第2章混凝土和砂浆外加剂

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1、河南理工大学材料科学与工程学院混凝土材料学l第一节第一节 化学外加剂的发展概况化学外加剂的发展概况l第二节第二节 混凝土外加剂的基本原理混凝土外加剂的基本原理l第三节第三节 化学外加剂化学外加剂第二章 混凝土和砂浆外加剂本章主要内容本章主要内容l 最早出现的混凝土外加剂是硫水剂和塑化剂，并于最早出现的混凝土外加剂是硫水剂和塑化剂，并于1910年成为工业年成为工业产品。产品。l 20世纪世纪30年代，混凝土外加剂开始了较大规模的发展，其代表产品年代，混凝土外加剂开始了较大规模的发展，其代表产品是美国以松香树脂为原料生产的一种引气剂。是美国以松香树脂为原料生产的一种引气剂。l 20世纪世纪50年代

2、，国外又以亚硫酸纸浆废液经发酵脱糖工艺等途径生年代，国外又以亚硫酸纸浆废液经发酵脱糖工艺等途径生产阴离子表面活性剂来提高混凝土塑性，从而开辟了现代混凝土减水产阴离子表面活性剂来提高混凝土塑性，从而开辟了现代混凝土减水剂的历史纪元。剂的历史纪元。l 20世纪世纪60年代，日本的萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂和德国蜜胺磺年代，日本的萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂和德国蜜胺磺酸甲醛缩合物高效减水剂的研制成功，使混凝土技术得到了划时代的酸甲醛缩合物高效减水剂的研制成功，使混凝土技术得到了划时代的发展。发展。l 20世纪世纪80年代末年代末90年代初，反应性高分子化合物在日本的研制，成年代初，反应性高分子化合物

3、在日本的研制，成功地解决了大流动性混凝土坍落度经时损失大的问题。功地解决了大流动性混凝土坍落度经时损失大的问题。2.1 化学外加剂的发展概况化学外加剂的发展概况 p2.1.12.1.1外加剂的发展历史外加剂的发展历史l 我国的混凝土外加剂发展起始于我国的混凝土外加剂发展起始于20世纪世纪50年代，当时的年代，当时的主要产品有松香皂类引气剂、以亚硫酸纸浆废液为原料生主要产品有松香皂类引气剂、以亚硫酸纸浆废液为原料生产的减水剂、氯盐防冻剂和早强剂等。产的减水剂、氯盐防冻剂和早强剂等。l 20世纪世纪70年代和年代和80年代年代,以煤焦油中各馏分，尤其是萘及以煤焦油中各馏分，尤其是萘及其同系物为主要

4、原料生产减水剂得到迅速发展；用亚硫酸其同系物为主要原料生产减水剂得到迅速发展；用亚硫酸纸浆废液提取酒精后生产木质素磺酸钙，并在土木工程中纸浆废液提取酒精后生产木质素磺酸钙，并在土木工程中得到了推广应用。得到了推广应用。l 20世纪世纪90年代以来，相继研制成功了徐放型反应性高分年代以来，相继研制成功了徐放型反应性高分子外加剂、聚羧酸盐减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪族子外加剂、聚羧酸盐减水剂、氨基磺酸盐减水剂、脂肪族减水剂等，并修订了国家标淮和行业标准。减水剂等，并修订了国家标淮和行业标准。2.1 化学外加剂的发展概况化学外加剂的发展概况 p2.1.12.1.1外加剂的发展历史外加剂的发展历史

5、混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新混凝土外加剂是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。拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。常用外加剂定义如下：常用外加剂定义如下： 在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水量的外加剂。 在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌和用水量的在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌和用水量的外加剂。外加剂。 可延长混凝土凝结时间的外加剂。可延长混凝土凝结时间的外加剂。 可加速混凝土早期强度发展的外加剂。可加速混凝

6、土早期强度发展的外加剂。 能改善混凝土拌和物泵送性能的外加剂。能改善混凝土拌和物泵送性能的外加剂。 在混凝土搅拌过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且在混凝土搅拌过程中能引人大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂。能保留在硬化混凝土中的外加剂。 能使混凝土硬化过程中因化学作用而使混凝土产生一定体积膨胀的外能使混凝土硬化过程中因化学作用而使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂加剂 在一定时间内，减少混凝土坍落度损失的外加剂在一定时间内，减少混凝土坍落度损失的外加剂2.1 化学外加剂的发展概况化学外加剂的发展概况 p2.1.22.1.2混凝土外加剂的定义混凝土外加剂的

7、定义 改善混凝土拌和物流变性能的外加剂；改善混凝土拌和物流变性能的外加剂；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；改善混凝土耐调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；改善混凝土耐久性的外加剂；改善混凝土其他性能的外加剂等。久性的外加剂；改善混凝土其他性能的外加剂等。 有机外加剂、无机外加剂和有机无机复有机外加剂、无机外加剂和有机无机复合外加剂。合外加剂。 减水剂、调凝剂、引气剂、加气剂、防水减水剂、调凝剂、引气剂、加气剂、防水剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂以及复合剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂以及复合外加剂。外加剂。2.1 化学外加剂的发展概况化学外加剂的发展概况 p2.1

8、.32.1.3外加剂的分类外加剂的分类 2.1 化学外加剂的发展概况化学外加剂的发展概况 p2.1.42.1.4外加剂的作用外加剂的作用 l 通常把两个物相或不同物质的接触面称为界面。通常把两个物相或不同物质的接触面称为界面。表面概念是相对的，表面概念是相对的，它是物质的物理、化学性质明显区分的界面。通常的界面有固它是物质的物理、化学性质明显区分的界面。通常的界面有固- -气、气、固固- -液、气液、气- -液、液液、液- -液界面。在界面两边的物相各显示其不同的性质，液界面。在界面两边的物相各显示其不同的性质，界面是这两种不同性质的物质的物理、化学性质明显区别的分界面。界面是这两种不同性质的

9、物质的物理、化学性质明显区别的分界面。2.2 混凝土外加剂的基本原理混凝土外加剂的基本原理 p2.2.12.2.1表面现象的概念表面现象的概念 2007年诺贝尔奖得主年诺贝尔奖得主 埃尔特埃尔特l 同一相的物质处于内部与处于界面的状态是不一同一相的物质处于内部与处于界面的状态是不一样的，物质在其内部是处于平衡状态，而界面则样的，物质在其内部是处于平衡状态，而界面则处于一种不平衡状态，由此而产生一些变化，如处于一种不平衡状态，由此而产生一些变化，如作用力场的不平衡状态、物质结构的不连续状态、作用力场的不平衡状态、物质结构的不连续状态、物质密度物质密度(浓度浓度)的非均一性等。的非均一性等。l 表

10、面的这些特殊性质彼此既联系又相互影响，造表面的这些特殊性质彼此既联系又相互影响，造成了表面现象。表面现象是自然界常见的现象，成了表面现象。表面现象是自然界常见的现象，研究表面现象有很大意义。研究表面现象有很大意义。2.2 混凝土外加剂的基本原理混凝土外加剂的基本原理 p2.2.12.2.1表面现象的概念表面现象的概念 2.2 混凝土外加剂的基本原理混凝土外加剂的基本原理 p2.2.22.2.2表面活性剂的种类和结构特点表面活性剂的种类和结构特点 图图2-2 表面活性剂分子结构表面活性剂分子结构 2.2 混凝土外加剂的基本原理混凝土外加剂的基本原理 p2.2.22.2.2表面活性剂的种类和结构特

11、点表面活性剂的种类和结构特点 表面活性剂表面活性剂 离子型表面活性剂离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂 两性表面活性剂两性表面活性剂 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 由于表面活性剂的种类不同，其作用的机理也不尽相由于表面活性剂的种类不同，其作用的机理也不尽相同，下面就同，下面就以减水剂为例以减水剂为例，介绍一下表面活性剂的基作用，介绍一下表面活性剂的基作用机理。机理。 2.2 混凝土外加剂的基本原理混凝土外加剂的基本原理 p2.2.32.2.3表面活性剂的作用机理表面活性剂的作用机理 减水剂是一种聚合物电解质，它在水泥浆碱性介质中减水剂是