混凝土外加劑科學與技術

《混凝土外加劑科學與技術》是化學工業出版社於2023年出版的書籍，作者是（加）皮埃爾-克勞德·艾特辛（Pierre-Claude Aitcin）、 （瑞士）羅伯特·弗拉特（Robert J.Flatt） 主編

基本介紹

• 中文名：混凝土外加劑科學與技術
• 作者：皮埃爾-克勞德·艾特辛、羅伯特·弗拉特
• 出版社：化學工業出版社
• ISBN：9787122390691

圖書介紹

語種：漢文

開本：16

出版時間：2023-01-01

裝幀：精

頁數：455

內容簡介

本書探討了如何更好地理解混凝土外加劑，以及如何更好地使用它們。通過理論闡述和套用實踐，系統介紹了普通矽酸鹽水泥、水硬性膠凝材料以及化學外加劑。 全書分為五篇。分別是矽酸鹽水泥與混凝土的基礎知識；外加劑化學與物理背景知識，幫助讀者更好地理解什麼是化學外加劑，通過何種機理改善新拌以及硬化混凝土的性能；不同類型的外加劑及其相關性能和套用；兩種必須使用外加劑的特種混凝土，自密實混凝土和超高性能混凝土；對外加劑的展望。 本書可供從事混凝土外加劑生產、研發和套用的人員參考使用。

目錄

0混凝土外加劑發展的歷史背景001

0.1早期發展001

0.2外加劑科學的發展002

0.3外加劑的使用003

0.4合成分子和聚合物的使用003

0.5複雜的人造術語003

0.6外加劑的分類005

0.7水泥顆粒分散作用的重要性006

參考文獻009

第一篇矽酸鹽水泥與混凝土基礎

01水灰比和水膠比的重要性012

1.1引言012

1.2水灰比的內在含義013

1.3複合水泥漿體的水灰比和水膠比014

1.3.1含有輔助性膠凝材料的複合水泥015

1.3.2含有填料的複合水泥016

1.3.3w/c和w/b的相對重要性017

1.4如何降低水灰比和水膠比017

1.5結論018

參考文獻019

02水泥的水化現象020

2.1引言020

2.2勒夏特列（Le Chatelier）實驗020

2.3Powers對水泥水化的研究021

2.3.1w/c為0.42的水泥漿體水化反應021

2.3.2w/c為0.36的水泥漿體在水中養護的水化022

2.3.3w/c為0.60的水泥漿體在水中養護的水化022

2.3.4w/c為0.3的水泥漿體的水化反應023

2.4低水灰比混凝土的養護024

2.4.1收縮的不同方式024

2.4.2根據w/c養護混凝土024

2.5結論025

參考文獻026

03矽酸鹽水泥027

3.1引言027

3.2矽酸鹽水泥熟料的礦物組成028

3.3熟料的製備030

3.4矽酸鹽水泥的化學成分032

3.5矽酸鹽水泥的粉磨034

3.5.1水泥顆粒形態的影響034

3.5.2為什麼在粉磨矽酸鹽水泥時添加硫酸鈣？035

3.6矽酸鹽水泥的水化036

3.7熟石灰（氫氧化鈣）039

3.8目前水泥驗收標準039

3.9水化反應的副作用040

3.10總結040

附錄3.1鋁酸三鈣041

附錄3.2鈣礬石044

參考文獻045

04輔助性膠凝材料和複合水泥047

4.1引言047

4.2結晶態和玻璃態048

4.3高爐礦渣050

4.4粉煤灰053

4.5矽灰055

4.6煅燒黏土057

4.7天然火山灰057

4.8其他輔助性膠凝材料058

4.9填料061

4.10磨細玻璃061

4.11複合水泥062

4.12結論062

參考文獻062

05水及其對混凝土性能的影響064

5.1引言064

5.2水在混凝土中的重要作用064

5.3水對混凝土流變性的影響065

5.4水和水泥水化066

5.5水和收縮066

5.5.1總則066

5.5.2如何消除塑性收縮的風險068

5.5.3如何緩解自收縮068

5.5.4如何提供內部水源069

5.5.5如何消除乾縮070

5.6水與鹼/骨料反應070

5.7某些特殊領域水的套用070

5.7.1海水070

5.7.2預拌操作中產生的廢水070

5.8結論071

參考文獻071

06混凝土中引入的空氣：流變性和抗凍性074

6.1引言074

6.2殘留氣泡與引入氣泡074

6.3引氣的作用075

6.3.1引氣對新拌混凝土工作性的影響075

6.3.2引氣對裂紋擴展的影響076

6.3.3引氣對混凝土吸水率和滲透率的影響076

6.3.4容納膨脹性水化產物076

6.3.5引氣對抗凍融循環的影響077

6.4泵送對含氣量和間距係數的影響078

6.5複合水泥中的引氣079

6.6結論079

參考文獻080

07混凝土流變性：認識化學外加劑的基礎081

7.1引言081

7.2流變學的定義082

7.2.1剪下層流082

7.2.2剪下應力083

7.2.3剪下速率083

7.2.4流動曲線084

7.3不同的流變行為084

7.3.1牛頓流體084

7.3.2賓漢姆流體085

7.3.3具有屈服應力的剪下變稀和剪下增稠流體086

7.4懸浮液的微觀力學行為086

7.4.1屈服應力087

7.4.2黏度087

7.4.3觸變性088

7.4.4混凝土：一種黏彈塑性材料089

7.4.5泌水與離析090

7.5影響混凝土流變性的因素091

7.5.1總則091

7.5.2加工能量對混凝土流變性的影響091

7.5.3固相濃度對黏度和屈服應力的影響091

7.5.4水泥漿體/骨料比和砂漿/骨料比對混凝土流變性的影響092

7.5.5漿體成分的影響093

7.5.6含氣量對混凝土流變性的影響095

7.6混凝土的觸變性095

7.6.1觸變性對混凝土施工的影響095

7.6.2量化觸變性的實驗方法095

7.7結論098

參考文獻099

08水泥水化機理104

8.1引言104

8.2C3A的水化104

8.3阿利特的水化106

8.3.1阿利特水化化學和水化階段106

8.3.2階段0和階段Ⅰ：初始溶解106

8.3.3階段Ⅱ：誘導期108

8.3.4階段Ⅲ：加速期109

8.4普通矽酸鹽水泥的水化111

8.4.1水泥水化階段111

8.4.2矽酸鹽鋁酸鹽硫酸鹽平衡112

8.5結論113

參考文獻114

第二篇外加劑化學與工作機制

09化學外加劑的化學性質120

9.1引言120

9.2減水劑和超塑化劑120

9.2.1簡介120

9.2.2天然聚合物121

9.2.3線形合成聚合物124

9.2.4梳形共聚物129

9.3緩凝劑135

9.3.1簡介135

9.3.2碳水化合物136

9.4調黏劑138

9.4.1簡介138

9.4.2天然聚合物139

9.4.3半合成聚合物139

9.4.4合成聚合物142

9.4.5無機粉體142

9.5引氣劑142

9.5.1簡介142

9.5.2表面活性劑的通性143

9.5.3引氣混合物的來源145

9.5.4陰離子表面活性劑146

9.5.5陽離子表面活性劑149

9.5.6兩性表面活性劑150

9.5.7非離子表面活性劑151

9.6減縮劑153

9.6.1簡介153

9.6.2SRA的歷史和工作機制153

9.6.3用作SRA的表面活性劑的通性和概述153

9.6.4SRA中使用的化合物的類別155

9.7結論160

參考文獻160

10化學外加劑的吸附170

10.1引言170

10.2吸附和流動度171

10.2.1初始流動度171

10.2.2流動度保持171

10.3吸附等溫線171

10.3.1吸附基礎現象學171

10.3.2簡單吸附等溫模型172

10.3.3超塑化劑吸附等溫線的線性區173

10.3.4水泥基體系吸附的具體問題175

10.4分子結構與吸附175

10.4.1通性175

10.4.2超塑化劑的吸附176

10.4.3表面活性劑在固液界面的吸附178

10.5表面與溶液之間的動態交換180

10.5.1吸附的可逆性180

10.5.2競爭吸附181

10.6消耗（無效吸附）182

10.6.1沉澱182

10.6.2有機鋁酸鹽182

10.6.3比表面積的變化184

10.6.4黏土礦物吸附184

10.7表面活性劑在氣液界面的吸附185

10.7.1表面活性劑吸附和形成膠束的驅動力185

10.7.2表面活性劑在氣液界面的吸附186

10.8吸附測試的實驗問題187

10.8.1懸浮液製備187

10.8.2液相分離189

10.8.3提取後的液相穩定190

10.8.4液相分析190

10.8.5利用zeta電位間接測定吸附量191

10.8.6比表面積的測試191

10.9結論192

參考文獻192

11減水劑與超塑化劑的作用機理200

11.1引言200

11.2色散力200

11.3靜電力201

11.4DLVO理論204

11.5空間位阻力208

11.6超塑化劑的作用209

11.6.1靜電斥力作用209

11.6.2空間位阻作用210

11.6.3聚羧酸分子結構的具體作用212

11.7結論214

參考文獻215

12化學外加劑對水泥水化的影響218

12.1引言218

12.2緩凝機理220

12.2.1溶液中鈣離子的絡合220

12.2.2抑制無水礦相的溶解220

12.2.3抑制水化產物成核和生長221

12.2.4擾動矽酸鹽鋁酸鹽硫酸鹽平衡223

12.3超塑化劑的緩凝作用225

12.3.1PCE超塑化劑分子結構的作用225

12.3.2化學組成的作用226

12.4糖的緩凝作用227

12.4.1綜述227

12.4.2研究概況227

12.4.3分子結構的作用228

12.4.4絡合和穩定性的作用231

12.4.5吸附的作用232

12.4.6其他問題233

12.5結論234

參考文獻234

13減縮劑的作用機理240

13.1引言240

13.2膠凝體系收縮的基本原理241

13.2.1毛細管壓力理論241

13.2.2分離壓理論242

13.2.3收縮的熱力學框架243

13.3SRA對乾縮的影響244

13.3.1巨觀變化245

13.3.2減縮的作用機理247

13.4SRA對乾燥收縮的摻量回響248

13.5結論249

參考文獻250

14鋼筋混凝土的阻銹劑253

14.1引言253

14.2混凝土中鋼筋的鏽蝕機理254

14.2.1初始階段254

14.2.2擴散階段256

14.3混凝土中鋼筋的阻銹劑256

14.3.1機理257

14.3.2摻入阻銹劑的實驗室研究257

14.3.3有機阻銹劑混合物的作用262

14.4阻銹劑的臨界評價263

14.4.1阻銹劑測試263

14.4.2濃度依賴性263

14.4.3阻銹劑作用的測量和控制264

14.5結論264

參考文獻264

第三篇外加劑技術

15商業產品配方270

15.1引言270

15.2性能目標270

15.2.1坍落度保持271

15.2.2環境條件271

15.2.3凝結和硬化控制271

15.2.4消泡劑272

15.2.5輔助表面活性劑和水溶性化合物272

15.2.6抗菌劑272

15.3成本問題273

15.4結論273

參考文獻274

16超塑化劑276

16.1引言276

16.2超塑化劑的套用基礎276

16.2.1超塑化劑的主要類型276

16.2.2超塑化劑分散的實際效用277

16.2.3膠凝體系中超塑化劑的流變試驗277

16.3超塑化劑對流變性的影響279

16.3.1屈服應力279

16.3.2塑性黏度281

16.3.3剪下增稠281

16.3.4拌合方案的重要性282

16.3.5流動性保持282

16.3.6延遲流化283

16.4意外或不期望行為284

16.4.1基本情況284

16.4.2標準實驗不足以鑑別不相容性284

16.4.3混凝土中水泥/超塑化劑的魯棒性285

16.4.4水泥組分的作用285

16.4.5超塑化劑的作用288

16.4.6與其他外加劑的相互作用290

16.5結論291

參考文獻291

17引氣劑297

17.1引言297

17.2引氣機理297

17.3氣泡網路的主要特徵298

17.4氣泡網路的形成299

17.4.1配方參數的影響300

17.4.2拌合工藝參數的影響303

17.5氣泡網路的穩定性304

17.5.1新拌混凝土運輸的影響304

17.5.2振搗和泵送的影響304

17.6結論305

參考文獻305

18緩凝劑308

18.1引言308

18.2冷卻混凝土以延緩凝結308

18.3緩凝劑的使用310

18.3.1用於延緩混凝土凝結的不同化學品310

18.3.2北美不同的緩凝劑標準化310

18.3.3糖作為緩凝劑310

18.3.4摻量311

18.4添加時間312

18.5一些過度緩凝的案例312

18.5.1拆模後預製板開裂312

18.5.2一個特別勤奮的集裝卡車司機313

18.5.3緩凝劑的意外過量313

18.5.4海上平台的重力基座滑模施工314

18.6結論315

參考文獻315

19速凝劑316

19.1引言316

19.2加速混凝土硬化的方法316

19.2.1使用高強度水泥316

19.2.2降低w/c或w/b317

19.2.3加熱混凝土317

19.2.4隔熱措施317

19.2.5使用速凝劑318

19.3不同類型的速凝劑318

19.4CaCl2速凝劑318

19.4.1作用機理319

19.4.2添加方式320

19.4.3CaCl2使用規則320

19.5噴射混凝土速凝劑320

19.6結論321

參考文獻322

20調黏劑323

20.1引言323

20.2調黏劑的性能323

20.2.1調黏劑的作用機理323

20.2.2調黏劑對膠凝體系流變性的影響324

20.2.3超塑化劑存在下調黏劑的性能325

20.3保水劑的作用機理328

20.4調黏劑聚合物對水泥水化的影響331

20.5調黏劑用於自密實混凝土配製334

20.6結論335

參考文獻335

21防凍劑338

21.1引言338

21.2北美冬季混凝土的澆築338

21.3防凍劑338

21.4加拿大北部高壓輸電線路的建設339

21.5亞硝酸鈣在納尼西維克的套用339

21.6結論342

參考文獻342

22膨脹劑343

22.1引言343

22.2原理343

22.3膨脹機制345

22.3.1因鈣礬石的形成而膨脹345

22.3.2因氫氧化鈣的形成而膨脹346

22.4自由膨脹和限制膨脹的測量347

22.4.1自由膨脹347

22.4.2限制膨脹347

22.5影響膨脹的因素349

22.5.1膨脹劑摻量349

22.5.2養護條件349

22.5.3溫度350

22.5.4試驗方法：限制膨脹與自由膨脹351

22.6摻加膨脹劑的混凝土的現場套用352

22.6.1橋面352

22.6.2地面平板353

22.6.3黏結混凝土的覆蓋層353

22.7結論353

參考文獻354

23減縮劑355

23.1引言355

23.2用作減縮劑的主要分子355

23.3典型摻量356

23.4減縮劑使用的實驗室研究356

23.4.1自收縮356

23.4.2乾燥收縮357

23.4.3減縮劑與膨脹劑結合使用359

23.4.4減縮劑對含氣量的影響359

23.4.5抗凍融性360

23.5現場套用362

23.6結論363

參考文獻363

24阻銹劑365

24.1引言365

24.2氯離子對鋼筋的影響366

24.3加強鋼筋的防腐保護367

24.3.1採用低水灰比或水膠比混凝土367

24.3.2陰極保護367

24.3.3阻銹劑367

24.4減緩鋼筋的鏽蝕368

24.4.1環氧塗覆鋼筋368

24.4.2不鏽鋼鋼筋368

24.4.3鍍鋅鋼筋369

24.5消除鋼筋鏽蝕369

24.6結論371

參考文獻371

25養護劑373

25.1引言373

25.2根據水灰比養護混凝土373

25.3水灰比大於規定臨界值0.42的混凝土養護374

25.4水灰比小於規定臨界值0.42的混凝土養護374

25.4.1外養護374

25.4.2內養護375

25.4.3養護混凝土柱375

25.5在現場實施適當的養護措施375

25.6結論375

參考文獻376

第四篇特種混凝土

26自密實混凝土378

26.1引言378

26.2自密實混凝土配比378

26.3品質控制381

26.4新拌性能383

26.4.1塑性收縮383

26.4.2泵送383

26.5硬化特性383

26.6案例研究383

26.6.1日本大阪Senboku液化天然氣二號接收站383

26.6.2舍布魯克大學結構實驗室反力牆385

26.7向承包商銷售自密實混凝土385

26.8結論386

參考文獻387

27超高性能混凝土389

27.1引言389

27.2超高性能混凝土的實現要素390

27.2.1增加超高性能混凝土的勻質性390

27.2.2增加堆積密度391

27.2.3通過熱處理改善微觀結構391

27.2.4提高超高強度混凝土的韌性391

27.2.5提高不同粉末的堆積密度391

27.2.6用硬質夾雜物增強水泥漿體393

27.3如何製備超高性能混凝土393

27.3.1用於製備UHSC的水泥特性393

27.3.2超塑化劑的選擇393

27.4舍布魯克步行腳踏車道的建設394

27.4.1設計394

27.4.2建造395

27.5測試建築物的結構性能398

27.6長期性能398

27.7超高性能混凝土的最新套用399

27.7.1東京羽田機場的擴建399

27.7.2馬賽市的地中海文明博物館402

27.7.3巴黎路易威登基金會大樓402

27.8結論404

參考文獻404

第五篇總結與展望

28混凝土外加劑的結論和展望408

28.1混凝土中的外加劑——烹飪中的調味品408

28.2混凝土的優劣409

28.3環境挑戰409

28.4化學外加劑科學409

參考文獻410

附錄1有用的公式和一些套用411

附錄2實驗統計設計426

附錄3混凝土質量的統計評估437

附錄4術語和定義451

致謝454