混凝土外加剂.pptx

Page 1n混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中使用得十分广泛的材料，随着科学技术的不断发展，对混凝土的各方面性能就会不断地提出各种新的要求。如何满足这些要求，可以采用多种途径，而使用混凝土外加剂则是其中一种效果显著、使用方便、经济合理的手段。n特别是在重点工程中，要求混凝土具有良好的耐久性，使用寿命为100年，必须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减水剂更是必不可少的。n目前，混凝土外加剂已逐渐成为混凝土中除砂、石、水泥和水之外必不可少的第五组分材料。一外加剂在国民经济建设一外加剂在国民经济建设和混凝土技术发展中的重要作用和混凝土技术发展中的重要作用Page 31改善混凝土性能，促进了施工技术革命n品种较多，功能各异，提高和改善混凝土各项性能。n外加剂新品种和应用技术迅速发展，促进了混凝土施工新技术的发展，在保证顺利施工和控制质量方面功效巨大。n满足工程耐久性要求的最佳、最有效、最易行的途径之一。Page 4n通过应用泵送剂和泵送技术将混凝土一泵到顶投资5.6亿美元88层420.5米世界第三、中国第一高楼金茂大厦Page 5三峡大坝n以百年耐久性设计为目标的举世瞩目的工程Page 6青藏铁路n自然条件严酷的青藏铁路顺利施工Page 7n世界最长的跨海大桥n造桥史上的丰碑n筑向大海的世纪长虹n全长36公里，投资118亿，混凝土240万方，桥墩660个杭州湾跨海大桥Page 8外加剂优质工程必不可少的新材料n高难混凝土技术的实现都离不开混凝土外加剂；n几乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土搅拌站均使用各类外加剂。Page 92节约资源，保护环境n外加剂促进了工业副产品（如磨细矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣等）的应用；n节约水泥1015%，即少用2045kg/m3，一个工程可以节约成千上万吨的水泥。卢沟桥畔卢沟桥畔300万万t钢钢渣堆场渣堆场Page 10木质素磺酸盐减水剂环保作用n每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消纳2.5吨造纸废液（浓度40%）n避免了废液直接排入江河中造成环境污染n在取得良好经济效益的同时，为保护环境做出了突出的贡献。Page 11外加剂在商品混凝土中使用n在改善和提高混凝土各种物理性能，延长建筑工程的使用寿命的同时，减少了混凝土现场搅拌时产生的粉尘污染和施工噪音，改善了现场施工环境。Page 12一、砼外加剂的定义与分类 混凝土外加剂是指在混凝土拌和过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质，掺量一般不超过水泥质量的5 5。意义：外加剂的使用是混凝土技术的重大突破。随着混凝土工程技术的发展，对混凝土性能提出了许多新的要求。如n泵送混凝土要求高的流动性；冬季施工要求高的早期强度；n高层建筑、海洋结构要求高强、高耐久性。n这些性能的实现，需要应用高性能外加剂。由于外加剂对混凝土技术性能的改善，它在工程中应用的比例越来越大，不少国家使用掺外加剂的混凝土已占混凝土总量的6090。n因此，外加剂也就逐渐成为混凝土中的第五种成分。Page 13外加剂的分类：按其主要功能分为四类：按其主要功能分为四类：（1 1）改善混凝土拌合物）改善混凝土拌合物流变性能流变性能的外加剂。的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2 2）调节混凝土）调节混凝土凝结时间、硬化性能凝结时间、硬化性能的外加剂。的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3 3）改善混凝土）改善混凝土耐久性耐久性的外加剂。的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4 4）改善混凝土其它性能的外加剂。）改善混凝土其它性能的外加剂。包括防冻剂、膨胀剂、着色剂等包括防冻剂、膨胀剂、着色剂等。Page 14使用外加剂的主要目的、改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能，如：n不增加用水量而提高和易性、或和易性相同减少用水量；n缩短或延长凝结时间；n减少泌水和离析；n减小坍落度损失。、改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能，如：n提高混凝土强度（压、拉、弯）；n提高耐久性，特别是抵抗严酷的暴露环境；n阻止或减缓混凝土中钢筋的锈蚀；n控制与减缓碱骨料反应造成的膨胀破坏。Page 15工程上常用的混凝土外加剂主要有：减水剂早强剂缓凝剂引气剂防冻剂速凝剂膨胀剂等Page 16（1）减水剂n 早在早在2020世纪世纪3030年代初，美国就使用亚硫酸盐纸浆废年代初，美国就使用亚硫酸盐纸浆废液用于改善混凝土的和易性。液用于改善混凝土的和易性。19371937年，年，E.WE.W斯克里彻获斯克里彻获得此项专利。得此项专利。n 40 406060年代，木质素系的减水剂研究和开发。年代，木质素系的减水剂研究和开发。n 60 60年代初，日本和前西德发明了三种高效减水剂。年代初，日本和前西德发明了三种高效减水剂。n 定义定义减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。件下，能显著减少其拌和水量的外加剂。n 分类分类普通减水剂和高效减水剂两大类。普通减水剂和高效减水剂两大类。Page 172、减水剂的作用原理n常用减水剂均属表面活性剂，是由亲水基团和憎水基团两个部分组成。n当水泥加水拌合后，由于水泥颗粒间分子凝聚力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，包裹了一定的拌合水（游离水），从而降低了混凝土拌合物的和易性。n如在水泥浆中加入适量的减水剂，由于减水剂的表面活性作用，致使憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同的电荷。Page 18n在电斥力作用下，使水泥颗粒互相分开，絮凝结构解体，包裹的游离水被释放出来，从而有效地增加了混凝土拌合物的流动性。n当水泥颗粒表面吸附足够的减水剂后，使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化膜层，它阻止了水泥颗粒间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用，也改善了混凝土拌和物的和易性。n此外，由于水泥颗粒被有效分散，颗粒表面被水分充分润湿，增大了水泥颗粒的水化面积，使水化比较充分，从而也提高了混凝土的强度。n可见，减水剂作用原理可由吸咐分散作用、润滑作用、湿润作用三部分组成。n只要掺入少量的减水剂，就可使硬化前混凝土和易性改善，硬化后混凝土性能改善，减水剂已成为高性能混凝土主要成分。Page 19水泥浆的絮凝结构Page 203、减水剂的技术经济效果、减水剂的技术经济效果 1 1）增加流动性增加流动性。W,W/C=W,W/C=定值，坍落度可增大定值，坍落度可增大100100200mm200mm，明显提高混凝土流动性，且明显提高混凝土流动性，且不影响混凝土的强度。泵送混凝土或其他大流动性混凝土均需掺入高级减不影响混凝土的强度。泵送混凝土或其他大流动性混凝土均需掺入高级减水剂。水剂。2 2）提高混凝土强度提高混凝土强度。C,C,流动性定值，可减少拌和水量流动性定值，可减少拌和水量10101515，从而降低水灰比，使混，从而降低水灰比，使混凝土强度提高凝土强度提高15152020，特别是早期强度提高更为显著。，特别是早期强度提高更为显著。3 3）节约水泥节约水泥。流动性流动性,W/C=,W/C=定值，可以在减少拌合水量的同时，相应减少水泥用量，定值，可以在减少拌合水量的同时，相应减少水泥用量，即在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量即在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量10101515。掺人高效减水掺人高效减水剂是制备早强、高强、高性能混凝土的技术措施之一剂是制备早强、高强、高性能混凝土的技术措施之一Page 214）改善混凝土的耐久性。由于减水剂的掺入，显著地改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提高，透水性可降低4080，从而可提高抗渗、抗冻、耐化学腐蚀及防锈蚀等能力。此外，还可以改善混凝土拌合物的泌水、离析现象，延缓混凝土拌合物的凝结时间，减慢水泥水化放热速度和防止因内外温差而引起的裂缝。配制特种混凝土。Page 224、目前常用的减水剂n普通减水剂：木质素系（木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁）n高效减水剂：萘系（萘磺酸盐甲醛缩合物）树脂系（三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物）Page 23木质素系减水剂n包括木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺酸镁（木镁）。n制备：是以生产纸浆或纤维浆剩余下来的亚硫酸浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制得的棕黄色粉末。n适宜掺量：为水泥质量的0.2%0.3%n效果：减水率为810；28d抗压强度提高1020；坍落度可增大80100mm；节约水泥用量10左右。Page 24木钙减水剂的应用n注意：木钙减水剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝13h，掺量过多或在低温下缓凝作用更为显著，而且还可能使混凝土强度降低。n可用于：一般混凝土工程，尤其适用于大体积浇筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。n不宜于：不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于5时，应与早强剂或早强剂、防冻剂复合使用。也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土，以免蒸养后混凝土表面出现酥松现象。Page 25萘磺酸盐系减水剂n制备是以工业萘或由煤焦油分馏出的含萘及萘的同系物为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，一般为棕黄色粉末，也有为棕色粘稠液体。n主要品牌有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建型、NHJ等。n适宜掺量：水泥质量的0.5%1.0%Page 26萘系减水剂的效果与用途n效果：减水率为1025；强度提高20以上；节约水泥1020；抗渗、耐久性等均改善，且对钢筋无腐蚀作用。n适用于：萘系减水剂的减水增强效果好，对不同品种水泥的适应性较强。适用于配制早强、高强、流态、蒸养混凝土。也适用于最低气温0C以上施工的混凝土，低于此温时宜与早强剂复合使用。Page 27树脂减水剂n 制备是以一些水溶性树脂为主要原料制成的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。该类减水剂被誉为减水剂之王。我国产品有SM树脂减水剂。nSM减水剂掺量：为水泥质量的0.5%2.0%n效果：减水率为2027；3d强度提高30100；28d强度可提高2030；同时提高混凝土的抗渗、抗冻性能。SM减水剂价格昂贵，适于配制高强混凝土、早强混凝土、流态混凝土及蒸养混凝土等Page 28（二）早强剂n早强剂，是加速混凝土早期强度发展，并对后期强度无显著影响的外加剂。n早强剂能加速水泥的水化和硬化，缩短养护期，从而达到尽早拆模、提高模板周转率，加快施工速度的目的。n早强剂可以在常温、低温和负温(不低于一5C)条件下加速混凝土的硬化过程，在低温和负温条件下它能够降低冰点，使拌合物中的水分不会很快结冰，使水泥继续水化，达到抵抗冰体膨胀的临界强度。n 多用于冬季施工和抢修工程。n分类主要有:氯盐类 硫酸盐类 有机胺类三种。Page 29氯盐类早强剂n 主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应用最广。n 其适宜掺量为水泥质量的0.5%1.0%，n 能使混凝土3d强度提高50100，7d强度提高2040，同时能降低混凝土中水的冰点，防止混凝土早期受冻；n掺量不宜过多，否则会引起水泥速凝，不利于施工。还会加大混凝土的收缩。Page 30n氯化钙对混凝土产生早强作用的主要原因，一般认为是它能与水泥中GA反应生成不溶于水的复盐C3ACaCl210H20，还与水化析出的氢氧化钙作用，生成不溶性氧氯化钙(CaCl22Ca(OH)212H20)。n以上两种复盐不溶于水，且本身具有一定的强度。这些复盐的形成，增加了水泥浆中固相的比例，形成强度骨架，有助于水泥石结构的形成。n同时，由于氯化钙与氢氧化钙的迅速反应，降低了液相中的碱度，使矿物成分水化反应加快，早期水化物增多，有利于提高水泥石早期强度。Page 31n 缺点采用氯化钙作早强剂，最大的缺点是含有Cl一离子，会使钢筋锈蚀，并导致混凝土开裂。n 为了抑制氯化钙对钢筋的锈蚀作用，常将氯化钙与阻锈剂亚硝酸钠（NaNO2）复合使用；n在钢筋混凝土中，氯化钙的掺量不得超过水泥质量的1，在无筋混凝土中掺量不得超过3。n在下列结构的钢筋混凝土中不得掺用氯化钙和含有氯盐的复合早强剂；在高湿度空气环境中、处于水位频繁升降部位、露天结构或经受水淋的结构：与含有酸、碱或硫酸盐等侵蚀性介质相接触的结构；Page 32硫酸盐类早强剂n主要有硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝、硫酸铝钾等，其中硫酸钠应用较多。n硫酸钠分无水硫酸钠(白色粉末)和有水硫酸钠(白色晶粒)。n一般掺量为0.5%2.0%，n当掺量1%1.5%时，达到混凝土设计强度70的时间可缩短一半左右.Page 33n硫酸钠掺入混凝土后产生早强的原因n硫酸钠与水泥水化产物Ca(OH)2作用，生成高分散性的硫酸钙，均匀分布在混凝土中，并极易与CA反应，能使水化硫铝酸钙迅速生成。n同时，由于上述反应的进行，使得溶液中Ca(OH)2浓度降低，从而促使C3S水化加速，大大加快了水泥的硬化，使混凝土早期强度提高。n硫酸钠对钢筋无锈蚀作用，适用于不允许掺用氯盐的混凝土。但由于它与Ca(OH)2作用生成强碱NaOH，为防止碱一骨料反应，硫酸钠严禁用于含有活性l骨料的混凝土。Page 34Page 35Page 36硫酸钙Page 37Page 38硝酸盐和亚硝酸盐早强剂硝酸盐和亚硝酸盐早强剂Page 39碳酸盐类早强剂Page 40有机化合物早强剂 三乙醇胺对混凝土稍有三乙醇胺对混凝土稍有缓凝缓凝作用，作用，掺量过多会造成混凝土严重缓凝掺量过多会造成混凝土严重缓凝和混凝土后期强度下降，掺量越大，强度下降越多，故应严格控制掺量。和混凝土后期强度下降，掺量越大，强度下降越多，故应严格控制掺量。三乙醇胺单独使用时，早强效果不明显，与其他外加剂三乙醇胺单独使用时，早强效果不明显，与其他外加剂(如氯化钠、如氯化钠、氯化钙、硫酸钠等氯化钙、硫酸钠等)复合使用，效果更加显著。故一般复合使用。复合使用，效果更加显著。故一般复合使用。Page 41Page 42早强减水剂Page 43早强剂及早强减水剂对新拌混凝土性能的影响Page 44Page 45早强剂及早强减水剂对硬化混凝土性能的影响Page 46（3）对混凝土耐久性的影响Page 47Page 48Page 492.预制构件及蒸养混凝土Page 50Page 51Page 52Page 53Page 54（三）引气剂n 1、定义在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布均匀分布、稳定而封稳定而封闭闭的微小气泡，微小气泡，起到改善改善混凝土和易性和易性，提高提高混凝土抗冻性抗冻性和耐久性耐久性的外加剂。n目前应用较多的引气剂为松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐等。n 松香热聚物是松香与苯酚、硫酸、氢氧化钠以一定配比经加热缩聚而成。松香皂是由松香经氢氧化钠皂化而成。n引气剂有一定的减水性，一般引气剂的减水率为6.09.0，而当减水率达到10以上时，则称之为引气减水剂。Page 55掺量：掺量：通常为水泥质量的通常为水泥质量的0.0020.01，掺入后可使混凝掺入后可使混凝土拌合物中土拌合物中引气量引气量达到达到35。发展：发展：复合型复合型高效引气剂及高效引气剂及高性能高性能引气减水剂。引气减水剂。配制配制泵送剂泵送剂、防冻剂防冻剂等等多功能多功能复合外加剂。复合外加剂。应用：应用：引气剂主要引气剂主要用于用于抗冻性要求高的结构，如混凝土大坝、抗冻性要求高的结构，如混凝土大坝、路面、桥面、飞机场道面等大面积路面、桥面、飞机场道面等大面积易受冻易受冻的部位。的部位。Page 562、引气剂的作用机理n 引气剂属憎水性表面活性剂，表面活性作用类似减水剂，能显著降低水的表面张力和界面能，使水溶液在搅拌过程中极易产生许多微小的封闭气泡，气泡直径多在50250m。n 同时引气剂定向吸附在气泡表面，形成较为牢固的液膜，使气泡稳定而不破裂。n 按混凝土含气量35计(不加引气剂的混凝土含气量为1)，1m3混凝土拌合物中含数百亿个气泡。n由于大量微小、封闭并均匀分布的气泡的存在，使混凝土的某些性能得到明显改善或改变。Page 573 3 引气剂的种类引气剂的种类按引气剂水溶液按引气剂水溶液的的电离性质电离性质分为分为阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂非离子表面活性剂非离子表面活性剂两性表面活性剂两性表面活性剂按按化学成化学成分分分为：分为：松香类引气剂松香类引气剂合成阴离子表面活性剂类引气剂合成阴离子表面活性剂类引气剂木质素磺酸盐类引气剂木质素磺酸盐类引气剂石油磺酸盐类引气剂石油磺酸盐类引气剂蛋白质盐类引气剂蛋白质盐类引气剂脂肪酸和树脂酸及其盐类引气剂脂肪酸和树脂酸及其盐类引气剂合成非离子型表面活性引气剂合成非离子型表面活性引气剂Page 58（1）、松香类引气剂）、松香类引气剂这类引气剂自这类引气剂自1937年美国年美国研制成功以来，至今已有研制成功以来，至今已有60多年，被广泛应用于路面混凝土、水工及港工混凝土多年，被广泛应用于路面混凝土、水工及港工混凝土和一些有防渗、抗冻要求的混凝土工程。和一些有防渗、抗冻要求的混凝土工程。对改善混凝土的对改善混凝土的和易性、保水性和易性、保水性，提高耐久性效果，提高耐久性效果显著。但显著。但难以溶解难以溶解，使用时需加热、加碱使用时需加热、加碱，与其它外加，与其它外加剂剂相容性较差相容性较差等缺点，还需改进。等缺点，还需改进。Page 59种类种类:松香热聚物松香热聚物松香皂（盐）松香皂（盐）松香酸钠松香酸钠松香的松香的化学结构化学结构复杂，含有复杂，含有松脂酸松脂酸类、类、芳香烃芳香烃类、类、芳香醇芳香醇类、类、芳香醛芳香醛类及类及氧化物氧化物等。其中松香酸具有羧基（等。其中松香酸具有羧基（-COOH），），加碱后，发生皂化反应而生成松脂皂。加碱后，发生皂化反应而生成松脂皂。Page 601）、松香热聚物）、松香热聚物发展：发展：松香热聚物是世界上出现最早的发泡剂，由美国松香热聚物是世界上出现最早的发泡剂，由美国1937年首创，称为年首创，称为“文沙文沙”树脂（树脂（Vinso），），1938年获得专利。年获得专利。它是它是发泡剂发泡剂的始祖。的始祖。文沙树脂最早是由松树的根部含木松香的浸出物经过精文沙树脂最早是由松树的根部含木松香的浸出物经过精制过程而得到的副产品。它最初的应用，是以制过程而得到的副产品。它最初的应用，是以产生的微小产生的微小气泡（称微沫）气泡（称微沫）来改善混凝土的保水性，水工工程的抗渗，来改善混凝土的保水性，水工工程的抗渗，寒冷地区路面及大坝施工的抗冻等。寒冷地区路面及大坝施工的抗冻等。Page 61日本日本上世纪上世纪40年代从美国引进年代从美国引进“文沙文沙”技术，并用于日技术，并用于日本著名的奥只见坝、田子仓坝等大型水工工程。此后，世界本著名的奥只见坝、田子仓坝等大型水工工程。此后，世界各国也纷纷引进或模仿各国也纷纷引进或模仿“文沙文沙”生产技术，使松香热聚物在生产技术，使松香热聚物在世界范围内广泛应用，并使其由引气剂延伸为发泡剂，用途世界范围内广泛应用，并使其由引气剂延伸为发泡剂，用途更加广泛。更加广泛。我国我国 上世纪上世纪50年代开始仿照美国年代开始仿照美国“文沙文沙”树脂，生产松树脂，生产松香热聚物作为引气剂用于混凝土和砂浆，后又用于泡沫混凝土。香热聚物作为引气剂用于混凝土和砂浆，后又用于泡沫混凝土。它是我国上世纪后半叶的主要引气剂和发泡表面活性剂品种。它是我国上世纪后半叶的主要引气剂和发泡表面活性剂品种。Page 62松香热聚物生产：松香热聚物生产：将将松香松香与与苯酚苯酚、硫酸硫酸等几种物质做原料，以适当的比等几种物质做原料，以适当的比例混合投入反应釜，在例混合投入反应釜，在70708080环境下反应环境下反应6h6h后得到后得到钠盐钠盐缩合热聚物产品，即可得到松香热聚物类引气剂，是一种缩合热聚物产品，即可得到松香热聚物类引气剂，是一种棕褐色膏状体棕褐色膏状体。松香热聚物掺量一般为松香热聚物掺量一般为0.0050.02%，混凝土的含气量，混凝土的含气量为为3%5%，减水率为，减水率为8%左右。左右。Page 632）、松香皂）、松香皂是由是由松香松香、无水碳酸钠无水碳酸钠（Na2CO3）和）和水水三种物质按三种物质按一定比例熬制而成。使用时稀释成一定比例熬制而成。使用时稀释成5浓度的溶液。浓度的溶液。掺量：掺量：为为0.0050.02，减水率为，减水率为10%左右。左右。特点：特点：生产生产工艺简单工艺简单，成本低成本低、价格低价格低、发泡倍数发泡倍数和和泡沫稳定性泡沫稳定性一般一般，其突出优点是与水泥，其突出优点是与水泥相容性相容性好，可与水泥中的好，可与水泥中的Ca2+反反应，生成不溶性盐，泡沫稳定性增加，有一定的增强作用。应，生成不溶性盐，泡沫稳定性增加，有一定的增强作用。目前，松香皂的市场销售价约目前，松香皂的市场销售价约4500元元8000元元/吨，各地吨，各地不等。不等。Page 64松香热聚物松香热聚物和和松香皂类松香皂类的区别：的区别：热聚物和皂物类在同等掺量成本下热聚物和皂物类在同等掺量成本下,一般强度高出皂一般强度高出皂物类物类1018%，减水率高出，减水率高出35%,泌水率低泌水率低3050%。总之，热聚物总体总之，热聚物总体性能优越性能优越，但，但价格贵价格贵些，另外，些，另外，热聚物的合成工艺控制不好容易出现不溶物，影响产品热聚物的合成工艺控制不好容易出现不溶物，影响产品质量。质量。Page 653）、松香酸钠）、松香酸钠由松香加入煮沸的由松香加入煮沸的NaOH溶液中经搅拌溶解，然溶液中经搅拌溶解，然后再在膏状松香酸钠中加入水制得。后再在膏状松香酸钠中加入水制得。Page 66木质素磺酸盐是木质素磺酸盐是造纸工业的副产品造纸工业的副产品，它在混凝土中，它在混凝土中引入空气泡的性能较差，是一种引入空气泡的性能较差，是一种较差的引气剂较差的引气剂，但它，但它具具有减水有减水和和缓凝缓凝作用，是一种引气缓凝减水剂，广泛作为作用，是一种引气缓凝减水剂，广泛作为普通减水剂普通减水剂和和缓凝剂缓凝剂使用。使用。木质素磺酸盐类引气剂木质素磺酸盐类引气剂Page 67该类引气剂是该类引气剂是精炼石油的副产品精炼石油的副产品。为了产生。为了产生轻油，将石油用轻油，将石油用硫酸硫酸处理，生产轻油后留下的残处理，生产轻油后留下的残渣中含有水溶性渣中含有水溶性磺酸磺酸，再用，再用氢氧化钠氢氧化钠或或三乙醇胺三乙醇胺中和得到的中和得到的水溶性盐水溶性盐；石油磺酸盐类引气剂石油磺酸盐类引气剂Page 68蛋白质盐类是动物和皮革加工工业的副产品，蛋白质盐类是动物和皮革加工工业的副产品，它是由它是由羧酸羧酸和和氨基酸氨基酸复杂混合物的盐所组成，复杂混合物的盐所组成，这种引气剂使用的这种引气剂使用的数量相当少数量相当少。蛋白质盐类引气剂蛋白质盐类引气剂Page 69该类引气剂可由该类引气剂可由不同原材料不同原材料生产。生产。动物脂肪动物脂肪水解皂化可制得脂肪酸盐引气剂，其钙盐不溶水解皂化可制得脂肪酸盐引气剂，其钙盐不溶于水，能在混凝土中引入少量空气，在与水泥拌和后其液相于水，能在混凝土中引入少量空气，在与水泥拌和后其液相立即被钙离子饱和；立即被钙离子饱和；植物油植物油经皂化后也可用作混凝土引气剂；经皂化后也可用作混凝土引气剂；碱法造纸的另一种工业副产品碱法造纸的另一种工业副产品妥尔油妥尔油也是一种混凝也是一种混凝土引气剂，是通过静置松木碱性造纸废液而制得。主要有效土引气剂，是通过静置松木碱性造纸废液而制得。主要有效成分为成分为脂肪酸钠皂脂肪酸钠皂和和松脂酸钠皂松脂酸钠皂。脂肪酸脂肪酸和和树脂酸及其盐类树脂酸及其盐类引气剂引气剂Page 70 混凝土的含气量及气泡分布特征混凝土的含气量及气泡分布特征混凝土中的含气量在某一规定值以下时，随着含气量混凝土中的含气量在某一规定值以下时，随着含气量的增加，引气混凝土耐久性提高。但含气量太高，会使混的增加，引气混凝土耐久性提高。但含气量太高，会使混凝土强度显著降低。凝土强度显著降低。Page 71一、混凝土含气量的主要影响因素一、混凝土含气量的主要影响因素 不掺引气剂的混凝土含气量一般为不掺引气剂的混凝土含气量一般为1%2%，主要，主要是混凝土搅拌过程中带入的一些气泡，这些气泡相对是混凝土搅拌过程中带入的一些气泡，这些气泡相对较大，分布不均匀，也不稳定，容易失去。较大，分布不均匀，也不稳定，容易失去。机械搅拌引入的不稳定气泡无论是对混凝土的流机械搅拌引入的不稳定气泡无论是对混凝土的流动性，还是对混凝土硬化后的力学性能和耐久性能都动性，还是对混凝土硬化后的力学性能和耐久性能都不会产生积极的影响。不会产生积极的影响。Page 72u 引气剂或引气减水剂的品种和掺量引气剂或引气减水剂的品种和掺量u 混凝土的组成材料混凝土的组成材料 u 混凝土配合比混凝土配合比 u 施工方法施工方法 引气剂引入的气泡是封闭的、稳定的小气泡，直径引气剂引入的气泡是封闭的、稳定的小气泡，直径一般在一般在20200m，而且分布均匀。影响掺引气剂混土，而且分布均匀。影响掺引气剂混土含气量的主要因素包括：含气量的主要因素包括：Page 73u 引气剂或引气减水剂的品种和掺量引气剂或引气减水剂的品种和掺量不同种类的引气剂或引气减水剂的混凝土引气量都在一不同种类的引气剂或引气减水剂的混凝土引气量都在一定范围内。定范围内。通常，通常，阴离子型阴离子型引气剂（如松香热聚物）具有较好的气引气剂（如松香热聚物）具有较好的气泡能力，但泡沫较大，稳定性不够好；泡能力，但泡沫较大，稳定性不够好；非离子型非离子型引气剂（如皂苷类引气剂）气泡能力较差，但引气剂（如皂苷类引气剂）气泡能力较差，但泡沫小，稳定性好。泡沫小，稳定性好。以阴离子表面活性剂为主，同时引入适量的以阴离子表面活性剂为主，同时引入适量的非离子表面非离子表面活性剂的获得的引气剂（如活性剂的获得的引气剂（如GYQ引气剂等），既具备气泡引气剂等），既具备气泡能力强的特点，又具备泡沫均匀、稳定性好的优异性能。能力强的特点，又具备泡沫均匀、稳定性好的优异性能。Page 74随着引气剂掺量增大，混凝土含气量增大。随着引气剂掺量增大，混凝土含气量增大。不同水灰比条件下，引气剂掺量与混凝土含气量的关系不同水灰比条件下，引气剂掺量与混凝土含气量的关系Page 75u 混凝土的组成材料混凝土的组成材料 （1 1）水泥）水泥 水泥品种水泥品种 ：不同品种水泥对混凝土含气量有不同的：不同品种水泥对混凝土含气量有不同的影响。影响。纯硅酸盐水泥的引气能力要高于普通硅酸盐水泥和矿纯硅酸盐水泥的引气能力要高于普通硅酸盐水泥和矿渣水泥。矿渣硅酸盐水泥的引气能力弱于普通硅酸盐水泥。渣水泥。矿渣硅酸盐水泥的引气能力弱于普通硅酸盐水泥。水泥品种水泥品种水泥用量水泥用量水泥细度水泥细度Page 76 水泥用量水泥用量：水泥用量每增加水泥用量每增加8090kg/m3，混凝土的，混凝土的含气量减少含气量减少1%左右。左右。水泥细度水泥细度越大，则在其他条件相同的情况下，混凝越大，则在其他条件相同的情况下，混凝土含气量减小。土含气量减小。Page 77 粗集料：粗集料：品种：品种：卵石砼的含气量一般大于碎石砼。卵石砼的含气量一般大于碎石砼。粒径：粒径：石子最大粒径大，引气量相对较困难，砼石子最大粒径大，引气量相对较困难，砼需要的引气剂掺量增大。需要的引气剂掺量增大。（2 2）集）集 料料粗集料粗集料细集料细集料Page 78细集料：细集料：砂子的砂子的粒径和级配粒径和级配对混凝土含气量的影响较大：对混凝土含气量的影响较大：在在0.30.6mm粒径范围内，随着砂子的粒径增大，混凝土粒径范围内，随着砂子的粒径增大，混凝土含气量呈增加趋势，但当砂子粒径小于含气量呈增加趋势，但当砂子粒径小于0.3mm或大于或大于0.6mm时，时，混凝土含气量都明显下降。混凝土含气量都明显下降。混凝土的含气量随着含混凝土的含气量随着含砂率砂率的提高而增大。的提高而增大。砂的品种砂的品种不同，含气量不同：不同，含气量不同：采用人工砂配制的混凝土通常要比采用天然砂配制的混凝采用人工砂配制的混凝土通常要比采用天然砂配制的混凝土引气剂掺量多出土引气剂掺量多出1倍左右。倍左右。Page 79 （3 3）矿物掺合料）矿物掺合料矿物掺合料种类、组成、细度等影响混凝土的含气矿物掺合料种类、组成、细度等影响混凝土的含气量。在其他条件相同的情况下，掺硅灰、矿渣、粉煤灰量。在其他条件相同的情况下，掺硅灰、矿渣、粉煤灰等细掺料的混凝土含气量减小。等细掺料的混凝土含气量减小。另外研究表明，粉煤灰、硅灰中的碳含量会缓慢抑另外研究表明，粉煤灰、硅灰中的碳含量会缓慢抑制引气剂的作用而对气泡的形成与稳定性有一定影响。制引气剂的作用而对气泡的形成与稳定性有一定影响。Page 80混凝土中使用的其他外加剂，可能会影响所用引气剂的引混凝土中使用的其他外加剂，可能会影响所用引气剂的引气效果。气效果。例如：例如：由于由于木质素磺酸盐木质素磺酸盐具有一定引气能力，其作为减水剂或缓具有一定引气能力，其作为减水剂或缓凝剂时，要减少其他引气剂用量；凝剂时，要减少其他引气剂用量；单独使用单独使用羟基羧基类缓凝剂羟基羧基类缓凝剂无引气效果，但将其与引气剂无引气效果，但将其与引气剂复合使用时，会增大引气剂的引气量；复合使用时，会增大引气剂的引气量；无机盐无机盐，如，如CaCl2早强剂，对引气剂的引气能力也有一定的早强剂，对引气剂的引气能力也有一定的促进作用。促进作用。（4 4）其他外加剂）其他外加剂Page 81u 混凝土施工方法的影响混凝土施工方法的影响混凝土拌合使用的混凝土拌合使用的搅拌机搅拌机不同，对混凝土的引气不同，对混凝土的引气量有较大的影响，一般使用量有较大的影响，一般使用强制式搅拌机强制式搅拌机拌合引气混拌合引气混凝土，其含气量要比使用凝土，其含气量要比使用自落式搅拌机自落式搅拌机拌出的引气混拌出的引气混凝土含气量小。凝土含气量小。强制式搅拌机强制式搅拌机使得混凝土拌合过程中的含气量损失使得混凝土拌合过程中的含气量损失增大。增大。Page 82搅拌机一次拌合引气混凝土的量越多，含气量越大，搅拌机一次拌合引气混凝土的量越多，含气量越大，试验表明，拌合总量增加试验表明，拌合总量增加1倍时含气量也成倍增加；倍时含气量也成倍增加；用用机械搅拌机械搅拌时，混凝土含气时，混凝土含气量随着搅拌时间适当延长而增大，量随着搅拌时间适当延长而增大，当达到一定时间后，含气量不再当达到一定时间后，含气量不再增加，继续延长搅拌时间，含气增加，继续延长搅拌时间，含气量反而降低。量反而降低。Page 83拌合物温度升高，混凝土含气量降低拌合物温度升高，混凝土含气量降低：温度每升温度每升10，引气混凝土的含气量要下降，引气混凝土的含气量要下降20%40%左右；左右；混凝土的运输时间越长，含气量损失越大；混凝土的运输时间越长，含气量损失越大；混凝土施工时的振捣方式对混凝土含气量影响也很大：混凝土施工时的振捣方式对混凝土含气量影响也很大：振捣时间越长，混凝土含气量损失越大；振捣时间越长，混凝土含气量损失越大；高频振捣，混凝土的含气量损失大。高频振捣，混凝土的含气量损失大。泵送混凝土时，在泵压作用下，含气量会降低；泵送混凝土时，在泵压作用下，含气量会降低；引气剂种类不同，含气量损失率会不一样。引气剂种类不同，含气量损失率会不一样。Page 84混凝土拌合物坍落度对含气量的影响。混凝土拌合物坍落度对含气量的影响。坍落度越大，含气量就越高。当坍落度较高时坍落度越大，含气量就越高。当坍落度较高时(约约17cm以上以上)，由于拌合物流动性大，在运输和浇注过程中，气泡，由于拌合物流动性大，在运输和浇注过程中，气泡易溢出，故混凝土含气量反而降低。易溢出，故混凝土含气量反而降低。u 混凝土拌和物性能混凝土拌和物性能Page 85二、混凝土的气孔分布特征及其影响因素二、混凝土的气孔分布特征及其影响因素气泡分布特征（或混凝土孔结构）：混凝土中含气量、气泡分布特征（或混凝土孔结构）：混凝土中含气量、气孔尺寸大小及级配、气孔形貌及分布均匀性等。气孔尺寸大小及级配、气孔形貌及分布均匀性等。u气孔直径气孔直径d(m)u气孔比表面积气孔比表面积ASP(cm-1)u气孔间距气孔间距L(m，两气孔之间的距离，两气孔之间的距离)u气孔间距系数气孔间距系数(气孔直径与气孔间距离之比值气孔直径与气孔间距离之比值)Page 86在含气量相同的情况下，气孔间距在含气量相同的情况下，气孔间距L越大，混凝土冻融循环一越大，混凝土冻融循环一次的膨胀率就越大，混凝土抗冻性降低。一般情况下，气孔间距次的膨胀率就越大，混凝土抗冻性降低。一般情况下，气孔间距L控制在控制在200m以下时，混凝土抗冻性好；尺寸为以下时，混凝土抗冻性好；尺寸为032m之之间的气孔含量越多，混凝土抗冻性越好。间的气孔含量越多，混凝土抗冻性越好。Page 874、引气剂的效果n 1）显著提高混凝土的抗渗性、抗冻性。n 大量均匀分布的封闭气泡有较大的l弹性变形能力，对由水结冰所产生的膨胀应力有一定的缓冲作用，因而混凝土的抗冻性得到提高。大量微小气泡占据于混凝土的孔隙，切断毛细管通道，使抗渗性得到改善。n 2）降低强度。n 由于大量气泡的存在，减少了混凝土的有效受力面积，使混凝土强度有所降低。（一般含气量每增加1时，其抗压强度将降低45，抗折强度降低23。）Page 88n 强度的降低还受到骨料最大粒径的影响，最大粒径越大，则强度降低率越小。n 在一定条件下，引气反而可以提高混凝土的抗折强度。n 牺牲少量强度来大幅度提高混凝土耐久性或使用寿命是值得的，损失的强度通过其它技术得到弥补。n 另外，引气剂使混凝土成本增加很小，带来许多施工便利，那么混凝土结构的综合成本只会降低。Page 893）改善混凝土拌合物改善混凝土拌合物和易性和易性 引气剂引进了大量微小且独立的气泡，这些气泡如滚珠一样，减引气剂引进了大量微小且独立的气泡，这些气泡如滚珠一样，减少了颗粒间的摩擦阻力，使混凝土的和易性得改善。尤其在骨料粒形不少了颗粒间的摩擦阻力，使混凝土的和易性得改善。尤其在骨料粒形不好的碎石或人工砂混凝土中。好的碎石或人工砂混凝土中。同时，由于水分均匀分布在大量气泡的表面，使能自由移动的水量同时，由于水分均匀分布在大量气泡的表面，使能自由移动的水量减少，混减少，混l凝土拌合物的保水性、粘聚性也随之提高。凝土拌合物的保水性、粘聚性也随之提高。4）.泌水性泌水性引气剂使混凝土拌合物中的骨料与水泥浆的黏聚性加大，使它们的引气剂使混凝土拌合物中的骨料与水泥浆的黏聚性加大，使它们的离散性减弱，使拌合物更好地处于均质状态，使拌合用的水分能更长时离散性减弱，使拌合物更好地处于均质状态，使拌合用的水分能更长时间地停留在水泥浆中而减少了泌水性。间地停留在水泥浆中而减少了泌水性。Page 904）、耐久性）、耐久性 引气剂使混凝土用水量减少，泌水率减低，混凝土内部引气剂使混凝土用水量减少，泌水率减低，混凝土内部的大毛细孔减少。的大毛细孔减少。微小的气泡占据着混凝土的自由空间，切断了毛细管的微小的气泡占据着混凝土的自由空间，切断了毛细管的通道，这些微小空间可以作为体积膨胀的通道，这些微小空间可以作为体积膨胀的“缓冲阀缓冲阀”，降低和，降低和延缓其它物理膨胀延缓其它物理膨胀(如盐晶体结晶压等如盐晶体结晶压等)和化学反应膨胀和化学反应膨胀(如碱骨料反应和硫酸盐反应等如碱骨料反应和硫酸盐反应等)引起的混凝土破坏，使混凝引起的混凝土破坏，使混凝土的抗渗性得到改善。土的抗渗性得到改善。抗化学物质侵蚀作用和对碳化的抵抗作用等也同时得到提抗化学物质侵蚀作用和对碳化的抵抗作用等也同时得到提高。高。在相同条件下，使用引气剂的混凝土耐久性或使用寿命在相同条件下，使用引气剂的混凝土耐久性或使用寿命可提高可提高 5 倍以上，因此给国家带来的经济效益是非常巨大的倍以上，因此给国家带来的经济效益是非常巨大的。Page 91掺引气剂前掺引气剂前Page 92掺引气剂后掺引气剂后Page 936、引气剂的应用可用于：（大坝、堤防、桥梁、公路、