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第四章 混凝土（4） 北京科技大学 刘娟红 4.0 前言 4.1 混凝土的组成及结构 4.2 混凝土的主要技术性质 4.3 混凝土强度的检验评定 4.4 普通混凝土的配合比设计 4.5 混凝土外加剂 4.6 混凝土掺合料（矿物细掺料） 4.7 轻混凝土 4.8 其它品种混凝土简介 4.5.1混凝土外加剂的发展 最早的外加剂 古罗马人用动物油脂、乳液和动物血来改善混凝土的工作性和耐久性； 我国清乾隆年间用糯米、石灰加牛血建造永定河河堤； 明代南京城墙用糯米汁石灰，并用桐油石灰封顶； 宋代用糯米汁石灰建筑了安徽和州城墙。 普通减水剂 20世纪30年代末，美国发明纸浆废液减水剂；德国在纸浆废液中提取木质素磺酸盐减水剂。 高效减水剂 自七十年代初，德国就在路面工程中采用掺有密胺类高效减水剂的流态砼浇注路面板；日本则在结构砼里掺用萘系减水剂配制流态砼。 在八十年代，美国在高层建筑施工中用高效减水剂配制高强砼浇注钢管砼柱，提高在水平荷载下的稳定性；一些北欧国家，如丹麦、挪威、冰岛等国则以90～150MPa的高强砼铺筑路面和港口的道面，以大幅度改善其耐磨耗、耐盐冻的性能。 混凝土外加剂定义 外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质，掺量不大于水泥质量的5%（特殊情况除外）。它能赋予新拌混凝土和硬化混凝土优良的性能，如提高抗冻性、调节凝结时间和硬化时间、改善工作性、提高强度等等，是生产各种高性能混凝土和特种混凝土必不可少的组分。 4.5.2外加剂的分类 混凝土外加剂按其主要功能分为四类： (1) 改善混凝土拌和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、早强剂和速凝剂等。 (3) 改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 (4) 改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂等。 4.5.3减水剂 减水剂定义 减水剂是一种在混凝土拌和料坍落度相同条件下能减少拌和水量的外加剂。减水剂按其减水的程度分为普通减水剂和高效减水剂。减水率在5-10%的减水剂为普通减水剂，减水率大于10%的减水剂为高效减水剂。 减水剂的作用机理 减水剂是一种表面活性剂。表面活性剂分子由亲水基团和憎水基团二部分组成，加入水中后亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜而降低水的表面张力和二相间的界面张力。 减水剂的作用原理 吸附分散作用：水泥加水后会产生一些絮凝结构，降低了混凝土的工作性。加入减水剂后，减水剂的疏水基团定向吸附在水泥颗粒表面，组成吸附膜，使水泥粒子表面带有相同符号的电荷，产生排斥，絮凝结构解体，释放出其中的水。 润湿作用：掺入减水剂后，不但使水泥颗粒分散，并由于润湿作用，会增加水泥颗粒的水化面积，影响水化速度。 润滑作用：减水剂的极性亲水基团吸附于水泥颗粒表面，形成吸附膜，阻碍水泥颗粒直接接触，同时伴随部分引气，气泡外被减水剂吸附，都带有相同符号的电荷，增加了水泥颗粒之间的滑动能力。 空间阻隔作用：新型接枝共聚物减水剂的特殊结构，可在水泥颗粒表面形成较厚的吸附层，产生很强的空间斥力。 减水剂的作用效果 ① 在不减少单位用水量的情况下，改善新拌混凝土的工作性，提高流动性。 ② 在保持一定工作度下，减少用水量，提高混凝的强度。 ③ 在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥。 ④ 改善混凝拌和物的可泵性以及混凝的其它物理力学性能。 高效减水剂的特点： 高效减水剂的掺量超过一定量后，减水效果不再提高；对混凝土性能没有不利影响。 高效减水剂减水率越高，坍落度损失越大。 4.5.4主要减水剂介绍 1、普通减水剂 ⑴木质素磺酸盐系减水剂 减水率10%，一般掺量0.25% ⑵腐植酸减水剂 减水率6-8%，一般掺量0.2-0.35% 2、高效减水剂 ⑴多环芳香族磺酸盐系减水剂。这类减水剂通常是由工业萘或煤焦油的萘、蒽、甲基萘等馏分，经磺化、水解、缩合、中合、过滤、干燥而制成。由于其主要成分为萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，故又称萘系减水剂，掺量0.5-1.0%,减水率10-20% 。 4.5.4主要减水剂介绍 ⑵水溶性树脂系减水剂。水溶性树脂减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。此类减水剂的掺量为水泥质量的0.5%～2.0%，其减水率为15%～30%，混凝土的强度提高20%～30%，混凝土的其他力学性能和抗渗性、抗冻性也得到提高，对混凝土的蒸养适应性也优于其它外加剂。 4.5.4主要减水剂介绍 3、高性能减水剂 高性能减水剂是指近年来开发并投入使用的聚羧酸