表面活性剂分类
按离子类型分类：
如C12H25SO3-+Na+ 如C16H33NH3++Cl-
如CH3CH(NH2)COOH
表面活性剂基本功能
• 润湿：提高液体的润湿能力 • 分散：增加粒子间静电斥力 • 乳化：一种液体以微小液滴或液晶形式均匀分散 到另一
种不相混溶的液体介质中形成稳定的多相分散体系
（3）蒸养混凝土
（4）高强高性能混凝土
管桩
仍是目前市场用量最大的产品，应用技术成熟。
高性能减水剂
聚羧酸系高性能减水剂（PCA/PC)
大减水 低收缩 优良保坍 有害离子含量低 分子可调
高性能减水剂
聚羧酸系高性能减水剂的分子模型
cement surface
高性能减水剂
基本性能对比引气剂含气量对新拌 Nhomakorabea能的影响
能够提高流动性 降低混凝土泌水，避免离析
含气量对硬化性能的影响
优质引气剂可以提高混凝土抗渗性能 在一定的含气量范围，混凝土强度有一定的降低 大幅度提高混凝土的抗冻融性能 提高混凝土抗碳化能力 降低混凝土的弹性模量 干缩稍有增加
调节凝结时间、硬化性能外加剂
无机盐类早强剂
常用产品：
氯盐 硫酸盐 硝酸盐及亚硝酸盐 碳酸盐
其中最常用的就是氯盐和硫酸盐。
氯盐早强剂
CaCl2作用机理 CaCl2 与水泥中的C3A作用，生成不溶性水化
氯铝酸钙，并与C3S水化析出的氢氧化钙作用，生成 氧氯化钙，有利于水泥石结构形成，同时降低液相 中碱度，加速C3S水化反应，提高早期强度。
减少单方水泥用量； 缩小构筑物尺寸。
混凝土中不可 缺少的第五组 分。
混凝土外加剂主要执行标准
GB 8076-2008 《混凝土外加剂》 JG/T 223-2007《聚羧酸高性能减水剂》 GB 8075-2005 《混凝土外加剂定义、分类、命名
与术语》 GB 8077-2012 《混凝土外加剂匀质性试验方法》
能与C3A迅速反应生成水化硫铝酸钙，形成早期骨 架，由于上述反应，溶液中氢氧化钙浓度降低，加速 C3S水化反应，提高早期强度。
Na2SO4 + Ca(OH)2+2H2O CaSO4·2H2O+C3A+10H2O
CaSO4·2H2O+2NaOH C3A·CaSO4·12H2O
硫酸盐早强剂
硫酸盐产品性能特点
适用范围： 高温施工混凝土、大体积混凝土、商品混凝土等。
糖类缓凝剂
注意事项
在低温时缓凝明显，需要根据气温及时调整掺量 有研究表明：高掺量蔗糖可引起促凝，这是因为糖加速了
水泥中铝酸盐的水化，并抑制石膏的作用。（极少发生） 还原糖和多元醇会大大降低硬石膏、氟石膏、半水石膏在
水中的溶解度导致水泥假凝，要注意不同水泥的适应性。
高性能减水剂
应用范围
高流态 高保坍 高强、超高强混凝土
上海环球金融中心 （世界第三高楼）
引气剂
定义：
在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封 闭的微小气泡的外加剂。
品种：
➢ 松香类引气剂 ➢ 皂苷类引气剂 ➢ 其他类型引气剂
应用范围：
广泛应用于具有抗冻要求的混凝土和高性能混凝土中。
普通减水剂应用范围
应用范围
（1）普通混凝土 （2）大体积混凝土 （3）大坝混凝土 （4）水工混凝土 （5）泵送混凝土等
主要用于配制强度等级不大 于C30的混凝土，可用于现浇混 凝土，钢筋混凝土及预应力混凝 土，但是由于普通减水剂具有一 定的引气、缓凝作用，不宜单独 使用于蒸养混凝土。
大体积混凝土 碾压混凝土
主要品种
缓凝剂 早强剂 速凝剂
缓凝剂
定义：能够延长混凝土或砂浆初、终凝时间的外加剂。
主要品种
糖类及碳水化合物 羟基羧酸及其盐类 多元醇及其衍生物 弱无机酸及其盐类 有机磷酸盐类 木质素磺酸盐、腐殖酸盐
缓凝剂作用机理
1. 吸附理论 缓凝剂在未水化水泥颗粒吸附或在已水化相上吸附形
产品性能特点
减水率：18%～25%，甚至更高； 引气：几乎不引气，掺量高时含气量增加； 缓凝：无缓凝； 强度：早期强度高，28d强度提高20~40％； 坍损：采用超掺法，或混凝土浇筑前添加效果较
好；与缓凝剂复配是减小坍损的经典方法。
萘系高效减水剂
应用范围：
（1）流态混凝土
（2）泵送混凝土
高效减水剂
主要品种
1. 萘系高效减水剂（使用量最广，减水率较高） 2.蒽系高效减水剂（用量少，价格便宜） 3.三聚氰胺系高效减水剂（减水增强效果好，价格较高） 4.氨基磺酸盐系高效减水剂（减水率高，保坍较好） 5.脂肪族高效减水剂（减水率较高，保坍一般）
萘系高效减水剂分子结构
萘系粉剂
萘系水剂
萘系高效减水剂
下列情况下禁用
预应力混凝土 相对湿度大于80%，露天及经常淋雨、受水流冲刷的结构 大体积混凝土 直接接触酸碱或其他侵蚀介质的结构 处于60℃以上结构，需要经常蒸养的钢筋混凝土预制件 有外观质量要求的混凝土 薄壁结构 骨料具有活性的混凝土结构
硫酸盐早强剂
硫酸盐早强剂作用机理
减水剂性能评价指标
减水率
抗压强度比
主要评价指标
收缩率比
含气量
凝结时间差
泌水率比
1h经时变化量（坍落度）
减水剂性能评价指标
减水率
定义：坍落度基本相同时，基准混凝土和受检混凝 土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。
减水剂性能评价指标
抗压强度比
定义：掺外加剂混凝土与基准混凝土同龄期抗压 强度的比值。
早强作用明显，后期强度会有下降 不导致钢筋锈蚀 与矿物掺合料同时使用时，早强作用优于普通水泥混凝土 提高抗硫酸盐侵蚀性能 增加混凝土收缩
GB 50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》
二、 表面活性剂基本知识
表面活性剂定义
➢ 定义
一种显著降低液体表面张力或二相间界面张 力的物质。
➢ 基本作用
降低分散体系中两相界面的界面自由能，提 高分散体系的稳定性。
➢ 分子构造
极性基团 ——原子团 非极性基团——长碳链
疏水基（亲油基） 亲水基
混凝土外加剂
沙建芳
2013.08.01
思考题
❖ 在夏季高温季节，搅拌站商品混凝土经约1.5h 的车程运输用于浇注隧道混凝土，需使用哪些外 加剂？ ❖现需浇注东北地区一海工桥梁桩基混凝土，如 何合理使用外加剂以提高混凝土耐久性？
纲要
❖ 混凝土外加剂定义与分类 ❖ 表面活性剂基本知识 ❖ 常用外加剂介绍 ❖ 特种外加剂介绍 ❖ 外加剂应用注意事项
• 增溶：使不溶或微溶于水的有机化合物溶解度显著增大 • 起泡 • 消泡
减水剂作用机理
吸附分散 润湿 润滑
减水作用机理——（1）吸附分散
（1）吸附分散（静电效应）: 减水剂的疏水基团定向吸附在水泥质点表面，水泥表面上
带相同电荷，在静电斥力作用下絮凝结构解体，游离水释放。
减水剂作用机理——（2）润湿
➢ 普通减水剂（第一代）
在混凝土坍落度基本相同的条件下，能够减少拌和用 水量的外加剂。（WR≥8%）
➢ 高效减水剂（第二代）
在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌 合用水量的外加剂。 （WR≥14%）
➢ 高性能减水剂（第三代）
比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、 较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。 （WR≥25%）
粉煤灰
矿粉
外加剂定义
狭义：一般是指掺量不大于水泥质量5％（特殊情况 除外）的化学外加剂 。
广义： 化学外加剂和矿物外加剂
混凝土外加剂的分类
分类（按主要功能划分）
改善流变性能: 减水剂、泵送剂，增稠剂 调节凝结时间、硬化性能: 速凝剂、缓凝剂、早
强剂、促凝剂 改善耐久性: 引气剂、防水剂、阻锈剂 改善其它性能: 膨胀剂、防冻剂、着色剂、减缩
普通硅酸盐水泥缓凝效果依次为，糖类>羟基羧 酸类>木钙类
缓凝剂对硬化混凝土早期有所降低，后期有增加， 收缩轻微增加。
超长缓凝时对混凝土早期、后期强度均有影响， 须提高设计标号。
超掺可能导致永久性不凝。
早强剂
定义：可加速混凝土早期强度发展的外加剂。
主要品种：
无机盐类早强剂 有机物类早强剂 复合早强剂
一、 混凝土外加剂定义与分类
外加剂定义
外加剂定义（GB/T 8075－2005） 一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善
新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料。
矿物外加剂（GB/T 18736-2002 ） 矿物外加剂是在混凝土搅拌过程中加入的、具有一定细度
和活性的用于改善新拌和硬化混凝土性能（特别是耐久性 能）的某些矿物类产品。
表面活性剂在固体表面的 吸附，或是生成表面化合物，都
能改变固体的润湿性。
减水剂作用机理——（3）润滑
水泥
润滑
减水剂极性亲水基团与氢键缔合，在水泥颗粒表面形成溶剂 化水膜，减小摩擦，起到润滑作用。
表面活性剂分子量与性能关系
三、 常用外加剂介绍
常用外加剂
常用外加剂
减水剂 引气剂 缓凝剂 早强剂
减水剂定义
木质素磺酸盐
糖钙
0.1%~0.3%
0.1%~0.3%
8%~14% 增加2~5%
5%~8% 增加1~2%
延长2~4h 减小泌水
延长3~10h 减小泌水
105~120%
100~110%
1. 遇硬石膏做调凝剂的水泥，可能产生假凝； 2. 超掺时严重缓凝，可能不凝；