉淀，再以浓硫酸酸化，生成柠檬酸和硫酸钙。柠檬酸再经离子交换精制、浓缩、结晶而得产品。第43页4.3.2 无机类缓凝剂无机类缓凝剂 无机类缓凝剂如硼砂、氧化锌、偏磷酸无机类缓凝剂如硼砂、氧化锌、偏磷酸盐等，因为其缓凝作用不稳定，所以不惯盐等，因为其缓凝作用不稳定，所以不惯用。它们作用机理是在水泥颗粒表面形成用。它们作用机理是在水泥颗粒表面形成一层难溶性薄膜，抑制水泥水化作用。各一层难溶性薄膜，抑制水泥水化作用。各种磷酸盐普通都含有显著缓凝作用，这可种磷酸盐普通都含有显著缓凝作用，这可能是在水泥颗粒表面形成一层能是在水泥颗粒表面形成一层“难溶性难溶性”磷酸钙缘故，因而妨碍了水泥正常水化。磷酸钙缘故，因而妨碍了水泥正常水化。第44页第五节第五节 混凝土其它添加剂混凝土其它添加剂5.1 膨胀剂膨胀剂 在混凝土或砂浆中因化学反应而产生膨胀外加剂称为膨胀剂。5.1.1 膨胀剂用途膨胀剂用途 配制赔偿收缩混凝土砂浆，填充用膨胀混凝土砂浆和自应力混凝土砂浆。普通情况下，每1m混凝土收缩值为0.40.9mm。由此引发混凝土开裂、渗漏、钢筋锈蚀、预应力损失等不良后果。应用膨胀剂可产生一定体积膨胀，克服上述收缩造成缺点。第45页5.1.2 膨胀剂几个品种膨胀剂几个品种 明矾石膨胀剂明矾石膨胀剂 由天然明矾石、无水石膏或二水石膏按由天然明矾石、无水石膏或二水石膏按百分比配合，共同磨细而成。百分比配合，共同磨细而成。硫铝酸钙类膨胀剂硫铝酸钙类膨胀剂 由石灰石、铝质原料和石膏配成生料，由石灰石、铝质原料和石膏配成生料，煅烧，粉磨制得。其矿物组成主要是无水煅烧，粉磨制得。其矿物组成主要是无水铝酸钙、无水石膏、游离石灰及少许铝酸钙、无水石膏、游离石灰及少许C2S。第46页 石灰类膨胀剂石灰类膨胀剂 石灰类膨胀剂是利用石灰类膨胀剂是利用CaO水化反应，致水化反应，致使体积膨胀。使体积膨胀。铁屑膨胀剂铁屑膨胀剂 利用铁粒或铁粉在氧化剂触媒作用下，利用铁粒或铁粉在氧化剂触媒作用下，生成氧化铁和氢氧化铁等产物而使体积膨生成氧化铁和氢氧化铁等产物而使体积膨胀。胀。铝粉膨胀剂铝粉膨胀剂 铝粉与水泥反应，产生气体，使水泥浆铝粉与水泥反应，产生气体，使水泥浆外观体积增大。外观体积增大。第47页5.2 防水剂防水剂 防水剂是经过物理或化学作用降低混凝土中防水剂是经过物理或化学作用降低混凝土中毛细管孔隙，或使毛细管孔壁展现憎水性，毛细管孔隙，或使毛细管孔壁展现憎水性，从而降低静水压力下透水性外加剂。惯用从而降低静水压力下透水性外加剂。惯用防水剂有防水剂有氯化物金属盐类氯化物金属盐类，金属皂类金属皂类和和硅硅酸钠酸钠类。类。5.2.1 氯化物金属盐类防水剂氯化物金属盐类防水剂 最惯用是氯化铁防水剂。最惯用是氯化铁防水剂。氯化铁防水剂有氯化铁防水剂有2种制备方法：一是利用轧种制备方法：一是利用轧钢时脱落下来氧化铁皮；另一个是利用制钢时脱落下来氧化铁皮；另一个是利用制造硫酸后废硫铁矿渣。造硫酸后废硫铁矿渣。第48页5.2.2 金属皂类防水剂金属皂类防水剂 金属皂类防水剂有水溶性和不溶性两类。金属皂类防水剂有水溶性和不溶性两类。水溶性金属皂类防水剂有硬脂酸钾、硬水溶性金属皂类防水剂有硬脂酸钾、硬脂酸钠和硬脂酸铵三种。它们在混凝土中脂酸钠和硬脂酸铵三种。它们在混凝土中作用是使其中水泥颗粒和骨料颗粒周围形作用是使其中水泥颗粒和骨料颗粒周围形成很薄憎水吸附层；并与水泥水化析出氢成很薄憎水吸附层；并与水泥水化析出氢氧化钙生成不溶憎水性硬脂酸钙填充孔隙。氧化钙生成不溶憎水性硬脂酸钙填充孔隙。可溶性金属皂类有一定引气和缓凝作用，可溶性金属皂类有一定引气和缓凝作用，混凝土强度略有混凝土强度略有降低。第49页n n 不溶性金属皂类防水剂可分为油酸型防水剂和沥青质防水剂两种。前者一方面使毛细管孔道壁上产生憎水效应，其次起到填塞水泥石孔隙作用；后者是由低标号石油沥青和石灰组成。沥青中有机酸与氢氧化钙作用生成有机酸钙皂，起到阻塞毛细管通道作用，其余未被皂化沥青分子表面也吸附氢氧化钙微粒，形成一种表面活性防水物质。第50页配方：配方：硬脂酸：硬脂酸：4.13份份 碳酸钠：碳酸钠：0.21份份氨水：氨水：3.1份份 氟化钠：氟化钠：0.005份份氢氧化钾：氢氧化钾：0.82份份 水：水：91.74份份生产工艺：生产工艺：将配方中半量水加热至将配方中半量水加热至5060，把碳酸，把碳酸钠、氢氧化钾和氟化钠溶于水中，然后将钠、氢氧化钾和氟化钠溶于水中，然后将加热熔化硬脂酸慢慢加入混合液中，并快加热熔化硬脂酸慢慢加入混合液中，并快速搅拌均匀，最终将另二分之一水加入，速搅拌均匀，最终将另二分之一水加入，搅拌成皂液，待冷却至搅拌成皂液，待冷却至2530，加入定，加入定量氨水，搅拌均匀成品。量氨水，搅拌均匀成品。第51页5.3 着色剂着色剂 配制各种彩色混凝土，除了各种彩色水泥配制各种彩色混凝土，除了各种彩色水泥外，还可用白水泥或者普通硅酸盐水泥调入外，还可用白水泥或者普通硅酸盐水泥调入各种着色剂配制。各种着色剂配制。对各种着色剂要求是：对各种着色剂要求是：耐碱性强，在混凝土中不分解变色；耐碱性强，在混凝土中不分解变色；耐光和耐大气性能好，不因日晒雨淋褪色；耐光和耐大气性能好，不因日晒雨淋褪色；对混凝土凝结时间、强度和耐久性等无显著对混凝土凝结时间、强度和耐久性等无显著损害；损害；色彩浓，掺量少（不超出水泥质量色彩浓，掺量少（不超出水泥质量10），），价格廉价。价格廉价。第52页5.4 防锈剂防锈剂 能阻止或降低混凝土中钢筋或金属预埋能阻止或降低混凝土中钢筋或金属预埋件发生锈蚀作用外加剂称为防锈剂。件发生锈蚀作用外加剂称为防锈剂。混凝土中钢筋产生锈蚀原因是由氯化物混凝土中钢筋产生锈蚀原因是由氯化物引发。引发。惯用防锈剂有：惯用防锈剂有：亚硝酸钠：用量为水泥质量亚硝酸钠：用量为水泥质量23，在混，在混凝土及蒸养制品中阻锈作用显著。凝土及蒸养制品中阻锈作用显著。苯甲酸钠：混凝土拌合水中加入苯甲酸钠：混凝土拌合水中加入2苯甲酸苯甲酸钠，或用苯甲酸钠配成水泥浆涂于钢筋构钠，或用苯甲酸钠配成水泥浆涂于钢筋构件上，或二者兼用，阻锈效果良好件上，或二者兼用，阻锈效果良好。第53页第六节 复合外加剂6.1 早强减水剂早强减水剂 应用较早早强减水剂是硫酸盐复合减水应用较早早强减水剂是硫酸盐复合减水剂剂,主要产品有主要产品有NC早强减水剂、早强减水剂、H早强减水早强减水剂等。剂等。硫酸盐复合减水剂：硫酸盐复合减水剂：硫酸钠：蔗糖化钙硫酸钠：蔗糖化钙=20：0.5 H剂由硫酸钠、钒泥（含硫酸铝）。粉煤灰剂由硫酸钠、钒泥（含硫酸铝）。粉煤灰及木钙减水剂等复合配制而成。及木钙减水剂等复合配制而成。第54页经典配方：经典配方：硫酸钠：硫酸钠：20份；硫酸铝份；硫酸铝:10份；木钙：份；木钙：3份份6.2 缓凝减水剂缓凝减水剂 缓凝减水剂可用减水剂与糖蜜、木钙、缓凝减水剂可用减水剂与糖蜜、木钙、三乙醇胺或三乙醇胺残渣按不一样百分比三乙醇胺或三乙醇胺残渣按不一样百分比复合而得。不一样配合百分比，对混凝土复合而得。不一样配合百分比，对混凝土凝结时间影响不一样。凝结时间影响不一样。糖钙减水剂制备：糖钙减水剂是由制糖工业糖钙减水剂制备：糖钙减水剂是由制糖工业下脚料废蜜制成。下脚料废蜜制成。糖蜜减水剂作用机理：糖蜜减水剂作用机理：第55页6.3 引气减水剂及引气缓凝减水剂引气减水剂及引气缓凝减水剂混凝土设计标号比较低，而对混凝土一些性混凝土设计标号比较低，而对混凝土一些性能却要求较高，如抗渗性、抗冻融性，极能却要求较高，如抗渗性、抗冻融性，极限拉伸或混凝土温升，单纯只选取水泥和限拉伸或混凝土温升，单纯只选取水泥和调整配合比难以到达上述要求，能够经过调整配合比难以到达上述要求，能够经过使用引气减水剂或引气缓凝减水剂处理这使用引气减水剂或引气缓凝减水剂处理这些问题。些问题。主要配方有：松香热聚物主要配方有：松香热聚物-塑化剂；塑化剂；OP剂剂-木钙；木钙；OP剂剂-NNO等，掺有亚硫酸盐纸浆等，掺有亚硫酸盐纸浆废液或木钙时，引气减水剂有一定缓凝性。废液或木钙时，引气减水剂有一定缓凝性。第56页6.4 早强早强-引气减水剂引气减水剂 严寒地域混凝土、冬季施工混凝土或永严寒地域混凝土、冬季施工混凝土或永冻地域基础混凝土均需要据有低温早强和冻地域基础混凝土均需要据有低温早强和高抗冻融性。当掺用早强高抗冻融性。当掺用早强-引气减水剂拌制引气减水剂拌制混凝土时，能取得很好技术经济效益。如混凝土时，能取得很好技术经济效益。如MF-NaCl(0.2%)-Na2SO4(0.5%)系列早强引系列早强引气减水剂，不论在常温、低温或负温硬化，气减水剂，不论在常温、低温或负温硬化，同温度坍落度条件下，比空白混凝土每立同温度坍落度条件下，比空白混凝土每立米可降低水泥用量；一样水泥用量条件下，米可降低水泥用量；一样水泥用量条件下，掺早强掺早强-引气减水剂低温增强效果大于常温，引气减水剂低温增强效果大于常温，其抗冻性比空白混凝土普通可提升其抗冻性比空白混凝土普通可提升3-5倍。倍。第57页外加剂在混凝土工程中应用外加剂在混凝土工程中应用n n大致积混凝土大致积混凝土n n泵送混凝土泵送混凝土n n喷射混凝土喷射混凝土n n高强混凝土高强混凝土n n防水混凝土防水混凝土n n夏季和冬季施工用混凝土夏季和冬季施工用混凝土第58页 和易性：和易性：表示新拌混凝土因为稠度改变而引发浇注表示新拌混凝土因为稠度改变而引发浇注成型难易程度，以及抵抗材料分层、离析成型难易程度，以及抵抗材料分层、离析程度。是稠度、可塑性、致密性、骨料离程度。是稠度、可塑性、致密性、骨料离析等各种性能总称。析等各种性能总称。第59页