混凝土外加劑的作用機理概述

時間：2024-06-11 08:09:45 建筑學(xué)畢業(yè)論文

混凝土外加劑的作用機理概述

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混凝土外加劑的作用機理概述

　　【摘要】本文概述了混凝土常用的幾種外加劑的分類和功能，并對其作用機理進(jìn)行分析，針對混凝土的研究方向，提出一定的研究依據(jù)，在工程建設(shè)中能夠更好的了解并正確的使用外加劑。

　　【關(guān)鍵詞】外加劑；混凝土；性能；影響

　　1、引言

　　混凝土外加劑是指混凝土在拌合前或拌合過程中，摻入用以改善混凝土性能的化學(xué)物質(zhì)，其摻入量大多數(shù)情況下不會超過5%的水泥用量。針對現(xiàn)在混凝土工程的中所遇到的各種情況和要求，以適當(dāng)?shù)姆绞郊尤脒m量外加劑更能夠滿足其工程中的應(yīng)用，并可以達(dá)到強度提高、增加耐久性和節(jié)約水泥等預(yù)期的效果。近些年來，混凝土外加劑廣泛應(yīng)用于混凝土工程中，但是很多的施工人員并沒有很好的認(rèn)識外加劑，并對其進(jìn)行正確的選擇使用，結(jié)果造成了很多因外加劑種類或摻量錯誤而導(dǎo)致的建筑工程質(zhì)量事故。所以，認(rèn)識并正確的使用混凝土外加劑在混凝土的施工中是非常重要的。

　　2、混凝土外加劑的分類和功能

　　當(dāng)前，混凝土外加劑的種類很多，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可按功能將其分類[1]。

　　①減水劑。主要作用是改善混凝土的流動性，在一定的情況下，可以節(jié)約水泥用量、減少用水量以及提高混凝土的強度。

　　②早強劑。可以使混凝土的硬化過程加速，并縮短其養(yǎng)護(hù)的時間。

　　③引氣劑。其功能可以對混凝土的耐久性進(jìn)行調(diào)整，改善混凝土中的空氣含量，提高其抗凍融的性能。

　　④緩凝劑。使用混凝劑可以降低混凝土的水化熱溫度，降低裂縫的產(chǎn)生，并能夠推遲混凝土的凝結(jié)或硬化時間。

　　⑤抗凍劑。在零下溫度的條件下，使用抗凍劑不會造成混凝土中的拌合物液體凝固，對其水化性能進(jìn)行改善，并且能夠提高建筑物的抗凍融性。

　　⑥阻銹劑。在混凝土中加入阻銹劑，可以提高混凝土中鋼筋的抗銹蝕能力，增加混凝土的使用年限。

　　3、混凝土外加劑的作用機理

　　3.1減水劑的反應(yīng)機理

　　減水劑是由親水基和憎水基兩部分而構(gòu)成的一種表面活性劑[2]。在混凝土攪拌過程中加入減水劑，其憎水基分子能夠吸附在水泥顆粒的表面，使其表面帶有同種電荷，產(chǎn)生排斥的靜電作用，造成水泥顆粒之間互相分散，導(dǎo)致包裹的部分游離水從破壞的內(nèi)部絮凝結(jié)構(gòu)中釋放出來，進(jìn)而增加混凝土中攪拌物的有效流動性。減水劑還會起到潤滑作用。減水劑的親水基具有很強的極性，會在水泥顆粒的表面形成穩(wěn)定的一層溶劑化水膜，能夠有效地降低水泥顆粒之間的摩擦阻力，從而進(jìn)一步能夠提高混凝土的流動性。

　　3.2引氣劑反應(yīng)機理

　　目前所使用的引氣劑基本上都是陰離類的表面活性劑[3]。在混凝土的攪拌物中加入引氣劑，會使在攪拌過程中所帶入的氣體能夠均勻的分布在混凝土中，使其的存在形式比較穩(wěn)定。當(dāng)引氣劑溶于混凝土的水中，然后吸附于水泥顆粒的氣—液界界面上，就會經(jīng)過界面的活性、起泡和穩(wěn)泡三個方面的作用，進(jìn)而形成了比較牢固的液相膜，并會降低溶液表面的張力，增加了液體與空氣的接觸面積，水泥顆粒表面所吸附的引氣劑分子也會對液膜起到保護(hù)作用，提高液膜的牢固性。

　　3.3緩凝劑的反應(yīng)機理

　　緩凝劑是能夠延緩混凝土的凝結(jié)時間，但不會改變其后期強度的一種外加劑。緩凝劑主要分為有機和無機兩類[4]。大多數(shù)有機類為表面活性劑，摻入混凝土后便能夠吸附在水泥顆粒的表面，并使其表面形成帶有同性電荷親水膜，會造成水泥顆粒之間的相互排斥，降低了水泥中水化產(chǎn)物的凝聚。而無機類是在水泥顆粒的表面形成難溶牢固的一層薄膜，阻礙了水泥顆粒的正常水化作用。緩凝劑能夠延長水泥的水化和硬化的時間，水泥早期的水化熱會降低。并使新攪拌的混凝土在一定的時間內(nèi)保持塑性，以便有充足的時間進(jìn)行施工操作。

　　3.4早強劑的反應(yīng)機理

　　不同或相同的早強劑加入到不同品種的混凝土中，其反應(yīng)機理是不完全相同，這里僅對硫酸鹽系中的硫酸鈉早強劑進(jìn)行反應(yīng)機理分析[5]。無水硫酸鈉溶解于水中后，將會和水泥在水化過程中產(chǎn)生的氫氧化鈣，生成氧化鈣和硫酸鈣。新生成的硫酸鈣顆粒極細(xì)并且活性極強，因此和C3A反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣的速度要快得多。混凝土拌合物中的氫氧化鈉可以將C3A、石膏的溶解度提高，增加硫鋁酸鈣在水泥中的生成數(shù)量，縮短水泥的凝結(jié)硬化和早期強度的時間。

　　3.5復(fù)合膨脹劑的反應(yīng)機理

　　根據(jù)復(fù)合膨脹劑在混凝土中的反應(yīng)機理，將其現(xiàn)象做出下述分析[6]。少量的膨脹劑被加入混凝土中后，鈣礬石晶體會快速并大量的在水泥的漿體中生成，這些相互交錯的鈣礬石晶體會形成結(jié)構(gòu)骨架，并且有利于早期強度的反應(yīng)。水泥中的礦物會與膨脹劑發(fā)生反應(yīng)消耗大量的Ca（OH）2，降低了混凝土液相體系里面Ca2+的濃度，而且提高了SO2—的濃度，這樣會增大C3S顆粒外面包覆層的內(nèi)外離子濃度差，進(jìn)而隨著其滲透壓的增高不斷快速破裂，C3S將會與混凝土里的水分進(jìn)行充分接觸，縮短了C3S的早期水化時間，水化產(chǎn)物中的C—S—H凝膠將會不斷的填充在晶體結(jié)構(gòu)的骨架中，并且形成了密實的膠體網(wǎng)絡(luò)。混凝土中的膠體和晶體進(jìn)行加固和相互交織，使混凝土網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的早期強度快速提高。在中后期的水化過程中，生成的水化產(chǎn)物逐漸減少，強度的發(fā)展也會減緩，與此同時水泥石的體積膨脹也逐漸趨于穩(wěn)定，這樣就能夠使強度和膨脹同步進(jìn)行。當(dāng)加入的復(fù)合膨脹劑較多時，混凝土中會形成過量的鈣礬石導(dǎo)致其膨脹，而水化早期膨脹過大的話，會導(dǎo)致體系強度緩慢的發(fā)展。究其原因是因為膨脹應(yīng)力超出了建筑結(jié)構(gòu)所能承載的能力，導(dǎo)致了混凝土細(xì)小裂縫的產(chǎn)生，而這些細(xì)小裂縫會降低強度。

　　4、混凝土外加劑的發(fā)展趨勢

　　在混凝土中摻入不同作用的外加劑是改善混凝土性能最簡單最有效的途徑，這種方法可以提高強度、改善和易性、增加耐久性并可以節(jié)約水泥用量，因此混凝土外加劑是當(dāng)代高性能的混凝土拌合物里面所不可缺少一部分。隨著日益增多的混凝土種類，以及越來越大型化和復(fù)雜化的建筑結(jié)構(gòu)，因此對外加劑的需求量逐漸增加，對其要求也越來越高。因此，混凝土外加劑應(yīng)向以下幾個方面發(fā)展。

　　（1）復(fù)合多功能型。可以在性能上取長補短，逐漸完善，使用面廣，而且價格便宜，性能良好。

　　（2）品種系列化和多樣化。不斷的研制開發(fā)系列化、多樣化新品種，用來滿足各種工程的需求，更加便于工程的使用和施工人員進(jìn)行質(zhì)量控制。

　　（3）降低外加劑的生產(chǎn)成本。外加劑原材料費用的降低，對外加劑的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改善，這將對外加劑的廣泛應(yīng)用極為有利。

　　（4）進(jìn)一步深入研究和探討混凝土外加劑的作用機理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，應(yīng)采用先進(jìn)的測試方法，研究外加劑的作用機理，為生產(chǎn)奠定有效的指導(dǎo)基礎(chǔ)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]熊大玉,王小虹.混凝土外加劑的原理與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

　　[2]李永德,陳榮軍,李崇智.高性能減水劑的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].混凝土,2002,(9):10-14.

　　[3]尤啟俊,尹勇,何振文.引氣劑的應(yīng)用技術(shù)研究[J].混凝土.2005,4(4):85-87.

　　[4]鄭克仁,徐漢豐,鹿立云,胡玉初.高溫緩凝劑對水泥水化的影響[J].凝土與水泥制品,2011,8(4):6-8.

　　[5]何廷樹.混凝土外加劑[J].西安:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2003,110-121.

　　[6]黃學(xué)輝,鄭健,馬保國.外加劑對水泥凈漿水化熱的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報,200325(1):26-29.

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