土木工程材料课件第5章 混凝土 第一部分.ppt

第5章混凝土 概述一、混凝土的定义由胶凝材料、粗骨料、细骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物，经一定的时间硬化而成的人造石材。二、混凝土的分类（一）按胶凝材料分 （二）按干表观密度分 （三）按生产工艺和施工方法分 （四）按用途分 （五）按掺合料分（六）按抗压强度分 普通混凝土的优点：（1）原材料丰富，造价低廉，可就地取材；（2）可根据混凝土的用途来配制不同性质的混凝土；（3）凝结前有良好的可塑性，可利用模板浇灌成任何形状及尺寸的构件或结构物；（4）与钢筋有较高的握裹力，混凝土与钢筋的线膨胀系数基本相同，两者复合后能较好的共同工作。 普通混凝土的缺点：（1）抗拉强度低，一般为抗压强度的十分之一到二十分之一，易产生裂缝，受拉易产生脆性破坏；（2）自重大，比强度小，不利于建筑物向高层、大跨度方向发展；（3）耐久性不够，硬化慢，生产周期长。 砂子水泥浆石子第一节普通混凝土组成材料普通混凝土的四种基本组成材料：一、水泥二、砂子三、石子四、水 1、品种根据工程特点、所处环境条件及施工条件，进行合理选择(P64)。2、强度等级水泥强度等级的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上高强度等级的水泥配制高强度等级的混凝土。根据经验，水泥强度等级宜为混凝土强度等级的1.3倍-1.7倍。一、水泥 表5-1水泥强度等级可配制的混凝土强度等级水泥强度等级宜配制的混凝土强度等级32.5C10、C15、C20、C2542.5C30、C35、C40、C4552.5C40、C45、C50、C60、≥C6062.5≥C60 (一)定义:粒径在0.15~4.75mm之间的岩石颗粒。细骨料主要采用天然砂和人工砂。细骨料天然砂人工砂河砂海砂和山砂机制砂混合砂湖砂二、细骨料 GB/T14684-2001根据砂的技术要求，将砂分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。天然砂由天然岩石经自然条件作用而形成。（1）河砂和湖砂：长期受流水和波浪冲洗，颗粒较圆，比较洁净，且分布较广，为一般工程用砂。（2）海砂：受海流冲刷，颗粒圆滑，比较洁净且粒度整齐，但混有贝壳及盐类有害杂质，配制钢筋混凝土时应控制氯离子含量不应大于0.06%；预应力混凝土，则不宜采用海砂。（3）山砂：从山谷或旧河床采运得到，颗粒多带棱角，表面粗糙，含泥量和有机杂质较多，使用时应加以限制。 机制砂：天然岩石轧碎而成，颗粒富有棱角，洁净，当片状颗粒和细粉含量大，成本高，只有在缺乏天然砂时才常使用。混合砂：由机制砂和天然砂混合而成，性能取决于原料砂质量及其配制情况。 Ⅰ类砂宜用于配制强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类砂宜用于配制强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类砂宜用于配制强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。 砂子技术性能含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量含泥量、石粉含量和泥块含量有害物质含量表观密度、堆积密度、空隙率坚固性粗细程度和颗粒级配碱的含量 1）含泥量、石粉含量和泥块含量含泥量：天然砂中粒径小于75μm的颗粒含量。石粉含量：人工砂中粒径小于75μm的颗粒含量。泥块含量：砂中原粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。 表5-2天然砂含泥量和泥块含量（GB/T14684-2001）项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥块含量（按质量计，%）0＜1.0＜2.0 泥、石粉和泥块对混凝土是有害的。泥会包裹在砂子表面，隔断了水泥石与砂子之间的粘结，影响混凝土的强度。含泥量过多，会降低混凝土强度和耐久性，并增加混凝土的干缩。石粉会增大混凝土拌合物需水量，影响混凝土和易性，降低混凝土强度。 2）有害物质砂中的有害物质包括云母、轻物质（表观密度小于2000千克/m³的物质）、硫化物及硫酸盐、氯盐等。（1）云母是表面光滑的小薄片，会降低混凝土拌合物和易性，也会降低混凝土的强度和耐久性。（2）硫化物及硫酸盐主要有硫铁矿（FeS2）和石膏（CaSO4）等杂物。会与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成钙矾石，引起膨胀开裂。 （3）有机物主要来自于动植物的腐殖质、腐殖土、泥煤和废机油等，会延缓水泥的水化，降低混凝土的强度，尤其是早期强度。（4）CL离子是强氧化剂，会导致钢筋混凝土中的钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后体积膨胀和受力面积减小，从而引起混凝土开裂。 项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类云母(按质量计)(%，小于）1.02.02.0轻物质(按质量计)(%，小于）1.01.01.0有机物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸盐(SO3质量计)（%）0.50.50.5氯化物(以氯离子质量计)(%，小于)0.010.020.06砂中有害物质含量（GB/T14684—2001）比色法：以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量的方法。 3）碱-骨料反应碱-骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。当对砂的碱活性有怀疑时或用于重要工程的砂，须进行碱活性检验。经碱-骨料反应试验后，由砂制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象，在规定的试验龄期膨胀率应小于0.1%。 4）砂的粗细程度及颗粒级配在混凝土中，砂子表面由水泥浆包裹，砂子之间的空隙由水泥浆填充。为节约水泥，提高混凝土密实度和强度，应尽可能减小砂子的总表面积，同时减少砂子的空隙率。 （1）砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合在一起后的平均粗细程度。当混凝土拌合物和易性要求一定时，粗砂较细砂的水泥用量为省。砂子过粗，易使混凝土拌合物产生离析、泌水等现象。故混凝土用砂不宜过细，也不宜过粗。 （2）砂的颗粒级配是指粒径大小不同的砂粒的搭配情况。粒径相同的砂粒堆积在一起，会产生很大的空隙率，当两种粒径的砂搭配到一起，空隙率就减小了。因此要想减小砂粒间的空隙，必须将大小不同的颗粒搭配使用。 （3）筛分析试验——评定砂的粗细程度和颗粒级配用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。筛分析的方法，是用一套孔径（净尺寸）为4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15㎜的标准筛，将500g的干砂试样由粗到细依次过筛，然后称得各筛余留在各个筛上的砂的重量，并计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率Ａi（各个筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和）。 150μm300μm600μm1.18mm2.36mm4.75mm9.50mm计算出各筛上的分计筛余百分率ai及累计筛余百分率Ａi 筛孔尺寸分计筛余（%）累计筛余（%）4.75mma1A1=a12.36mma2A2=a1+a21.18mma3A3=a1+a2+a30.60mma4A4=a1+a2+a3+a40.30mma5A5=a1+a2+a3+a4+a50.15mma6A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6表5-5分计筛余量个累计筛余的关系 砂的粗细程度由细度模数表示：细度模数的计算Mx为3.7~3.1为粗砂，3.0~2.3为中砂，2.2~1.6为细砂。Mx=1.5~0.7为特细砂；Mx＜0.7为特粉砂。 砂的细度模数不能反映砂的级配优劣。细度模数相同的砂，其级配可以很不相同。因此在配置混凝土时，必须同时考虑砂的级配和细度模数。GB/T14648-2001规定，根据600μm筛孔的累计筛余，把Mx在3.7~1.6之间的常用砂的颗粒级配分为三个级配区： 表5-6建筑用砂颗粒级配筛孔尺寸I区II区III区9.50mm0004.75mm10-010-010-02.36mm35-525-015-01.18mm65-3550-1025-00.60mm85-7170-4140-160.30mm95-8092-7085-550.15mm100-90100-90100-90注：累计筛余（%） 砂的筛分曲线 判定砂级配是否合格的方法：（1）各筛上的累计筛余百分率原则上应完全处于表5-6所规定的任何一个级配区；（2）允许有少量超出，俺超出总量应小于5%；（3）4.75mm和600μm筛号上不允许有任何超出；（4）Ⅰ区人工砂中150μm筛孔累计筛余可放宽到100~85，Ⅱ区人工砂中150μm筛孔累计筛余可放宽到100~80，Ⅲ区人工砂中150μm筛孔累计筛余可放宽到100~75。 配置混凝土时宜优先选用2区砂。当采用1区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性。当采用3区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土的强度。 例5-1．某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配。 5）坚固性砂的坚固性是指砂在气候、环境或其他物理因素作用下抵抗破碎的能力。天然砂的坚固性根据砂在硫酸钠溶液中经五次浸泡循环后质量损失的大小来判定。BG/T14684-2001规定，Ⅰ类和Ⅱ类砂浸泡试验后质量损失小于8%，Ⅲ类砂浸泡试验后的质量损失小于10%。人工砂采用压碎指标法进行检验。BG/T14684-2001规定，Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类砂单级最大压碎指标分别小于20%、25%和30%。 坚固性指标(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类质量损失（%，小于）8810压碎指标(GB/T14684—2001)项目指标Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类单级最大压碎指标(%，小于)202530 6）表观密度、堆积密度、空隙率表观密度、堆积密度、空隙率应符合如下规定：表观密度大于2500kg/m3，松散堆积密度大于1350kg/m3，空隙率小于47%。 根据国家标准《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）的规定，粒径在4.75mm~90mm之间的骨料称为粗骨料。建设部行业标准《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ53-1992）将粒径5mm~100mm之间的骨料称为粗骨料。三、粗骨料 1、粗骨料种类及其特性（1）粗骨料有卵石和碎石两类；卵石是天然岩石经自然条件作用而成，表面光滑，有机杂质含量较多，与水泥石胶结能力差；碎石是天然岩石破碎、筛分而成，也可将大卵石扎碎、筛分而成，表面粗糙，较洁净，与水泥石粘结牢固。相同条件下，卵石混凝土强度较碎石混凝土低，在单位用水量相同的情况下，卵石混凝土的流动性较碎石混凝土大。 （2）按粒径尺寸分为连续粒级和单粒级两种规格；连续级配是石子粒级呈连续性，即颗粒由小到大，每级石子占一定比例。用连续级配的骨料配制的混凝土混合料，和易性较好，不易发生离析现象。连续级配是工程上最常用的级配。 间断级配也称单粒级级配。间断级配是人为地剔除骨料中某些粒级颗粒，从而使骨料级配不连续，大骨料空隙由小几倍的小粒径颗粒填充，以降低石子的空隙率。由间断级配制成的混凝土，可以节约水泥。由于其颗粒粒径相差较大，混凝土混合物容易产生离析现象，导致施工困难。单粒级不宜单独配置混凝土，主要用于组合连续级配或间断级配。 （3）按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类；Ⅰ类粗骨料宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类粗骨料宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类粗骨料宜用于强度等级小于C30的混凝土。 2、粗骨料的技术要求含泥量和泥块含量有害杂质含量碱-骨料反应最大粒径和颗粒级配颗粒形状强度坚固性 1）含泥量和泥块含量表5-7粗骨料含泥量和泥块含量（GB/T14685-2001）项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类含泥量（按质量计，%）＜0.5＜1.0＜1.5泥块含量（按质量计，%）0＜0.5＜0.7 2）有害物质含量、针片状颗粒含量、坚固性应符合GB/T14685-2001的规定，见下表： 3）颗粒级配和最大粒径为节约水泥用量，提高混凝土密实度和强度，混凝土粗骨料总表面积应尽可能减少，空隙率应尽可能降低。对于贫混凝土（1m³混凝土水泥用量≤170kg），大粒径骨料是有利的，对于结构常用混凝土，骨料粒径大于40mm，并无多大好处，甚至可能造成混凝土的强度下降。 根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002规定：混凝土粗骨料最大粒径不得超过截面最小尺寸的1/4，且不得大于钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，骨料最大粒径不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。 粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。级配试验采用筛分法测定，即用2.36、4.75、9.50、16.0、19.0、26.5、31.5、37.5、53.0、75.0、90.0等十二种孔径的方孔筛进行筛分。然后将累计筛余百分率结果与表5-3对照，来判断试件级配是否合格。 4）强度粗骨料的强度采用岩石立方体强度或粒状石子的压碎指标来表示。(1)岩石抗压强度:将母岩制成50mm×50mm×50mm的立方体试件或Ф50mm×50mm的圆柱体试件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，测得其在饱和水状态下的抗压强度值。碎石强度一般是在混凝土强度等级大于或等于C60时才检验，如有怀疑时也可进行抗压强度检验。 (2)压碎指标值:压碎指标是将一定重量气干状态下9.5～19ｍｍ的石子装入标准桶内，在试验机上均匀施加荷载到200ｋＮ，卸荷后称取试样质量G0，再用孔径为2.36ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量G1，用下式计算压碎指标：压碎指标值越小，骨料的强度越高。碎石强度可用抗压强度和压碎指标值表示，卵石强度只用压碎指标值表示。 项目Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类碎石压碎指标，＜102030卵石压碎指标，＜121616表5-10粗骨料压碎指标（%）（GB/T14685-2001） 5）表观密度、堆积密度、空隙率GB/T14685-2001规定，粗骨料的表观密度大于2500kg/m³，松散堆积密度大于1350kg/m³，空隙率小于47%. 混凝土拌和及养护用水应不影响混凝土的凝结硬化，无损于混凝土强度发展及耐久性，不加快钢筋锈蚀，不引起预应力混凝土脆断，不污染混凝土表面。根据《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-1989）规定，混凝土用水中物质含量限值如表5-11所示：四、水 项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土pH值＞4＞4＞4不溶物mg/L＜2000＜2000＜5000可溶物mg/L＜2000＜5000＜10000氯化物(Cl)mg/L＜500＜1200＜3500硫酸盐(SO4)mg/L＜600＜2700＜2700硫化物(S2)＜100——表5-11混凝土用水中的物质含量限值 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不大于水泥重量的5%。注：不包括生产水泥时加入的混合材料、石膏和助磨剂，也不同于在混凝土拌制时掺入的掺合料。五、外加剂 国家标准GB8075—87中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类：(1)改善混凝土拌合物和易性的外加剂，其中包括普通减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。(3)改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂和泵送剂等。 （一）减水剂减水剂是指能保持混凝土的和易性不变，而显著减少其拌和用水量的外加剂。1、减水剂的减水及其作用减水剂多属于表面活性剂，它的分子结构是由亲水基团和憎水基团组成，当两种物质接触时（如水－水泥，水一油，水一气），表面活性剂的亲水基团指向水，憎水基团朝向水泥颗粒（油或气）。减水剂能提高混凝土拌合物和易性及混凝土强度的原因，是由于其表面活性物质间的吸附一分散作用，及其润滑、湿润作用所致。 2、减水剂的作用机理及效果水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子引力的作用，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使10％～30％的拌合水（游离水）被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。当加入适量减水剂后，减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性。 阴离子表面活性剂类减水剂，其亲水基团极性很强，易与水分子以氢键形式结合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜（图5.5），这层水是很好的润滑剂，有利于水泥颗粒的滑动，从而使混凝土流动性进一步提高。减水剂还能使水泥更好地被水湿润，也有利于和易性的改善。图5.5减水剂的作用示意图 水泥浆结构1—水泥颗粒；2—游离水(a)未掺减水剂时的水泥浆体中絮状结构；(b)掺减水剂的水泥浆结构 掺减水剂的混凝土与未掺减水剂基准混凝土相比，具有如下效果：①在拌合物用水量不变时，混凝土流动性显著增大，混凝土拌合物坍落度可增大100~200mm。②在保持坍落度和水泥用量不变的条件下，可减少用水量5%~30%，强度可提高5%~25%，特别是早期强度会显著提高。③保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量5%~25%。 3、常用的减水剂1）按化学成分分为：木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸系；2）根据减水效果分：普通减水剂、高效减水剂；3）根据对凝结时间的影响分：标准型、早强型、缓凝型；4）是否在混凝土中引入空气：引气型和非引气型；5）根据外形：粉体型和液体型。 （1）木质素系减水剂木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）之分，其中以木钙使用最多，并简称Ｍ剂，它属于阴离子表面活性剂。Ｍ剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。Ｍ剂因原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前应用十分普遍。Ｍ剂为普通减水剂，其适宜掺量为0.2～0.3％，减水率10％左右。Ｍ剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝１～３ｈ。 （2）萘系减水剂萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，为棕色粉末，其主要成分为β一萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。这类减水剂品种很多，目前我国生产的主要有ＮＮＯ、ＮＦ、ＦＤＮ、ＵＮＦ、MF、ＡＦ等。萘系减水剂适宜掺量为0.2％～0.75％，可减水10％～20％，或提高坍落度100～150mm，或提高强度20％～30％。适用于日最低气温０℃以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。 （3）水溶性树脂类减水剂此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。我国产品有ＳＭ树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。ＳＭ减水率达20％～27％。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d强度提高一倍以上，７ｄ强度即可达空白混凝土２８d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。 （4）糖蜜类减水剂糖蜜类减水剂为普通减水剂，它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等，糊状有糖蜜。糖蜜减水剂适宜掺量为0.2％～0.3％，减水率10％左右，适用于大体积混凝土和夏季施工的混凝土。一般工程使用时，要与早强剂复合使用。 能提高混凝土早期强度并对后期强度无明显影响的外加剂称为早强剂。常用的早强剂主要有氯盐类、硫酸盐类、有机胺类及复合类。1.氯盐类早强剂氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等。其中以氯化钙应用最广，是最早使用的早强剂。（二）早强剂 氯化钙的早强作用主要是因为它能与Ｃ3Ａ和Ｃa（ＯＨ）2反应，生成不溶性复盐水化氯铝酸钙和氧氯化钙，增加水泥浆体中固相比例，提高早期强度；同时液相中Ca（OH)2浓度降低，也使C3S、C2S加速水化，使早期强度提高。氯化钙的适宜掺量为0.5％～1％。氯化钙早强效果显著，能使混凝土1ｄ强度提高70％～140％，3ｄ强度提高50％～100％。氯化钙早强剂因其能产生氯离子，易促使钢筋产生锈蚀，故施工中必须严格控制掺量。我国规范中规定：在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的１％；在无筋混凝土中掺量不得超过３％。 2.硫酸盐类早强剂包括硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠。硫酸盐的早强作用主要是与水泥的水化产物Ca(OH)2反应，生成高分散性的化学石膏，它与Ｃ３Ａ的化学反应比外掺石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫铝酸钙，增加固相体积，提高早期结构的密实度，同时也会加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期强度。硫酸钠的适宜掺量为0.5％～2％，常以复合使用效果更佳。使用时应防止引起碱集料反应。 3.三乙醇胺三乙醇胺是一种非离子型表面活性剂，它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过程中起着“催化作用”，与其他早强剂复合效果更好。一般掺量为水泥重量的0.02%~0.05%，能使水泥的凝结时间延缓1~3h，早期强度提高50%左右，28d强度不变或略有提高。早强剂在低温和负温条件下它能够降低冰点，使拌合物中的水分不会很快结冰，使水泥继续水化，达到抵抗冰体膨胀的临界强度，多用于冬期施工和抢修工程。 引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡（直径10μm~100μm）的外加剂。　　引气剂也是表面活性剂，其憎水基团朝向气泡，亲水基团吸附一层水膜，由于引气剂离子对液膜的保护作用，使气泡不易破裂。（三）引气剂 引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.01～0.1mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性，混凝土的强度和弹性模量有所降低。常用的引气剂有松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇磺酸盐类等。适宜掺量为水泥质量的0.005～0.01%左右。适用于港口、土工、地下防水混凝土等工程。 （四）缓凝剂缓凝剂是指能延长混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期硬化的外加剂。由于缓凝剂在水泥及其水化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。缓凝剂同时还具有减水、增强、降低水化热等功能。常用的缓凝剂及缓凝减水剂有糖类；羟基羧酸及其盐类，如柠檬酸，酒石酸钾钠等。 （五）速凝剂速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。掺入混凝土后，能使掺在水泥中的石膏丧失缓凝作用。速凝剂的掺量为2.5％～４％，可使混凝土在３min内初凝，7～10min终凝，一天后强度提高300％，28天后强度下降20％～30％。速凝剂主要用于喷射混凝土。（六）膨胀剂能使混凝土产生补偿性收缩或者微膨胀的外加剂称为膨胀剂。常用品种为明矾石膨胀剂，掺量为10％～15％，可以改善抗裂性。 能降低混凝土水中的冰点，使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂称为防冻剂。特点：在负温度条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂，一般防冻剂除能降低冰点外，还有促凝、早强、减水等作用，所以多为复合防冻剂。目前国产防冻剂适用于0~-15℃气温下施工混凝土，更低温度时应采取预热法、暖棚法施工。（七）防冻剂 常见的防冻剂主要有：（1）亚硝酸钠及亚硝酸钙具有降低冰点、早强、阻锈等作用。（2）氯化钠及氯化钙具有降低冰点作用，但对钢筋有锈蚀。（3）尿素、碳酸钾等。 能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂，主要包括以下四类：1）无机化合物类：氯化铁、硅灰粉末、锆化合物等。2）有机化合物类：脂肪酸及其盐类、有机硅表面活性剂、石蜡、地沥青、橡胶和水溶性树脂乳液。3）混合物类：无机类混合物、有机类混合物、无机与有机类混合物。4）复合类：上述各类与引气剂、减水剂、调凝剂等外加剂复合的复合型防水剂。（八）防水剂 防水剂可用于工业与民用建筑的屋面、地下室、隧道、港道、给排水池、水泵站等有防水抗渗要求的混凝土工程。 能改善混凝土泵送性能的外加剂，一般由减水剂、缓凝剂、引气剂等单独使用或复合使用而成。适用于工业与民用建筑及其他构筑物的泵送施工的混凝土、滑膜施工、水下灌注桩混凝土等工程，特别适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层建筑等工程。（九）泵送剂 混凝土掺合料是指在混凝土搅拌前或在搅拌过程中，与混凝土其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废料，掺量一般大于水泥重量的5%，其目的是为了改善混凝土的性能、调节混凝土强度等级和节约水泥用量等。主要有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细自然煤矸石一起其他工业废渣。粉煤灰是目前用量最大、使用范围最广的掺合料。六、掺合料 1、粉煤灰从火力发电厂的烟气中收集而得到。1）分类按收集方法：静电收尘灰、机械收尘灰。按排放方式：湿排灰、干排灰。按CaO含量：高钙灰（CaO含量大于10%）、低钙灰（CaO含量小于10%）。我国绝大多数电厂排放的粉煤灰为低钙灰；湿排灰活性略低于干排灰。 2）化学成分粉煤灰的化学成分主要有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等。我国火力发电厂粉煤灰的化学成分范围如表所示：化学成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2O及K2O烧失量含量范围（%）40~6017~352~151~100.5~20.1~20.5~41~26表5-19我国火力发电厂粉煤灰的化学成分范围 3）粉煤灰的利用我国是粉煤灰产生大国，年排放量在1.6亿吨以上，其资源化技术主要有以下七个方面：①作混凝土和砂浆的掺合料；②作水泥的混合材料或生产原料；③烧制普通砖和粉煤灰陶粒；④生产硅酸盐制品，如粉煤灰加气混凝土、空心或粉煤灰空心砌块等；⑤用于筑路和回填；⑥农田改造；⑦制作功能材料，如保温材料、耐火材料、塑料及橡胶填料、防水材料等。 项目技术要求ⅠⅡⅢ细度(0.045mm方孔筛余)F类粉煤灰C类粉煤灰≤12≤25≤45需水量比≤95≤105≤115烧失量≤5≤8≤15含水量≤1三氧化硫含量≤3游离氧化钙F类粉煤灰≤1.0；C类粉煤灰≤4.0安定性雷氏夹沸煮后增加距离(mm)C类粉煤灰≤5.0表5-20用于混凝土中粉煤灰技术要求（GB/T1596-2005） 粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，掺入混凝土中可产生以下三种效应，总称为”粉煤灰效应”。(1)活性效应粉煤灰中所含的SiO2和Al2O3具有化学活性，在水泥水化产生的Ca(OH)2和水泥中所掺石膏的激发下，能水化生产水化硅酸钙和水化铝酸钙等产物，可作为胶凝材料的一部分起增强作用。(2)形态效应粉煤灰颗粒绝大多数为玻璃微珠，在混凝土拌合物中起“滚珠轴承”的作用，能减小内摩阻力，使掺有粉煤灰的混凝土拌合物比基准混凝土流动性好，便于施工，具有减水作用。 (3)微骨料效应粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆中，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大了混凝土的密实度。粉煤灰掺入混凝土中，可以改善混凝土拌合物的和易性、可泵性和可塑性，能降低混凝土的水化热，使混凝土的弹性模量提高，提高混凝土抗化学侵蚀性、抗渗、抑制碱-骨料反应等耐久性。粉煤灰取代混凝土中部分水泥后，早期强度有所降低，但后期强度可以赶上甚至超过未掺加粉煤灰的混凝土。 4）粉煤灰的活性激发粉煤灰活性激发途径有物理活化、化学活化、水热活化和复合活化四种。①物理活化：通过机械方法破坏粉煤灰表层玻璃体结构和改变其粒度分布，从而提高粉煤灰活性的一种方法（磨细）。②化学活化：通过化学激发剂来激发粉煤灰活性的方法；常用的激发剂有碱性激发剂（Ca(OH)2、NaOH、KOH、Na2SiO3等）、硫酸盐激发剂（CaSO4.2H2O、CaSO4、CaSO4.1/2H2O和Na2SO4）和氯盐激发剂（CaCl2、NaCl）。 ③水热活化：直接水热活化和预先水热活化两种。直接水热活化：将成型后的制品直接置于温度大于30℃湿热条件下养护，以提高粉煤灰水化能力；预先水热活化：预先将粉煤灰在激发剂作用下，采用蒸汽养护或经过一定龄期的湿养护，使之水化至一定程度，再对水化产物进行热处理，制备出具有水硬特性胶凝材料的一种活化方法。④复合活化：将两种或者两种以上活化方法进行复合的方法，包括化学物理活化和化学物理水热活化两种。 2、硅灰硅灰是由生产硅铁、硅钢或其他硅金属时，高纯度石英和煤在电弧炉中还原所得到的以无定形SiO2为主要成分的球状玻璃体颗粒粉尘。无定形SiO2含量在90%以上。化学成分：SiO2：85%~92%；Fe2O3：2%~3%；MgO：1%~2%；Al2O3:0.5%~1%；CaO：0.2%~0.5%硅灰颗粒极细，平均粒径为0.1μm~0.2μm，比表面积20000~25000㎡/kg，密度为2.2g/cm³，堆积密度250~300kg/m³。 硅灰活性极高，火山灰活性指标高达110%，硅灰取代水泥后，可改善混凝土拌合物的和易性，降低水化热，提高混凝土抗化学侵蚀性、抗冻、抗渗、抑制碱-骨料反应，且效果比粉煤灰好的很多，同时，可提高混凝土的早期强度。硅灰需水量比为134%左右，若掺量过大，将会使水泥浆变得十分粘稠，在土建工程中，硅灰取代水泥的用量常为5%~15%，且必须同时掺入高效减水剂。 3、磨细矿渣粉磨细矿渣粉是将粒化高炉矿渣经磨细而成的粉状掺合料。主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3，三者总量占90%以上，活性较粉煤灰高，掺量较粉煤灰大。磨细矿渣粉可以等量取代水泥，大幅度提高混凝土强度，耐久性和降低水化热。根据《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T18046-2000）规定，矿渣粉根据28d活性指数（%）为S105、S95、S75三个级别，相应技术要求见表5-21所示。 级别密度（g/cm³）比表面积（㎡/kg）活性指数(%)流动度比(%)含水量(%)三氧化硫(%)氯离子(%)烧失量(%)7d28dS105≥2.8≥35095105≥85＜1.0＜4.0＜0.02＜3.0S957595≥90S755575≥95表5-21矿渣技术要求 4、沸石粉沸石粉是由沸石岩经粉磨加工制成的含水化硅铝酸盐为主的矿物火山灰质活性掺合材料。主要化学成分为SiO2占60%~70%，Al2O3占10%~30%，可溶硅占5%~12%，可溶铝占6%~9%。沸石粉本身没有水化能力，在水泥中碱性物质激发下才显现活性。沸石粉技术要求：细度为0.080mm方孔筛余≤7%；吸氨值≥100mg/100g，密度2.2~2.4g/cm³；堆积密度700~800kg/m³，火山灰试验合格：SO3≤3%，水泥胶砂28d强度比不得低于62%。 沸石粉掺入混凝土中，可取代10%~20%的水泥，改善混凝土拌合物的粘聚性，减少泌水，宜用于泵送混凝土，可减少混凝土离析及堵泵。沸石粉应用于轻骨料混凝土，可较大改善轻骨料混凝土拌合物的粘聚性，减少轻骨料的上浮。 5、其他掺合料1）磨细自然煤矸石粉自然煤矸石粉是由煤矿洗煤过程中排出的矸石，经自燃而成的。具备一定的火山灰活性。2）浮石粉、火山渣粉浮石粉和火山渣粉均是火山喷出的轻质多孔岩石经磨细而得的掺合料。《用于水泥中的火山灰质混合材料》（GB/T2847-1996）规定，浮石粉和火山渣粉的烧失量小于或等于10%，火山灰试验合格，SO3含量小于或等于3%，水泥胶砂28d强度比不得低于62%。