水工程施工

《水工程施工》论文1简述混凝土外加剂及其应用摘要：混凝土是建筑行业使用最普遍的材料之一，所以与之相关的，能够帮助改善混凝土性能以适合施工要求的混凝土外加剂拥有同种层次的重要性。本文简述了混凝土外加剂的定义以及回顾混凝土外加剂的分类，然后重点阐述了混凝土外加剂的常用类别和应用、特性，及混凝土外加剂的选用原则，最后介绍了商品混凝土试配、生产、施工成型中掺外加剂的注意事项。本文想以此帮助相关从业者与研究者加以了解混凝土外加剂的基本知识，并开始能够根据实验中或者施工进程中的不同要求加以利用选择合适的混凝土外加剂，并为混凝土外加剂的改善与创新提供微末帮助。关键词：混凝土外加剂；适用原则；混凝土；常用种类中图分类号：TU5020.引言混凝土是建筑行业中重要的使用最广泛的材料，而混凝土外加剂是提高混凝土性能的重要组成部分。在混凝土中掺入外加剂能够改善混凝土的和易性，提高耐久性，节约水泥，加快工程进度，保证工程质量，方便施工以及提高设备利用率，它已成为混凝土中必不可少的第五种组分材料。为了确保混凝土工程的施工质量，就必须深刻了解混凝土外加剂的种类和作用机理，这样才能根据施工现场实际需求，选择合适的混凝土外加剂并加以利用，做到事半功倍。1.混凝土外加剂的定义及分类1.1.定义混凝土外加剂是在混凝土、砂浆、净浆拌合时或在额外增加的拌合操作中掺加量等于或少于水泥重量5%，而使混凝土的正常性能得以按要求改进的一种产品。1.2.分类混凝土外加剂按其主要功能可分为4类：①改善混凝土拌合物流变性能的外加剂：包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂：包括缓凝剂、早强剂、速凝剂等。③改善混凝土耐久性的外加剂：包括防水剂、阻锈剂等。④改善混凝土其他性能的外加剂：包括膨胀剂、防冻剂、作色剂等。2.混凝土常用外加剂的种类、性能与应用2.1.减水剂2.1.1.减水剂的分类混凝土减水剂又称塑化剂，一般从下面四个方面来分类：A、按塑化效果可分为普通减水剂，减水率Wr≥5%；高效减水剂，减水率Wr≥10%，常湿下早强效果显著。B、按引气量可分为引气减水率，含气量为3.5%～5.5%，非引气减水剂，含气量≤3%。《水工程施工》论文2C、按凝结时间对早期强度的影响，可分为标准型减水剂，初凝延长1h～3.5h，终凝≤3.5h；缓凝减水剂，初凝和终凝时间均超过标准型；早强型减水剂，初凝和终凝都在1h～2h范围内，并能显著提高早期强度，1d≥30%、3d≥20%、7d≥15%、28d≥5%，低温下早强效果好。D、按原材料及其化学成分可分为木质素磺酸盐类、聚烷基芳基磺酸盐类、磺化三聚氰胺甲醛缩合物类、磺化丙酮甲醛缩合物类、氨基磺酸系、糖蜜类及聚羧酸盐高效减水剂。2.1.2.减水剂的功能混凝土减水剂是在混凝土外加剂中应用最为广泛的一大类，大多是有机物且为表面活性物质，主要起分散、塑化和湿润作用。减水剂由于具有很强的分散作用，使水泥水化初期加速，易水化的矿物迅速大量地形成水化物，凝胶膜增厚，抑制水化过程。因此后期水化速率降低，这对于水泥浆凝胶体中微晶和晶体的完整生长提供了一定条件，提高了水泥石的致密性，延长凝结时间和减缓水化热的释放，同时还能使硬化混凝土提高强度和耐久性。2.1.3.减水剂的应用在水泥混凝土中的应用主要有配制各种塑性、流动性、大流动性、抗渗、抗冻、泵送、高强、混凝土复配多功能外加剂；通过减水增强，节约水泥等。目前常见的减水剂有木钙类、萘系、糖蜜减水剂、腐植酸盐减水剂等。2.2.早强剂2.2.1.早强剂的分类早强剂按其功能可分为早强剂、早强减水剂及早强高效减水剂。早强剂主要是提高混凝土早期强度，不具有减水功能，对后期强度影响不大；早强减水剂，具有提高混凝土早期强度和减水功能，对后期强度和耐久性有所提高；早强高效减水剂，能显著提高混凝土的早期强度与耐久性。2.2.2.早强剂的品种(1)氯盐类A.氯化钙能加速水泥的早期水化，降低水的冰点，使混凝土具有耐低温、早强与抗冻能力。B.氯化钠与氯化钙作用相似，但浓度增加时，能使混凝土强度降低，并对钢筋锈蚀加剧。C.氯化铁具有早强、密实、保水降低冰点的作用，略有促凝性。D.氯化铝具有显著的促凝作用，但后期强度降低较大，一般不单独使用。(2)硫酸盐类这类物质有Na2SO4、K2SO4、CaSO4、Na2SO3、Fe2(SO4)3及KAl3(SO4)2·(OH)6等，其中用量最多的是Na2SO4和Ca-SO4两种。(3)碳酸盐类主要有Na2CO3，K2CO3，掺量较低时有缓凝作用，当掺量0.1%能加速凝结。《水工程施工》论文3(4)硝酸盐类主要有Ca(NO3)2、Ca(NO2)2和NaNO2等。(5)有机早强剂主要有二、三乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇、乙醇、尿素等。常用的是三乙醇胺，它具有掺量少、作用大、早强好等特点。(6)复合早强剂实践证明，采用多组分复合后其效果更佳。2.2.3.早强剂的性能及应用(1)对混凝土拌合物性能的影响A.和易性应用CaCl2使和易性略有提高，用Na2SO4时没有塑化作用，用TEA时稍有塑化作用，且对混凝土的粘聚性有所改善。B.凝结时间CaCl2能明显地缩短混凝土初凝、终凝时间，随着掺量的增加，凝结时间缩短，掺量超过4%时可引起快凝，但掺量小于1%会起缓凝作用。硫酸盐类早强剂对凝结时间的影响因条件变化而不同，当水泥中C3A含量较低和C3A与石膏的比值较小时，Na2SO3、K2SO4均能延缓水泥的凝结速度。C.泌水率CaCl2一般会降低泌水率，提高粘聚性。(2)对硬化混凝土的影响A.强度早强剂可以提高其早期强度，同种早强剂其提高的程度取决于早强剂的掺量、环境温度、W/C和水泥品种。但早强剂对其长期强度的影响并不一致，如果与减水剂复合后应用，后期强度变化可以控制。B.形变性早强剂对混凝土的形变一般影响不大。C.抗渗性经大量试验表明，硫酸盐系列早强剂能提高混凝土的抗渗性。D.钢筋锈蚀硫酸盐系早强剂对钢筋无锈蚀影响，但氯盐类对其有影响，国家已做出有关规定，为防止氯盐对钢筋锈蚀的影响，常将阻锈剂和氯盐复合使用。2.3.引气剂和引气减水剂引气剂是一种在搅拌过程中，能在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布封闭的微气泡的外加剂；引气减水剂是具有引气和减水功能的外加剂。2.3.1.引气剂和引气减水剂的种类引气剂一般是阴离子表面活性剂，常用的有：A.松香酸盐类主要原材料是松香类树脂，其中主要成分是松香酸。B.烷基磺酸盐类如十二烷基苯磺酸钠，经磺化中和后制得可溶性盐。C.脂肪醇及脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐类这类引气剂都有很好的引入气泡能力，用于香波、家庭及工业的洗涤剂。2.3.2.引气剂的性能及应用(1)对混凝土拌合物的影响《水工程施工》论文4A.坍落度与和易性：在相同用水量的前提下，加入引气剂后，可使拌合物的塑化性提高，这种作用类比于气泡的“类球形轴承作用”，单位体积内的气泡越多，和易性越好。B.泌水和离析：泌水是指在混凝土浆体内部的水泌出后进入表面层，形成了多孔的表面区；离析是指混凝土中固体物料的不均匀沉降，从而破坏了混凝土的均匀性。引气剂的加入，使泌水和离析现象显著减轻。C.凝结时间：引气剂一般不影响混凝土的凝结时间。(2)对硬化混凝土性能的影响A.抗冻性当混凝土处于冰点以下时，硬化混凝土面层中的自由水冻结而产生约9%的体积膨胀，膨胀压使混凝土内层没有冻结的自由水受压而迁移，产生一定的静水压，致使混凝土中薄弱部分造成裂缝，反复冻融循环裂缝得以发展，逐步造成剥落。使用引气剂，由于引入稳定的微细气泡均匀分布于混凝土内，可容纳受迁移的自由水，从而缓解了静水压力。B.强度引气剂一般使混凝土的弹性模量和抗压强度有所降低。引气剂通常与减水剂一起使用，用以抵消其强度低的弱点。C.渗透性混凝土在硬化后期，过剩水蒸发可造成空隙，水化物的体积变化产生自缩现象，也会造成空隙或缝道。改善渗透性的关键在于降低水灰比，减少游离水，从而降低泌水率，增强密实性。同时，大量微小气泡占据着混凝土的自由空间，切断了毛细管的通道，从而显著提高混混凝土的抗渗透性。2.4.膨胀剂水泥凝结硬化过程中，能使混凝土产生可控膨胀、减少收缩的外加剂称为膨胀剂。2.4.1.膨胀剂的种类A.硫铝酸钙膨胀剂硫铝酸钙是以石灰、石膏和矾土配料煅烧而成。B.氧化钙类主要由CaO配制而成的，它的膨胀速率快，膨胀量大，应用时需控制CaO的水化速率。C.其它还有铁屑、铝粉膨胀剂及多种复合形式的膨胀剂等。2.4.2.膨胀剂的性能及应用A.对混凝土拌合物掺CSA和石灰系膨胀剂，在坍落度相同时需水量要高于未掺的，且泌水率下降，掺膨胀剂凝结时间缩短，对含气量无明显影响，坍落度损失较大。B.对硬化混凝土在膨胀剂掺量适当时，混凝土的物理性能与对应的硅酸盐水泥混凝土基本一致。当掺量超过上述范围时，会对力学性能产生不利影响。膨胀混凝土的养护很重要，在湿养护初期产生膨胀大，在50%相对湿度的空中时，几乎不膨胀。膨胀混凝土由于提高了密实性，因而渗透性降低。膨胀剂与其它外加剂共同应用时，发现有的降低了CSA的潜在膨胀，这是因为减水剂影响了钙矾石的形成，因此，为防止不利因素的影响，使用前应进行适应性试验。2.5.防水剂在高水灰比时混凝土中含有相连通的毛细孔，水和蒸汽均可透过。防水剂是改善砂浆及《水工程施工》论文5混凝土的耐久性，降低其在静水压力下的透水性的一种外加剂。2.5.1.防水剂的种类A.无机类有氯化钙系、硅酸钠系、二氧化硅粉末系、锆化合物及其他无机类。B.有机类有脂肪酸及其盐，石蜡乳液、沥青乳液、水溶性树脂及其他有机类。C.复合类无机复合物、有机复合物及无机、有机复合物。市场上防水剂多数不是一种成份，而是几种复合而成的。2.5.2.防水剂的性能及应用A.无机类无机类防水剂中，如氯化钙能促进水泥的硬化，早期防水效果好，但对钢筋有锈蚀作用，且收缩性较大；硅酸钠能与体系中的氢氧化钙反应，生成不溶性硅酸钙，提高其水密性，但效果不太显著，多采用防水速凝剂；用硅酸钠，二氧化硅及氧化钙粉末溶于或分散在水中，涂布于硬化混凝土中，与活性离子生成不溶性晶体或堵塞孔道，其防水效果明显。B.有机类有机类防水剂多通过自身的疏水性和填充性来提高其水密性，或是与水化体系中的物质作用，生成疏水性物质而具防水性。C.应用影响对混凝混凝土拌合物，脂肪酸类防水剂大都有引气性，石蜡和沥青乳液防水剂都有润滑性，因此能改善其和易性；细粉类能增加用水量，改善流动性。2.6.防锈剂混凝土中钢筋的锈蚀是影响建筑混凝土耐久性的重要因素之一，防锈剂是增强混凝土自身保护能力的简单有效的方法。2.6.1.防锈剂的种类防锈剂按其主要成分可分为有机和无机两大类；按其防锈剂反应的电极位置可分为阳极的、阴极的和混合的三类。(1)阳极防锈剂A.亚硝酸钠(NaNO2)极易溶于水，呈碱性，能从空气中吸收氧逐步转化为硝酸钠(NaNO3)，在有氯盐存在下，掺量大于2%时，可起阻锈作用。B.亚硝酸钙[Ca(NO2)2]可作为早强剂和防锈剂使用，同时还具有减轻浸出、风化及碱骨料反应的部分功能。C.铬酸钠(Na2CrO4)/铬酸钾(K2CrO4)防锈作用与亚硝酸钠相似，效果比亚硝酸钠更好。(2)阴极防锈剂常用的阴极防锈剂包括苯胺、乙醇胺类和各种无机碱，如NaOH、Na2CO3、NH4OH。2.6.2.防锈剂的应用性能A.对混凝土拌合物，大多数无机防锈剂对其和易性有所改善，对水泥水化过程的影响与早强剂相似；有机防绣剂有延缓放热的作用。B.对硬化混凝土，掺入Ca(NO2)2防绣剂，对早期和后期强度均有显著提高。若掺入《水工程施工》论文6NaNO2防锈剂，各龄期抗压强度均有降低。2.7.防冻剂混凝土中掺入防冻剂的目的，是使其在负温下保持足够的液相，以利于水泥水化反应的继续进行，待转入正温后，混凝土强度能得到进一步增长。2.7.1.防冻剂的分类按其主要组分可分为氯盐类，非氯盐类和复合类；2.7.2.防冻剂的性能及应用A.降低体系冰点B.促凝早强作用C.减少用水量，起到增强和防冻效果。D.引气，减少冻胀应力E.对混凝土影响对混凝土拌合物，一般防冻剂不会促进沁水性，钙盐类塑