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混凝土外加劑的歷史與發展

編輯:甘肅宇鴻建材有限公司時間:2019-08-05

混凝士外加劑

       混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌之前或拌制過程中加人的、用以改善混凝土性能的材料,包括化學類外加劑和礦物類外加劑,化學類外加劑的摻量般小于5%,礦物類外加劑(磨細礦渣、磨細粉煤灰等)則以改善混凝士的耐久性能為主要目的。目前人們通常所指的混凝土外加劑就是化學類外加劑。混凝土外加劑的特點是品種多、摻量小、在改善新拌和硬化混凝土性能中起著重要的作用,外加劑的研究和應用促進了混凝土施工新技術和新品種混凝土的發展。比如高性能混凝土,混凝士達到高性能的最重要的技術途徑是使用優質的高效減水劑和礦物外加劑。前者能降低混凝土的水灰比,增大坍落度和控制坍落度損失,賦予混凝土高密實度和優異施工性能;后者能填充膠凝材料的孔隙,參與膠凝材料的水化,改善混凝土的界面結構,提高混凝土的密實性,強度和耐久性。

混凝土外加劑的歷史與發展

       混凝土外加劑作為產品在混凝土中應用的歷史大約有一百年。但古代,人們已在建筑用膠凝材料中使用糯米汁、動物血等物質作為添加劑。正式的工業產品始見于1910年,到30年代在美國開發北美洲時,混凝土路面由于嚴寒氣候的除冰而很快受到破壞,為提高路面混凝土質量而使用了“文沙樹脂”來提高混凝土的耐久性。1935年美國 MasterBuilderl的E.W. Scxiptrt研究制造成功以紙漿廢液中木質磺酸鹽為主要成分的“普濁里”( Pozzolitn)減水劑。40年代中期開發出了羥基羧酸鹽類減水劑。50年代使用的絕大多數是普通減水劑,1954年制定了第一批混凝土外加劑檢驗標準。進人了20世紀60年代以后是混凝土外加劑發展最具歷史意義的時期。當時由于要求混凝土具有更高的強度和更大的流動度,而普通減水劑如木質磺酸鹽及文沙樹脂等引氣劑已不能滿足要求。1962年日本花王石堿公司的服部健一首先研制成功了萘系減水劑,即麥地高效減水劑。1964年前西德又研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛樹脂為主要成分的另一類高效減水劑“ Mement”(梅爾門特)。這類減水劑減水15%以上,并且不引氣,適于配制高強大流動度混凝土,很快得到各國的公認。這種減水劑在美國叫做Highragewater redncing agent(高度減

水),英國、澳大利亞、加拿大等國稱為 Superplastic-zer(超塑化劑)和Fluifier(流化劑)。隨后前蘇聯建工部托拉斯伏爾加河岸地區建設總局又制造出一種新超塑化劑“ Anuaccah由含硫酸鹽的丙烯酸鹽廢料加工而成。這種塑化劑能夠生產復雜結構的密筋構

件,與未摻塑化劑的混凝土相比,能夠用較低標號的水泥獲得高強混凝士;新拌混凝土可以作長距離運輸。在混凝土中摻入超塑化劑,保證拌合物不分層能把振動時間縮短1/2~1/3或者不用振動;混凝土拌合物的流動度可提高5倍,而不降低強度;抗滲性可提高2~3個標號;減少拌合用水量,保證拌合物和易性,混凝土強度可提高1~2個等級膨脹劑是一類摻量較大的外加劑在20世紀60年代中期首先由日本開發應用,日本的河野俊夫研制成功了石灰系膨脹劑。膨脹劑和膨脹水泥都有可以配制成補償收縮混凝土和自應力混凝土,本首創的混凝土膨脹劑,給膨脹一自應力混凝土的廣泛應用帶來了生機,它的使用靈活、方便,與用膨脹水泥相

比,成本大大下降。近年來美國為解決大體積混凝土冷縮裂縫問題,在普通水泥中摻人MgO,它產生的膨脹率能符合大體積混凝土補償冷縮的要求。歐洲日本的一些專利還提出用鐵屑和催氧劑等摻人普通混凝土中,通過Fe203水化生成Fe(OH)3,可使混凝土體積產生膨脹,這種膨脹只適于在澆注機械底座和地腳螺栓時應用。前蘇聯的研究成果則是利用含鋁礦渣、含鋁酸鈣的工

業廢渣、硫酸鹽熟籵和煅燒明礬石等經磨細混合成為明磯石系膨脹劑。

         近年來又開發了以低級乙醇的氧化物為主要成分的非離子型有機減縮劑。它將水泥凝膠毛細孔中間隙水的表面張力降低,由于毛細管張力,使凝膠的收縮減小。使用減縮劑后,混凝土的千縮可以減小40%。隨著混凝土中特殊性能要求而發展起來的速凝劑、緩凝劑、引氣劑(發氣劑)、阻銹劑、防水劑、泵送劑、著色劑、脫模劑、養護劑、水化抑制劑等品種日益增加。目前國內外總的外加劑品種在500種左右。我國大規模硏制、開發和使用外加劑是在解放后,大致可分成4個階段。

       20世紀50年代初期到60年代中期為發展的起步階段。最早由重工業部和水利部研究采用松香類引氣劑和加氣水泥,使用于塘沽新港及佛子嶺水庫。50年代還廣泛地使用了氯化鈣早強劑。鐵道部硏究院對紙漿廢液進行了大量的研究,提出了亞硫酸鹽紙漿廢液、蘆葦漿廢液及其石灰沉淀制劑等外加劑的加工和應用。其后又提出了用制糖工業的廢液經加工后制成糖鈣緩凝減水劑。但到了60年代初由于外加劑使用中的一些技術問題沒有很好解決而阻礙了進一步的發展。如氯化鈣引起的鋼筋銹蝕問題由于引氣劑質量而引起的混凝土強度損失,木鈣摻量過大而引起的嚴重緩凝等問題。

      由20世紀70年代中期至80年代中期為第二個階段。我國出現了一個大量研究生產外加劑,特別是減水劑的高潮。如由中國建科院、北京建科所、治金部建筑研究院等組成了木鈣研究推廣協作組,鑒定推廣了木鈣減水劑。1978年由冶金部和武漢化工所共同研究和鑒定了萘系減水劑FDN等。兒乎國外常用的類型我國也都相繼研制成功,雖然質量上還有一定差距。

      20世紀80年代到90年代中期為第個階段。這一時期的特點為以標準化為中心規范了外加劑的質量,推動了外加劑的應用技術發展。由于外加劑品種發展很快,為了規范生產和使用,必須要有相應的標準。這一階段共制訂了14種外加劑的8個國家標準和1個技術規范使生產外加劑有章可循,有了統一的質量評定和比較標準

     20世紀90年代至今為第四個階段。混凝土外加劑在這一階段走向高科技領域的時代,隨著90年代高性能混凝土(HPC)的出現和發展,對外加劑提出了更高要求,復合型外加劑、新的更高性能外加劑是發展方向。


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