重庆大学建筑材料混凝土外加剂考试必背重点

1.外加剂的物理化学基础：

○1外加剂本身并不与水泥起化学反应生成新的水化产物，而只是起表面物理化学作用，大多数都是表面活性剂。

○2表面活性剂的分子构造，一端含有极性基（亲水基），一端含有非极性基 ○3表面活性剂的分类，离子型（阴离子型，阳离子型，两性），非离子型

○4表面活性剂的基本性质：降低表面自由能（吸附表面活性剂可降低表面张力，定向排列是表面活性剂在表面上表现持的另一个特点）；分散作用；润湿作用（表面化合物，改变固体润湿性）；润滑作用（水膜）；电保护作用；起泡作用；加溶作用. 2.不同亲水基团的作用：

○1 羟基：缓凝，随憎水基团的增加，多元醇的表面活性增强，因而对水泥还会塑化，减水的作用

○2羧基：pk?5的有机酸有促凝作用，pk?5的起缓凝作用；碳氢链增大，憎水性增强，可做脱模剂，防水剂

○3 羟基羧酸盐，氨基羧酸：低级羧酸有早强作用，羧基的α—位或β—位上的氢被羟基或氨基所取代，会有缓凝作用

○4 一个极性基团的脂肪族磺酸盐有引气和缓凝作用；一个极性基团的芳香族磺酸盐，碳链到达一定程度具有延缓水泥水化反应的作用，多个极性基团的聚合物磺酸盐，对水泥颗粒有较强的分散作用。

○5 胺类：1,2,3级胺有一定的缓凝作用，4级胺有促凝作用，羟胺有促凝和早强作用 3.ζ-电位：水泥水化初期，C3A首先发生水化反应，水泥粒子带正电，初期 的ζ-电位是正值，随着水化过程的进行C3S开始水化，使带负电的粒子增多，ζ-电位由正变负。石膏的加入提供了SO42—离子，在C3A上形成钙矾石，中和了铝酸盐的正电性，从而加速了熟料粒子正负电型比例的转变速率。 4.水泥分散体系的稳定性：

○1胶粒双电层重叠产生的静电排斥力 ○2粒子的长程范德华力

○3粒子表面的分散介质的分子组成的溶剂化层所产生的非静电斥力 ○4溶胶产生聚沉所需电解质的临界浓度与反粒子价数的6次方成反比 ○5粒子表面生成机械强度高的吸附溶剂化层，构成粒子凝聚的机械助力

5.胶凝材料的掺量：硅灰：5%---10%；粉煤灰：超过25%，影响早期强度， 改善集料的级配，和易性，密实性；矿渣粉：后期强度，流变性质，离析，泌水性，塌落度损失；沸石粉：15%---20%

6. 决定外加剂掺量的因素：外加剂的品种及应用范围；水泥品种，矿物组成， 碱含量，细度和混合材；混凝土组成材料及配合比；外加剂复合方式；施工工艺，施工环境。 7. 掺量确定原则：保证混凝土技术要求的条件下，采用最经济的掺量 8. 外加剂的参入顺序：

○ 1先惨法：粉状，有利于外加剂的分散，减少集料对外加剂吸附量。 ○ 2同惨法：液状，粉状，易操作，降低液相的浓度.

○ 3后惨法：保持混凝土液相中的外加剂浓度不会很快降低。

○ 4分次加入：使外加剂浓度始终保持在一定的水平。对减小塌落度损失效果很好，降低减水剂掺量 高效减水剂和低掺量的外加剂宜选后掺，木钙减水剂，膨胀剂宜选先掺法，缓凝剂，引气剂宜选用同惨法。

9. 早强剂：作用机理：○ 1早强剂对水泥矿物C3A，C4AF形成了能促凝的复杂化合物，为C3S,C2S的水化和结晶提供晶核；

○ 2早强剂同水化产物Ca(OH)2形成络合物，能显著的加速水化反应。 ○ 3早强剂加速了C3A的水化及其产物与石膏反应生成钙矾石的过程； ○ 4形成石膏的过饱和溶液，阻止C3A水化初期产生疏松结构的趋势 ○ 5生成C4AH3水化产物，取代了C3AH6水化产物，因而提高了强度； ○ 6改变了液相PH值，促进硅酸盐水泥的水化； ○ 7加速了水泥组分的溶解，使反应加速；

○ 8在C3S水化物表面上吸附形成的络合物促进了水化反应；

○ 9激发水泥中矿物掺合料的活性，早期发生二次水化反应。 常用品种：CaCl2; NaCl; Na2SO4; CaSO4三乙醇胺 对新拌混凝土的影响：

○ 1早强剂略有减水作用，对混凝土拌合物的粘聚性有所改善； ○ 2惨早强剂的砼其凝结时间稍有提前或无明显变化 早强剂对硬化砼的影响：

早期强度大幅度提高，后期强度不一定；早强剂对早期水化的促进作用，使水泥浆体在初期有较大的水化物表面积，产生一定的膨胀作用，后期的收缩和徐变也会有所增大。掺氯化钙的砼后期容易有干缩；碱集料反应，降低耐久性，Cl—使钢筋锈蚀，降低耐久性，K2SO4，Na2SO4，CaCl2在掺量较大时，早期养护条件不好的情况下，因水分蒸发会在砼的表面产生盐析现象。早强剂适宜在低温，负温下使用：水泥水化硬化速度随温度的影响较大，常温下的水化硬化速度比低温时快的多，早强剂主要是加速水泥早期的水化反应速度，本来常温下水泥水化速度已经够快，自然早强剂的促进作用就不明显了。

10.缓凝剂：调节新拌砼的凝结时间，使砼在较长时间内保持塑性，以便于浇筑，延缓水化散热速率，减少因集中的放热的温度应力造成的结构裂缝，克服高效减水剂的塌落度损失。 缓凝机理：

○ 1.络合理论：羟基羧酸及其盐类缓凝剂，本身是络合物形成剂，加入砼后，马上与熟料中的Ca2+形成络合物，从而抑制了Ca（OH）2晶体的析出。络合物并在水泥颗粒表面形成一层无定形阻隔膜，从而延缓了水泥的水化和晶体析出；

○ 2.吸附理论：具有表面活性剂的有机类缓凝剂能在水泥颗粒---液，水化产物---液相界面吸附，形成吸附膜，改变固体颗粒的表面性质，从而阻碍水泥水化过程

○ 3.沉淀理论：无机盐类缓凝剂能与水泥体系中的金属离子化合形成难溶性沉淀，沉积于水泥水化颗粒表面，阻碍水泥水化的快速发展。

○ 4.控制Ca（OH）2结晶生长理论：具有表面活性的缓凝剂吸附在Ca（OH）2表面，抑制其结晶析出，从而延缓水泥水化。 缓凝剂种类：磷酸盐，硼酸盐，羟基羧酸类，糖类，多元醇及其衍生物。

缓凝剂对新拌砼的影响：延缓砼的初凝，终凝时间；降低水化放热速度；降低塌落度损失 对硬化砼性能的影响：早期强度比未掺的低，7d后强度完全赶上来，而且有所提高，28d后较不掺的有幅度的提高，随缓凝剂掺量的增大，早期强度降低的更多，强度提高所需时间更长；较未掺的砼收缩值略有增大，随缓凝剂掺量增大，收缩值增加；后期强度提高使耐久性变好。

后期强度提高的原因：缓凝剂的掺入使早期水化物的生长变慢，得到了更均匀分布和充分的生长，使水化物搭接的更加完整和密实，一方面提高了砼的后期强度，另一方面有利于抗渗性和抗冻融性的提高，使耐久性变好。

11.引气剂：在砼搅拌过程中，能引入大量的，分布均匀的，稳定的，封闭的，微小气泡，以减小砼拌合物离析泌水，改善和易性，并能显著提高硬化砼抗冻融性能的外加剂。 引气剂的作用原理：

○ 1引气剂属于表面活性剂-----降低表面自由能，使已经形成的气泡稳定存在且不致气泡兼并并增大。也即形成稳定微小的气泡

○ 2引气剂使气泡的周围形成的液膜具有一定的机械强度

○ 3引气剂使气泡周围形成的液膜具有一定的粘度。引气剂的原理并不是由于引气剂自身发生化学反应而产生气泡。在砼搅拌过程中，由于机械作用而使外界环境中引入气泡，引气剂主要作用是细化，稳定气泡。

对新拌砼的影响：○1使新拌砼有更好的和易性和流动性.○2有利于降低离析和泌水○3降低抗压强度的损失 ○ 4对凝结时间无明显影响。 对硬化砼的影响：○ 1降低抗压强度。○2提高砼的抗冻融性能。○3提高抗渗性。○4提高抗腐蚀的能力（硫酸盐侵蚀）。○5提高抗碳化性能。○6增大极限拉应变值。 影响引气量的因素：引气剂的掺量（正）；塌落度（一定范围内正）；粗集料（反）；细集料（正）；粉体材料（反）；温度（反）；水泥化学成分（高碱水泥使引气量增加，质量下降）；搅拌（正，时间长反）；振捣（反）

12.膨胀剂：依靠本身的化学反应或水泥其它成分反应，在水化期产生一定限制膨胀，以补偿混凝土的收缩。

硫铝酸盐系膨胀剂膨胀机理描述：利用其组成中的硫铝酸盐，石膏以及明矾石等与水泥矿物成分或水泥水化产物反应生成钙矾石晶体，导致混凝土体积膨胀。 对新拌砼的影响：流动度降低；塌落度损失增大；泌水率低；凝结时间缩短。

对硬化砼的影响：掺加膨胀剂取代等量水泥对砼强度无明显的不利影响；抗渗性提高（产生大于自身体积的水化产物）；抗冻性提高；碱集料反应增加。

技术要点：掺入时间适当；浇筑后7d—14d必须采用湿养护；不得用于长期环境在80oC以上的工程中（高于80度，钙矾石不能稳定存在）

负面影响：超量会使混凝土和易性变差，碱含量高，析碱，易发生碱集料反应，塌落度损失大，后期强度降低。

13.普通减水剂：在不减少单位用水量得情况下，改善新拌砼的和易性，提高流动度和工作度；在保证相同流动度得情况下，减少单位用水量，提高砼强度；在保持一定强度的情况下，减少单位用水泥量，节约水泥。 分子结构：极性基：吸附在水泥颗粒表面。非极性基：使矿物成分呈疏水性，形成疏水膜层，对极性基的吸附能力产生影响，对外加剂的溶解度起决定性作用。

提高拌合物流动性的作用机理：减水剂是一种表面活性剂：分散作用，润滑作用，润湿作用。 对新拌砼的影响：改善砼的和易性；减少单位用水量；延缓砼的凝结时间；不同程度的推迟水泥水化热峰值出现时间与高度；减少砼的泌水性和沉降，离析；提高砼拌合物的均匀性和稳定性，防止收缩和龟裂。

对硬化砼的影响：提高强度，提高砼抗渗性；提高砼抗冻融能力；不增加钢筋锈蚀；抑制碳化作用。 负面影响：流动性不好，浇筑困难；长时间不凝结；混凝土的耐久性变差；假凝发生。

14.高效减水剂：基本特征：○ 1对水泥有很强的分散作用，能大大提高新拌砼的流动性，或减水率提高。○ 2无缓凝作用，早期强度好。○ 3引气作用小，流动度好。○ 4不含Cl--，对钢筋无锈蚀作用 萘系磺酸盐的合成工艺：磺化（萘，浓硫酸，160o---165o）→水解（120o）→（β—萘磺酸）缩合（甲醛，硫酸，105--110o）→中和（液碱，石灰乳）→ 过滤↓→CaSO4 粉状产品←浓缩50%喷雾干燥 ←→液体产品 高效减水剂的反复加入：密度方面影响不大，但后期收缩有很大的负面影响（一般加一到两次即可，第三次加要慎重，加的量也要控制）如果加泵送剂，强度降低，因为有引气和缓凝作用。

15.阻锈剂：Cl-的锈蚀原理：水泥水化的高碱性（PH≥12.6）使钢筋表面产生一层致密的钝

化膜，而钝化膜只有在高碱性环境中才能稳定存在。当大量Cl－通过混凝土孔隙达到钢筋表面并吸附于局部钝化膜时，便使该处的PH 值迅速降低至4 以下，破坏此处钝化膜。混凝土首先发生的破坏点，使得这些破坏点处露出Fe基体，与完好的钝化膜之间形成的电位差，导致在钢筋表面产生坑蚀。 阳极：Fe2＋＋2Cl－———FeCl2 （可溶物） 扩散过程中：Fe2＋＋2OH-——Fe （OH）2（不溶物） 由此可见，Cl－没有被消耗，会周而复始的起破坏作用。

阻锈剂原理：（Ⅰ）提高钝化膜抵抗氯离子侵蚀的能力； （Ⅱ）在钢筋表面产生一阻障层； （Ⅲ）阻碍氯离子的侵入； （Ⅳ）增大氯离子被固化的程度，即增加结合氯的含量； （Ⅴ）清除进入孔溶液中的氧气；（Ⅵ）阻止氧气的侵入

16.泵送剂 :组成及其作用：○1减水组分：减少拌合物用水量，在保持泵送砼所需流动度条件下，降低水灰比，提高后期强度；○ 2缓凝组分：延长拌合物凝结硬化时间，降低拌合物工作损失速率；○3引气组分：提高拌合物流动性及其工作性保持能力；○4保水组分：增加砼拌合物的粘度，保持在大水灰比，大塌落度下不泌水，不离析。○5矿物超细掺合料：改善级配，防止泌水，离析，增加体积稳定性。

17．外加剂与水泥的相适应性：同一种外加剂对不同品种的水泥，往往表现出不同的应用效果，这一称作外加剂与水泥的相适应性。

○ 1水泥熟料成分：C3A对减水剂的吸附量远高于其它矿物成分，因此水泥熟料中C3A含量越高，其吸附减水剂的数量就越多，而水泥浆体中其它矿物成分吸附减水剂的数量就越少，减水剂的减水增强效果越差.

○ 2水泥中石膏的成分：水泥中使用硬石膏或氟石膏做调凝剂时调到木钙或糖钙减水剂会产生假凝现象，原因是含有还原糖或多元醇的木钙，糖钙减水剂使硬石膏或氟石膏的溶解度大大降低，使SO42-溶出速度降低，造成液相中可溶性硫酸盐不足，不能产生必要数量的钙矾石来抑制水泥的水化程度，使C3A在很短时间内急速水化，生成丰富的水化产物铝酸钙晶体，造成假凝现象

○ 3水泥的碱含量：水泥中的碱都有明显的促凝和早强作用，使减水剂的流动度减小，且流动度损失加快，并加快了水泥凝结和产生早期强度，同时还会使后期强度降低。

○ 4水泥细度与颗粒组成：水泥中3-30μm的颗粒主要起强度增长作用，小于10μm时需水量大，加剧砼的塌落度损失，需水量大的水泥与外加剂适应性差

○ 5水泥中的混合材：掺粉煤灰和矿渣有利于提高水泥的流动性，但减水剂对掺煤矸石混合材的水泥分散效果较差。

○ 6浇筑成型的时间与温度：制成后时间短的水泥，由于粉磨时产生的电荷，颗粒间相互吸附，凝聚的能力较强，因此与减水剂的适应性较差，当水泥温度小于50度时，对减水剂的塑化效果影响不大，二档水泥温度超过70度时，水泥水化速度快，与减水剂的适应性会降低，当水泥温度更高时，可能会造成二水石膏脱水变成半水石膏，使减水剂与水泥的适应性明显变差。

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