建筑工程中常用的混凝土外加剂有哪些
混凝土外加剂是在混凝土搅拌过程中掺入的,能显著改善混凝土性能的化学物质。随着建筑技术的不断发展和工程要求的日益提高,混凝土外加剂的应用越来越广泛。它们可以改善混凝土的工作性、力学性能、耐久性等,使混凝土更好地适应各种建筑工程的需要。
一、减水剂
作用原理
减水剂能在不影响混凝土和易性的情况下,显著减少拌合用水量。其分子结构中含有亲水基团和憎水基团,通过吸附、分散等作用,使水泥颗粒表面形成一层稳定的水膜,降低水泥颗粒间的摩擦力,从而释放出更多的自由水,提高混凝土的流动性。
主要类型
萘系减水剂:具有减水率高、增强效果好等优点,但坍落度损失较大,常用于配制高强混凝土。
聚羧酸系减水剂:具有高减水率、低坍落度损失、环保等特点,是目前应用最广泛的减水剂类型之一,适用于各种高性能混凝土的配制。
脂肪族系减水剂:合成工艺简单,成本较低,具有一定的减水和增强作用,适用于中低强度等级混凝土。
对混凝土性能的影响
提高混凝土的流动性,便于施工操作,可实现自流平、自密实等效果。
降低混凝土的水胶比,提高混凝土的强度和耐久性。
减少混凝土的收缩和开裂风险,改善混凝土的体积稳定性。
二、早强剂
作用原理
早强剂能加速水泥的水化反应,促进混凝土早期强度的发展。它可以增加水泥水化产物的生成速度和数量,缩短混凝土的凝结时间,使混凝土在较短时间内达到较高的强度。
主要类型
无机早强剂:如氯化钙、硫酸钠等,通过提供离子加速水泥的水化进程。氯化钙早强效果显著,但易引起钢筋锈蚀,使用时需注意控制掺量;硫酸钠相对较为安全,早强效果也较好。
有机早强剂:如三乙醇胺等,能促进水泥的水化反应,提高混凝土的早期强度,同时对混凝土的后期强度发展也有一定的促进作用。
复合早强剂:将多种早强剂成分复合使用,发挥各自的优势,提高早强效果,同时减少单一早强剂的不利影响。
对混凝土性能的影响
加快混凝土的早期强度发展,使混凝土能够更快地达到脱模强度,缩短施工周期。
提高混凝土的早期抗冻性,在冬季施工等低温条件下具有重要意义。
但可能会对混凝土的后期强度发展和耐久性产生一定的影响,如过度使用可能导致混凝土后期强度增长缓慢或出现裂缝等问题。
三、缓凝剂
作用原理
缓凝剂能延缓水泥的水化反应,延长混凝土的凝结时间。它通过吸附在水泥颗粒表面或与水泥水化产物反应,形成一层保护膜,阻止水泥颗粒与水的接触,从而减缓水化反应速度。
主要类型
糖类缓凝剂:如葡萄糖、蔗糖等,具有缓凝效果好、对混凝土强度影响较小等优点,但掺量较大时可能会影响混凝土的后期强度发展。
木质素磺酸盐类缓凝剂:来源广泛,成本较低,具有一定的缓凝和减水作用,但缓凝效果相对较弱。
羟基羧酸及其盐类缓凝剂:如柠檬酸、酒石酸等,缓凝效果明显,且对混凝土的强度和耐久性影响较小。
对混凝土性能的影响
延长混凝土的可操作时间,便于施工过程中的搅拌、运输和浇筑,特别是在高温季节或长距离运输时,能有效防止混凝土过早凝结。
有利于减少混凝土的坍落度损失,保持混凝土的流动性。
合理使用缓凝剂可以提高混凝土的密实性和耐久性,但如果掺量过多,可能会导致混凝土强度降低和凝结时间过长。
四、引气剂
作用原理
引气剂能在混凝土搅拌过程中引入大量微小、均匀的气泡。这些气泡在混凝土中起到滚珠轴承的作用,降低混凝土的内部摩擦力,提高混凝土的流动性和和易性。同时,气泡还能改善混凝土的抗冻性和耐久性。
主要类型
松香类引气剂:具有较好的引气效果,但可能会对混凝土的强度产生一定的影响。
烷基苯磺酸盐类引气剂:引气效果稳定,对混凝土强度的影响相对较小,是常用的引气剂类型之一。
脂肪醇磺酸盐类引气剂:引气性能良好,且能提高混凝土的抗渗性和抗冻性。
对混凝土性能的影响
显著提高混凝土的抗冻性,降低冻融循环对混凝土的破坏。气泡可以缓冲冻胀压力,减少混凝土内部的损伤。
改善混凝土的和易性,使混凝土易于搅拌、浇筑和振捣,提高施工质量。
会降低混凝土的强度,一般情况下,含气量每增加 1%,混凝土强度会下降 3% - 5%。因此,在使用引气剂时需要控制好含气量,以满足混凝土的强度和耐久性要求。
五、膨胀剂
作用原理
膨胀剂能使混凝土在水化过程中产生体积膨胀,补偿混凝土的收缩,从而提高混凝土的抗裂性和密实性。它通过与水泥水化产物反应,生成膨胀性物质,如钙矾石等,在混凝土内部产生一定的膨胀应力。
主要类型
硫铝酸钙类膨胀剂:膨胀性能稳定,早期膨胀速度较快,适用于补偿混凝土的早期收缩。
氧化钙类膨胀剂:膨胀速度快,但需控制掺量,以免引起混凝土过度膨胀。
复合膨胀剂:将不同类型的膨胀剂复合使用,以调节膨胀性能,满足不同工程的需求。
对混凝土性能的影响
有效补偿混凝土的收缩,减少混凝土的裂缝产生,提高混凝土的抗渗性和耐久性。
在一定程度上提高混凝土的强度和抗冲击性能。
膨胀剂的使用需要严格控制掺量和施工工艺,否则可能会导致混凝土膨胀不均匀或产生过大的膨胀应力,影响混凝土的质量。
建筑工程中常用的混凝土外加剂各有其独特的作用和性能特点。减水剂能提高混凝土的流动性和强度;早强剂加速混凝土早期强度发展;缓凝剂延长混凝土凝结时间;引气剂改善混凝土抗冻性和和易性;膨胀剂补偿混凝土收缩。在实际工程中,应根据具体的工程要求、施工条件和混凝土性能特点,合理选择和使用外加剂,以优化混凝土的性能,提高建筑工程的质量和效益。同时,要注意外加剂的掺量和使用方法,避免因外加剂使用不当而对混凝土质量产生不利影响。