混凝土外加剂

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混凝土外加剂[1]

  混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺人的用以改善混凝土性能的物质。除特殊情况外,掺量一般不超过水泥用量的5%。

混凝土外加剂的分类[2]

  混凝土外加剂的种类很多,根据国家标准,混凝土外加剂按主要功能来命名,如普通减水剂早强剂引气剂缓凝剂高效减水剂、引气减水剂、缓凝减水剂、引气剂等。

  混凝土外加剂按化学成分可分为以下三类。

  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有机和无机的复合物。

  按功能分为四类。

  ①改善混凝土拌和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。

混凝土外加剂的作用[3]

  (1)能改善混凝土拌合物的和易性、减轻体力劳动强度、有利于机械化作业,这对保证并提高混凝土的工程质量很有好处。

  (2)掺用外加剂可以加快施工进度,提高建设速度。

  (3)能提高或改善混凝土质量。

  (4)在采取一定工艺措施后,掺加外加剂能适当地节约水泥而不致影响混凝土的质量

  (5)可以使水泥混凝土具备一些特殊性能,如产生膨胀或可以进行低温施工等。

混凝土外加剂的应用[4]

  外加剂的应用范围十分广泛,在以下条件下都可以使用外加剂。

  (1)自然条件下养护的混凝土制品或构件,掺用减水剂能改善和易性,或者提高强度,或者节约水泥

  (2)冬季现场浇筑混凝土施工时,可掺用早强剂或早强型减水剂。

  (3)夏季滑模施工、水坝等大体积工程中,可掺用缓凝剂或缓凝型减水剂以延缓水泥放热过程,可减少收缩裂缝而保证混凝土质量。

  (4)喷射混凝土、放水堵漏工程中可掺用速凝剂,使混凝土很快凝结。

  (5)大模板或钢筋密集的预应力钢筋混凝土工程,可使用高效减水剂以利浇筑,保证工程质量。

  (6)港工、水工混凝土可掺用引气剂、减水剂以降低水泥用量,提高混凝土和易性或耐久性。

  (7)高标号(C40~C70)、超高标号(C70以上)混凝土可掺用高效减水剂来配制。

  (8)大型设备基础螺栓孔灌浆;大体积混凝土防止裂缝;补偿混凝土收缩,防止裂缝和对混凝土补强时的屋面、地下防水等工程中可掺用膨胀剂。

  (9)许多预制构件品可掺用各种外加剂,有的可减少蒸养时间,有的可改善强力振捣的工艺,这些均有利于提高制品质量。

混凝土外加剂的发展趋势[4]

  随着建筑工程技术的发展,各种高强、大流动度混凝土应用日益广泛,一些有特殊要求的混凝土应用面也在不断扩大,今后商品混凝土将是一大发展趋势。这些都离不开各种外加剂。近年随着施工单位对使用外加剂优越性认识的提高,外加剂的使用正在大幅度地提高。

  (1)非氯非碱外加剂

  由于以前对混凝土的耐久性缺乏足够的认识,我国已建的许多重点工程混凝土已出现破坏,为了防止碱一集料反应,对于有一定碱活性集料的混凝土,就必须限制混凝土中总的碱含量;而我国过去开发研究的一些外加剂,特别是早强剂和防冻剂,都是以硫酸钠为主要成分,而且有的防冻剂掺量还特别大,这就给混凝土性能带来了巨大损害,因此开发研究非氯非碱的外加剂对保证混凝土施工质量,保证混凝土工程的高耐久性有重要的意义。

  (2)多功能外加剂

  不同条件下使用的混凝土对外加剂的要求也不同,有时甚至要求外加剂具有多种功能。因此,可以把混凝土外加剂多功能化理解为按使用要求设计外加剂。设计外加剂时,主要考虑化学基团的作用,其对性能影响较大。实现上述基团间的互补是按使用要求设计外加剂的关键。化学合成与物理复配是按使用要求设计混凝土外加剂的两条技术途径。

  复合外加剂的品种众多,但我国目前复合技术方面研究不够,一些复合外加剂的掺量大,有些也未能实现某些外加剂的叠加效果。国外的复合外加剂产品很多,但掺量普遍比我们低,这方面还要加强研究。

  (3)“绿色”外加剂

  绿色高性能混凝土是混凝土未来发展的方向。发展绿色高性能混凝土可大量节约熟料,降低料耗、能耗CO排放,充分发挥绿色高性能混凝土的性能优势可减少混凝土结构断面,减少水泥和集料的消耗,从根本上降低能耗、料耗、降低环境污染代价。为了满足绿色高性能混凝土优良的耐久性、工作性和各种力学性能、经济性,除从原料配比方面改变熟料比例以外,还要掺入外加剂,如高效减水剂、促凝剂、阻锈剂或它们的复合体,以提高复合基混凝土材料的各种性能,而这些外加剂与绿色高性能混凝土砂浆的微观相容性、宏观匹配性以及与混凝土应用过程中耐久性都需要研究。

  为适应绿色高性能混凝土发展的需要,混凝土外加剂也应向绿色化方向努力。在生产混凝土外加剂所用的有机化工原料中,很多成分具有毒性,如工业萘、蒽、马来酸酐、苯酚、水杨酸、甲醛等。由于工艺条件的限制,外加剂产品中必然含有某些上述游离材料,挥发到空气中将对人体产生危害。无机矿物原料也可能因重金属元素含量超标,在用于饮水工程时危及人体。今后应研究降低外加剂产品中游离有机物质的合成技术,尤其要控制游离甲醛、游离苯酚含量和氨释放量在安全界限内,研究如何利用工、农业副产品生产混凝土外加剂;研究矿物外加剂的应用技术。

  为了得到明显的经济效益,人们总是希望外加剂的价格低廉。为此,应降低外加剂的原材料费用,如利用工业废料生产外加剂、改善外加剂的生产工艺都是降低费用的措施。降低外加剂的生产成本对广泛应用外加剂极为有利。

  (4)外加剂作用机理的研究

  对外加剂作用机理的研究已有十几年了,取得了一些成效,但还远不够。在加强各种单一功能型外加剂的基础性研究及开发之外,应注重混凝土外加剂复合技术和复合理论的研究。研究各功能性外加剂的协同作用机理、结构与性能关系和相互优化配置等:研究如何将外加剂复合并用于混凝土材料,提高混凝土材料的强度、工作性能和耐久性,其意义重大。

参考文献

  1. 刘马群,冯拥军主编.井巷工程.煤炭工业出版社,2010.01.
  2. 苏锋,杨海东编著.第四章 水泥混泥土及砂浆 土木工程材料.化学工业出版社,2008.9.
  3. 房志勇等编著.理论科目(土建专业)复习精讲.中国建筑工业出版社,2011.06.
  4. 4.0 4.1 刘其城,徐协文,陈曙光编著.第一章 概述 混凝土外加剂.化学工业出版社,2009.1.
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