浅谈混凝土外加剂

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摘 要：通过对混凝土外加剂的定义及历史回顾，阐述了几种混凝土外加剂的作用机理及未来混凝土外加剂的发展方向。

关键词：混凝土；外加剂；影响分析

随着建筑行业的发展，混凝土外加剂已经成为新型混凝土不可缺少的部分，混凝土外加剂的特点是品种多、掺量少，在改善新拌和硬化混凝土性能中起着重要的作用，又是混凝性的主要技术途径，不同的外加剂可以使混凝土性能获得不同程度的改善和提高。目前，外加剂对混凝土性能的影响研究和应用虽有较大的成果，但仍有许多基础研究、开发和应用技术值得进一步探讨。

1 定义及历史回顾

1.1 定义

根据国际标准化组织ISOTC/SC3对混凝土外加剂的定义如下：混凝土外加剂是在混凝土、砂浆、净浆拌和时或在额外增加的拌合操作中掺加量等于或少于水泥重量5%，而使混凝土的正常性能得以按要求改性的一种产品。

1.2 历史回顾

混凝土外加剂作为产品在混凝土中应用的历史约有60-70年

正式的工业产品始见于1910。到20世纪30年代，美国为提高路面混凝土质量和耐久性而使用了“文沙树脂”。真正的产品是1935年美国的E.W.Sexiptrt研制的以砂浆废液中木质硫酸盐为主要成分的“普浊里”减水剂。1937年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利。1954年制定了第一批混凝土外加剂检验标准。

1962年日本花王石碱公司的服部健一首先研究成果了萘系减水剂，即麦地高效减水剂。1964年前西德又研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的另一类高效减水剂“Meiment”

为满足混凝土多种性能的要求，国外还大力发展兼有多种性能的复合多功能外加剂以及特殊性能的外加剂。

随着混凝土殊性能要求而发展起来的速凝剂、缓凝剂、引气剂、阻锈剂、防水剂、泵送剂、着色剂、脱模剂、养护剂、水化抑制剂等品种日益增加。目前国外总的外加剂品种在500种左右。

正是由于外加剂的特殊作用，引起了各国普遍的重视。尤其是发达国家和资源相对短缺的国家，更是把外加剂作为一种必不可少的保证技术经济效益的手段。

混凝土外加剂使用最普遍的国家有日本、澳大利亚、挪威、美国。这些国家80%以上的混凝土中应用外加剂。而日本、澳大利亚已达100%。

2 几种混凝土外加剂性能的影响分析

2.1 减水剂对混凝土性能的影响分析

作用机理混凝土减水剂的主要成分是表面活性剂，这些表面活性剂都属于阴离子型表面活性剂。混凝土减水剂并不与水泥起化学反应，减水剂对混凝土的作用主要是通过对新拌混凝土的塑化作用，其对新拌混凝土的塑化作用的机理主要表现在以下3个方面：吸附分散作用、润湿作用、作用。由于减水剂所起的吸附分散、润湿和作用，只要使用较少量的水就可以很容易地将混凝土拌和均匀，使新拌混凝土和易性得到明显改善，这就是减水剂对新拌混凝土的塑化、减水机理。

掺加减水剂对混凝土性能的影响分析

1）掺加减水剂对混凝土流动性的影响。混凝土的流动性一般是由坍落度值表示的。在混凝土用水量和水泥用量不变的情况下，掺加减水剂可增大混凝土的坍落度。

2）掺加减水剂对混凝土含气量的影响。绝大部分减水剂掺入混凝土中，会使混凝土的含气量有所增加。

3）掺加减水剂对混凝土泌水率的影响。混凝土中掺入减水剂，尤其是引气型减水剂，在相同和易性条件下，可显著降低混凝土的泌水率，原因是混凝土的水灰比降低，以及混凝土的分散性得到提高。

4）掺加减水剂对混凝土凝结时间的影响。掺加减水剂会延长混凝土的凝结时间，当减水剂超量掺加时，将导致混凝土严重缓凝，甚至发生长时间不凝结现象，并且对混凝土强度产生较大的副作用。

5）对强度的影响。由于减水剂的掺入，可使混凝土在保持相同流动性的情况下，大幅减小水灰比，因而，混凝土内部水泥石的孔隙率减小，孔结构得到改善，强度提高。

6）对弹性模量的影响。在保持相同水泥用量和相同坍落度情况下，掺加减水剂由于可以提高混凝土的强度，因而会增大弹性模量。

7）对碳化和抗钢筋锈蚀性的影响。掺加减水剂，能够减小混凝土水灰比，细化孔径，增加混凝土的抗渗透性，减小碳化速度，提高混凝土的抗钢筋锈蚀性。

2.2 引气剂对混凝土性能的影响分析

作用机理引气剂的作用机理在于：在混凝土搅拌过程中能使其大量包裹微小的气泡，而这些微小的气泡又能稳定地存在于混凝土体内。引气剂的作用机理包括以下方面：界面活性作用、起泡作用、稳泡作用。

引气剂对混凝土性能的影响分析

1）对混凝土和易性的影响。掺加引气剂或引气减水剂在混凝土中引入大量微小且独立的气泡，这种球状气泡能使混凝土的和易性得到较大改善。掺加引气剂或引气减水剂对新拌混凝土和易性的改善主要表现在坍落度增加、泌水离析现象减少等。

2）对混凝土凝结时间的影响。由于引气剂的掺量非常小（0.01%～0.1%），掺加引气剂的混凝土，其凝结时间与不掺的相当，差别不大。

3）对硬化混凝土性能的影响。从减水的结果来讲，混凝土的强度会提高，而从引气的角度来讲，混凝土的强度一般是下降的。

因此，掺加引气剂或引气减水剂后对混凝土强度的影响是两种作用的综合结果。掺加引气剂或引气减水剂的混凝土，其弹性模量比不掺的普遍降低，且降低的幅度大于强度的变化幅度。其原因是由于水泥浆体中大量微小气泡的存在，使浆体的弹性模量降低了。

3 混凝土外加剂的发展方向

3.1 研究开发新型外加剂

过去我国混凝土工程所用混凝土强度等级较低，高等级混凝土的用量较少，目前混凝土向高强高性能混凝土方向发展，要求混凝土具有很好的耐久性，提高混凝土耐久性关键之一是要求提高混凝土的密实性。因此制备高强高性能混凝土要求减水剂的减水率高，并使混凝土具有很好的工作性。

3.2 加强复合外加剂开发研究

复合外加剂是我国外加剂中重要的品种，但我国目前复合技术方面研究不够，一些复合外加剂的掺量大，有些也未能实现某些外加剂的叠加效果。国外的复合外加剂产品很多，但其掺量普遍比我们低，在这方面还是有很多文章可做。

3.3 积极开发矿物外加剂（或称掺合料）

配制高性能混凝土，掺矿物外加剂是一个重要技术措施。随着高性能混凝土的研究和应用，矿物外加剂将会得到广泛的应用。1997年上海磨细矿渣使用达6万吨，这方面应研究各种矿物外加剂性能对高性能混凝土的性能影响，制订矿物外加剂标准。目前制订标准的工作正在进行。

4 结语

总之，由于混凝土外加剂种类繁多，工程技术要求不同，要正确合理地使用好混凝土外加剂。应用混凝土外加剂的总体原则：一是要满足技术需要，二是要有所经济效益，最好是两者兼得，这样才会达到又快又好的建设目的。

参考文献

[1]刘冬梅.混凝土外加剂基础.北京：化学工业出版社，2013.7

[2]熊大玉，王小虹.混凝土外加剂.北京：化学工业出版社，2002.1

[3]施惠生，孙振平，邓恺编著.混凝土外加剂实用技术大全.北京：中国建材工业出版社，2008.1

[4]田培，刘加平，王玲冉千平等编著.混凝土外加剂手册.北京：化学工业出版社，2009.8