混凝土外加剂作用机理
在水泥-水悬浮体系中,水泥浆体中的相界面因具有较高的界面能而导致其不稳定:水泥浆体有自动减小界面、水泥颗粒物相互聚结的趋势。另外,水泥颗粒物相互之间通过引力作用,如范德瓦耳斯力和静电引力或者是化学键和次化学键聚集到一起形成象凝体。因为减水剂多以阴离子表活剂,而表活剂是能明显改变(一般为降低)液体表面张力或二两色表面张力的化学物质,其分子式由极性基团(亲水基团)和非极性基团(增水基团)组成,分为离子型表活剂和非离子型表活剂,在其中离子型表活剂又分为阴离子型表活剂、阳离子型表活剂、两性表活剂。表活剂具有表面吸附作用、分散作用、湿润作用、起泡与消泡作用。水泥浆体中抄入减水剂后,减水剂吸附于水泥颗粒物表面,改变了“水泥水”体系固-液界面的性质(如颗粒物表面电荷分布、空间位阻等),使水泥颗粒物相互之间的作用力发生变化。
不一样的表活剂因其分子式不一样,对水泥水化所造成的影响也不一样。例如:羟基类化合物中的醇类同系物,随着羟基数的增多,它们对水泥的缓凝作用越来越强;羧酸在水泥浆体系中,随着生成不溶性的盐类(如盐),使水泥水化速度减慢,而某些羧酸盐则对水泥水化硬化具有促进作用(如甲酸钙等),同时随着烷基的增大,羧酸及羧酸盐的表面活性作用、憎水作用增强;羟基羧酸、氨基羧酸及其盐类能明显抑制水泥的初期水化,有效地提高新拌混凝土的可塑性和混凝土末期强度;磺酸盐类的阴离子表活剂,易被水泥颗粒物吸附,可对水泥造成分散、缓凝作用。若将两种以上表活剂复合使用,则对水泥的作用效果会更好。
可将常用的化学外加剂按与水泥的相互作用分为3类:
(1)缓凝剂例如蔗糖、羟基羧酸,常用于调节水泥水化速率和凝结时间。
(2)减水剂例如木质素磺酸盐、茶磺酸盐甲醛缩合物、磺化三聚氯胺甲醛缩合物、聚羧酸酸盐等,常用来调节混凝土工作性和用水量。
(3)引气剂常用以改善混凝土抗冻融性能和匀质性。还有某些无机外加剂(例如钙盐、腾酸盐或磷酸盐),有时被用来调节水泥浆的凝结和硬化性能或可塑性保持能力。然而掺用无机外加剂的水泥浆比较特殊,因而无机外加剂难以纳入到一般的分类中去。