特別策劃：如何正確選擇和科學使用外加劑?

特別策劃：如何正確選擇和科學使用外加劑?

編者按：1987 年我國首次頒布了 GB 8076-87 《混凝土外加劑質量標準》，在以后的若干年里, 我國又陸續頒布了一系列外加劑標準。現在，我國商品混凝土生產中幾乎 100 % 使用了外加劑，它已成為混凝土材料不可缺少的組成部分，成為水泥混凝土的第五組分。但由于混凝土外加劑種類繁多，化學性能復雜，又加之工程應用類型眾多，施工環境多變，原材料規格各異，如何正確選擇和科學使用外加劑，一直是廣大工程建設者研究和探索的課題。本期我們誠邀相關專業技術人員對此話題展開討論。

高國成（威海冠宏商品混凝土有限公司，總工程師）

混凝土外加劑是一種在混凝土攪拌前或者攪拌過程中加入的、用以改善新拌混凝土或者硬化混凝土性能的化學材料。常用的混凝土外加劑很多，包括減水劑、緩凝劑、早強劑、引氣劑、速凝劑、防水劑、阻銹劑和其中幾項復合起來的產品，比如泵送劑等。按照功能劃分為四大類：一是改善混凝土拌合物和流變性能的外加劑；二是調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑；三是改善混凝土耐久性能的外加劑；四是改善混凝土其他性能的外加劑。對于商品混凝土攪拌站來說最常用的就是復配復合而成泵送劑。由于產品的復合性，給使用者帶來了很多使用誤區和使用問題，如何正確選擇和科學使用泵送劑，結合實際使用分析如下：

1　泵送劑的組分

常用的泵送劑組分一般以減水率為主復配緩凝劑、引氣劑、保水劑、增稠劑等的復合產品。首先，作為使用者，至少應該讓外加劑復配廠提供相關復配的組分表和大概比例，同時知道各種組分在混凝土里面起到的作用。比如說，常復配在泵送劑里面緩凝劑——葡萄糖酸鈉在混凝土中不光起到緩凝的作用，還可以適當提高減水率和延長坍落度損失。再比如引氣劑的引入可以改善混凝土的抗凍性，提高耐久性，增加混凝土的流動性，但是引氣過多會嚴重影響混凝土的強度。還比如外加劑廠為了增加混凝土不出現離析泌水現象，會在混凝土中加入糊精的增稠組分，可以提高混凝土的粘聚性，但是摻量過多會造成流動性嚴重下降，降低混凝土的強度。只有把握好泵送劑各個組分在混凝土中的作用，才是正確使用泵送劑的第一步。

2　泵送劑的復配認識

為什么要復配？就是因為外加劑在混凝土中只能起到單方面的作用，不能完完全全滿足混凝土的強度、耐久性、和易性、施工性等復雜需求，這就要求外加劑采用復配各種外加劑在一起來共同工作滿足在混凝土使用中的要求。復配的原則就是 1+1≥2 或者 1+1≤1，就是說復配在一起的產品優點發揮大于單個組分工作的作用；帶來的弊病復配在一起能相對減少。取其各自的精華，去其各自的糟粕。這也是外加劑復配廠技術復配的原則。但是作為使用者，也要知道各個產品復配在一起在混凝土中帶來的問題，如果某種材料發生突變，會造成外加劑某種組分不能滿足時，如何應對和解決。

3　泵送劑的相容性

在混凝土中，如何評價泵送劑效果？就是通過泵送劑與其他原材料共同工作中是否能達到預期效果。若能達到預期改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能的，其相容性良好，反之，其復配的泵送劑相容性差。所以在實際使用外加劑或者更換外加劑，必須要結合實際材料、配合比、施工條件等各方面因素，進行外加劑在混凝土中的相容性試配試驗工作。

4　材料突變外加劑使用

任何產品生產和控制都會波動。如果突然出現材料波動，泵送劑調整是否達到預期目標？在混凝土生產過程中，混凝土質量出現問題最多的，無論是直接的還是間接的，都與泵送劑有關。就是因為它本身復配的復雜性和產品本身的屬性決定的。比如說，混凝土突然出現離析、泌水、氣泡過多等不正常現象，經過查找原因，是因為泵送劑與膠凝材料突然出現適應性不良。在滿足水膠比不變情況下，減少外加劑的摻量，混凝土和易性得以改善。再如，突然出現坍落度損失過大，在滿足混凝土質量的要求下，增加外加劑摻量等等。再如，復配廠復配的緩凝太多，由于溫度突然下降，造成混凝土凝結時間過長。也可以通過調整外加劑用量和調整配合比其他組分予以解決。同樣泵送劑在使用過程中不是一成不變的，因為其他材料發生變化，可以通過調整外加劑摻量和調整混凝土配合比予以解決實際產品突變問題。

高前前（威海市齊德新型建材有限公司，工程師）

0　前言

隨著外加劑技術的不斷進步和發展，預拌混凝土基本上已經離不開外加劑的使用了。雖然外加劑在預拌混凝土里面摻加量不超過 5%，是混凝土里面用量最少的一種混凝土原材料，但是在混凝土里面的作用確實非常強大。攪拌站使用的外加劑，就是所謂的泵送劑，是一個由減水劑、引氣劑、緩凝劑、增稠劑等組合而成的復合產品，里面的化學成分相對復雜。尤其是泵送劑與膠凝材料的適應性關系尤其重要。在實際預拌混凝土工程中，因為外加劑的使用不當造成的工程事故也比比皆是。混凝土出機離析、泌水、扒底、和易性差、緩凝等問題，都是因為我們對外加劑這種產品本身的性質了解不夠，沒有把握住它的特點，只有掌握了它本身的特性，我們才能避其害而取其利。筆者根據目前攪拌站常用的泵送劑類型從技術管理角度進行淺析。

1　目前泵送劑使用現狀

根據目前預拌混凝土常用使用的泵送劑大致可以三類：萘磺酸甲醛縮合物高效減水劑簡稱萘系高效減水劑，脂肪族系高效減水劑，和聚羧酸系高性能減水劑三大類。目前在中小城市使用最多的還是萘系和脂肪類，而在大城市，如北京、上海、深圳使用聚羧酸的多一些。從外加劑的發展歷程上看，萘系和脂肪族都屬第二代混凝土外加劑產品，由于比第一代木糖、木鈣類的使用效果好得多，尤其是減水率比第一代提高了了 2 倍以上，所以一直被推崇至今。而聚羧酸是一種新型環高分散高減水劑，被稱為第三代外加劑，早在 30年前日本混凝土大部分市場都在使用。而目前這種外加劑在國內生產的工藝一個不是很成熟，推廣力度不夠大，另外一些相應的規范又很少，很多攪拌站技術人員望而生卻。而在高鐵、橋梁工程中，一些規范規定必須使用聚羧酸外加劑進行生產混凝土。在一些重點工程如核電、大壩工程廣泛使用。而在商品混凝土中的推廣使用速度卻是很緩慢的，通過這些年發展，聚羧酸也逐漸向中小城市發展蔓延，相信聚羧酸產品在不久的將來將會占領整個預拌混凝土市場。

2　泵送劑性能的管理

（1）摻量、減水率管理

外加劑摻量和減水率一般是以 C30 為例，只有確定好這兩個指數，外加劑廠才會給攪拌站進行報價，也決定了外加劑在混凝土里面所占的成本。因為萘系和脂肪族都屬于二代外加劑，從減水率的角度，他們基本上差不多，最多也不過30% 的減水率，并且從復配的角度，必須是高濃的才能達到這個效果。但是攪拌站一般都是使用普通的那種，減水率最高也就是 24% 左右。而聚羧酸以高減水為著稱，目前市場上最常用的母液減水率為 40%。根據外加劑廠推薦的摻量和減水率確定最佳減水率，同時根據摻量，找準最佳減水率，并繪制成坐標曲線（如圖 1），以備設計配合比使用。

從圖 1 可以看出，隨著泵送劑摻量增加，減水率是不斷增大的，但是不是無限制的摻加，減水率也會無限制的增加。當摻量達到飽和點時，減水率指標就不再增加。如果還繼續增加摻量，減水率指標不再增加，泵送劑其他的組成部分，如引氣、緩凝組分等可能就會對混凝土造成一定的負面影響。所以這就要求攪拌站技術人員根據本站所使用的泵送劑的情況，通過試驗大概確定摻量——減水率的關系圖。避免因為少摻、誤摻、超摻帶來的一系列的負面的作用。

圖1　泵送劑摻量與減水率的坐標曲線圖

（2）泵送劑與膠凝材料的適應性管理

泵送劑與膠凝材料的適應性試驗，規范 GB 50119—2013中附錄 A 給出了混凝土外加劑相容性快速試驗方法。但個人認為，初始使用泵送劑，更換泵送劑，對適應性有懷疑的情況下，盡量采用試拌混凝土的形式觀察適應性。而規范給出的相容性方法在過程中控制使用比較合適。在混凝土試拌的過程中，不但可以驗證廠家給出外加劑推薦摻量——減水率的關系，同時可以明確觀察混凝土的流動性、凝聚性、保水性、施工性和坍落度損失。根據攪拌現有的材料和成熟的配合比觀察外加劑帶來的混凝土和易性性能和施工性。對于萘系、脂肪族二代外加劑的除了包容面小之外，不適應主要表現為流動性差、損失大等，而對于脂肪族而言，可能會更容易泌水、離析等不適應的情況。脂肪族比萘系更加敏感，如果以前使用萘系的話，更換脂肪族外加劑，應該加以注意的。聚羧酸就不同了，對水泥的包容性廣，適應性強。但在當前聚羧酸使用中，也發現類似的不適應的情況，它的不適應主要表現出機狀態差、離析、泌水、泌漿，坍落度損失過大等一系列不適應的情況。所以無論使用哪種泵送劑，適應性試驗是必不可少的項目。只有讓泵送劑和其他材料相容，才能更充分的發揮應有的效果。

（3）泵送劑季節性管理

根據實踐證明，在秋末冬初、春末夏初的季節的時候，本地區水泥廠的水泥調整比例相對較大，造成近 1～2 個月的時間，外加劑與水泥的適應性調整困難，使外加劑廠家叫苦連天，無法滿足攪拌站使用的要求。對于萘系和脂肪族尤其明顯，這個時候，除了不斷的試驗監控，就是調整配合比和通知外加劑廠家進行調整外加劑兩手抓的方法進行處理。而對于聚羧酸適應性沒有太大變化，但是聚羧酸對低溫敏感，要適當的減少聚羧酸的摻加量。

3　泵送劑的使用過程管理

3.1進廠管理

初始使用某種品牌的外加劑要求廠家提供企業的資質證書、營業執照，外加劑的備案證明等，每車外加劑進廠都要提供相應的出廠檢驗報告及合格證，以及特殊情況外加劑的一些證明材料。應立即通知攪拌站技術人員進行簡單的相容性試驗，合格后方可入庫、使用。對于過程中除了每車進行簡單的適應性試驗外，每月要進行一次混凝土試拌，來確定材料的穩定性。對于不同的外加劑按不同供貨單位、不同品種、不同牌號分別粗放， 標識應清楚，對于萘系、脂肪族存放應采用鐵容器，尤其是脂肪族對塑料容器有腐蝕作用。聚羧酸對鐵容器有腐蝕，應采用塑料罐進行存放。為了保證外加劑的均質性，除了按照保證生產用外加劑外，盡量少儲存，并且攪拌罐盡量設置攪拌功能，對于長時間不使用的外加劑在使用前進行攪拌后使用。外加劑罐應放置于陰涼干燥處，防止日曬、受凍、污染、進水或者蒸發。若出現沉淀，可定期進行清理或者通知外加劑廠試驗是否還能二次抽回利用。

3.2攪拌管理

泵送劑在主機使用過程中，要保證稱量準確，定期進行外加劑稱的校核，同時要對外加劑稱量罐定期進行清理，長時間使用會使稱量罐粘黏外加劑風干物，對稱量造成一些影響。同時要經常觀察混凝土攪拌的均質性，來確定不同的外加劑的攪拌時間，尤其是聚羧酸的效果具有滯后性，相對萘系、脂肪攪拌時間長一些。對于特殊的混凝土，比如抗滲、抗凍、高強混凝土都要增加攪拌時間來保證混凝土攪拌的均質性。

3.3現場管理

使用不同的外加劑、不同復配都對外加劑的坍落度損失造成一定的影響，這就要求通過試驗室確定坍落度損失情況來保證現場的需求，但難免因為施工的不確定性，運輸距離，天氣情況等造成坍落度損失過大的情況。為了保證質量，每個攪拌站車會相應配備一定的外加劑，規范規定二次添加應該使用單純的減水劑進行調整坍落度。為了方便，攪拌站基本上采用泵送劑進行調整，至于每車摻加多少比例，要通過試驗確定。根據實際情況按照泵送劑每車（13m3）增加 5kg/m3 減水劑和 40kg/m3 水進行調整。而對于使用不同的外加劑，可能會給施工人員帶來一系列的疑惑。比如說脂肪族的后期泌水，并且顏色發黃。聚羧酸外加劑的粘性大等，都需要技術人員與工地技術人員溝通。

4　結論

泵送劑在混凝土中是用量最少的一種組成部分，但是真正要掌握它的使用性能，除了多與外加劑廠技術人員取得溝通外，還是要通過不斷基礎試驗和試配，取得外加劑的一系列的有效數據。同時也要結合實際生產中的情況制定相應的管理措施和方法，相信充分發揮外加劑在混凝土的作用是不難的。

孫茂元（天津市第三市政公路工程有限公司，工程師）

1　概述

混凝土是最大宗的建筑材料。目前，在現代混凝土的生產中，混凝土外加劑已經成為了混凝土不可或缺的一大組分。縱觀混凝土的發展歷史，由傳統混凝土到現代混凝土的出現，混凝土外加劑功不可沒。實踐證明，混凝土外加劑對改善新拌混凝土和硬化混凝土性能具有重要作用，隨著對外加劑的研究和探索，混凝土的施工工藝及新品種混凝土取得了長足的發展。

事實上，混凝土外加劑自問世以來，其推廣應用并不是一帆風順的，曾經有許多權威人士從技術的角度否定過混凝土外加劑的應用價值。比如，由于引氣劑會降低水泥基材料的強度，原國家建設主管部門曾專門規定，在砂漿、混凝土中不得摻用引氣劑。可后來發出現，引氣劑可以使混凝土用水量減少，同時使施工后的混凝土泌水沉降率降低，其引入的大量微小的氣泡占據了混凝土中的自由空間，破壞了毛細管的連續性，從而使抗滲性得以改善，除此之外，還能顯著提高混凝土抗凍性能，并且當混凝土中含有封閉的細小空氣泡時，可降低由于堿集料反應引起的膨脹。再比如，曾經被稱為“水泥桿菌”的鈣礬石，認為它是混凝土因硫酸鹽腐蝕而失效的罪魁禍首；可后來發現，鈣礬石能夠補償混凝土收縮，于是有了現在的硫鋁酸鹽膨脹劑。

簡單地說，混凝土外加劑也并不是改善混凝土性能的全能劑。它在混凝土中能發揮多大的正面作用，還要取決于我們對它的選擇和使用方法。如果選擇使用不當，就會造成工程質量事故。曾經，中國工程院孫偉院士在討論港珠澳大橋的壽命時就稱：混凝土外加劑加速了橋梁的損傷裂化。武漢工程大學喻幼卿教授也認為外加劑對混凝土建筑物的使用壽命有影響，一方面是使用的外加劑本身存在缺陷；另一方面是劣質外加劑充斥市場。正是由于存在這樣的嫌疑，那么在混凝土外加劑的選擇和使用上，就要從外加劑本身的品質性能、外加劑與膠凝材料的適應性、不同品種外加劑復合使用時的相容性及對混凝土性能的影響、混凝土外加劑摻量等方面加強重視。

2　混凝土外加劑分類、性能與應用

混凝土外加劑按其主要功能分為四類：改善混凝土拌合物流變性能的外加劑；調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑；改善混凝土耐久性的外加劑；改善混凝土其他性能的外加劑。

混凝土外加劑按使用效果分為減水劑（普通減水劑、高效減水劑、聚羧酸系高性能減水劑、引氣減水劑）；調凝劑（緩凝劑、早強劑、速凝劑）；引氣劑、加氣劑；防水劑；阻銹劑；防凍劑；泵送劑；膨脹劑等。

2.1減水劑

減水劑是混凝土外加劑中應用最為廣泛的一類，在混凝土中主要起吸附分散、潤滑和濕潤作用。普通減水劑宜用于日最低氣溫 5℃ 以上強度等級為 C40 以下的混凝土，不宜單獨用于蒸養混凝土。當摻用含有木質素磺酸鹽類物質的普通減水劑時應先做水泥適應性試驗，合格后方可使用。高效減水劑可用于素混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土，并可用于制備高強混凝土，且標準型高效減水劑宜用于日最低氣溫0℃ 以上施工的混凝土，也可用于蒸養混凝土。聚羧酸系高性能減水劑宜用于高強混凝土、自密實混凝土、泵送混凝土、清水混凝土、預制構件混凝土和鋼管混凝土、具有高體積穩定性及高耐久性或高工作性要求的混凝土。引氣減水劑宜用于有抗凍融要求的混凝土、泵送混凝土和易產生泌水的混凝土；可用于抗滲混凝土、抗硫酸鹽混凝土、貧混凝土、輕骨料混凝土、人工砂混凝土和有飾面要求的混凝土，不宜用于蒸養混凝土及預應力混凝土。

2.2調凝劑

概括地講，調凝劑主要是通過改變水泥水化的進程，來達到混凝土需要的效果。

緩凝劑宜用于延緩凝結時間的混凝土、對坍落度保持能力有要求及靜停時間較長或長距離運輸的混凝土、自密實混凝土，可用于大體積混凝土，混凝土施工日最低氣溫 5℃ 以上；不宜用于有早強要求的混凝土；且檸檬酸（鈉）及酒石酸（鉀鈉）等緩凝劑不宜單獨用于貧混凝土，含有糖類組分的緩凝劑與減水劑復合使用時，需進行相容性試驗，合格后方可使用。

早強劑宜用于蒸養（有機胺類早強劑除外）、常溫、低溫和最低溫度不低于 -5℃ 環境中施工的有早強要求的混凝土工程；不宜用于大體積混凝土、炎熱條件和環境溫度低于 -5℃ 時施工的混凝土。另外，處于水位變化的結構，露天結構及經常受水淋、受水流沖刷的結構，相對濕度大于 80%環境中使用的結構，直接接觸酸、堿或其他侵蝕性介質的結構，有裝飾要求的混凝土不宜使用無機鹽類早強劑。

速凝劑可用于噴射法施工的砂漿或混凝土，或有速凝要求的其他混凝土。粉狀速凝劑宜用于干法施工，液體速凝劑宜用于濕法施工。當施工對堿含量有特殊要求的噴射混凝土工程，宜選用堿含量小于 1% 的低堿速凝劑。

2.3引氣劑和加氣劑

引氣劑是使混凝土拌合物在拌合過程中引入空氣而形成大量微小、封閉而穩定氣泡的外加劑。絕大部分引氣劑的成分為松香衍生物以及各種磺酸鹽，如烷基磺酸鈉、烷基苯磺酸鈉，在混凝土中主要起界面活化和起泡作用。主要宜用于有抗凍融要求的混凝土、泵送混凝土和易產生泌水的混凝土；可用于抗滲混凝土、抗硫酸鹽混凝土、貧混凝土、輕骨料混凝土、人工砂混凝土和有飾面要求的混凝土；不宜用于蒸養混凝土以及預應力混凝土。

加氣劑是指加在普通混凝土或砂漿中，以產生大量微小氣泡而使成為加氣混凝土的物質。用松脂酸鈉、環烷酸皂等作加氣劑時，可提高混凝土澆筑時的流動性，硬化后的抗水性、抗凍性和耐久性。主要用于修筑路面、海港工程等。

2.4防水劑

防水劑包括無機質防水劑、有機質防水劑和復合防水劑。無機質防水劑有鐵鹽、水玻璃、硅灰粉末等。鐵鹽、水玻璃與水泥水化產物氫氧化鈣反應，分別形成氫氧化鐵膠體和不溶性硅酸鈣，填充砂漿或混凝土中的孔隙，使抗滲性提高。硅灰粉末主要通過與水泥水化生成物反應，反應產物堵塞孔隙，使混凝土抗滲性提高。有機質防水劑，主要是具有憎水作用的表面活性劑或化合物，通過憎水作用使混凝土防水。防水劑可用于有防水抗滲要求的混凝土工程，對有抗凍要求的混凝土工程宜選用復合引氣組分的防水劑。

2.5阻銹劑

阻銹劑按其主要成分可分為有機和無機兩大類。對混凝土拌合物，大多數無機阻銹劑對其和易性有所改善，對水泥水化過程的影響與早強劑相似；有機防銹劑對混凝土拌合物有延緩放熱的作用。對硬化混凝土，若摻入 Ca(NO2)2阻銹劑，混凝土的早期和后期強度均有顯著提高；若摻入 NaNO2阻銹劑，各齡期抗壓強度均有所降低。宜用于容易引起鋼筋銹蝕的侵蝕環境中鋼筋混凝土、預應力混凝土和鋼纖維混凝土、預應力孔道灌漿，以及新建混凝土工程和修復工程。

2.6泵送劑

泵送劑能夠使混凝土黏聚性增大、泌水性降低，并減小混凝土坍落度經時損失，從而改善混凝土可泵性。分為一般泵送劑和防凍泵送劑。宜用于泵送施工的混凝土，日平均氣溫 5℃ 以上的施工環境；可用于工業與民用建筑結構工程混凝土、橋梁混凝土、水下灌注樁混凝土、大壩混凝土、清水混凝土、防輻射混凝土和纖維增強混凝土等；不宜用于蒸養混凝土及蒸養預制混凝土。當使用含糖類或木質素磺酸鹽的泵送劑時，需要進行外加劑相容性試驗。

2.7膨脹劑

水泥凝結硬化過程中，能使混凝土產生可控膨脹、減少收縮的一種功能性外加劑稱為膨脹劑。主要種類包括硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣—氧化鈣類、氧化鈣類混凝土膨脹劑。其主要功能是補償混凝土硬化過程中的干縮和冷縮。目前膨脹劑主要是摻入硅酸鹽類水泥中使用，用于配制補償收縮混凝土或自應力混凝土；使用膨脹劑配制的補償收縮混凝土宜用于混凝土結構自防水、工程接縫、填充灌漿，采用連續施工的超長混凝土結構，大體積混凝土工程等；用膨脹劑配制的自應力混凝土宜用于自應力混凝土輸水管、灌注樁等。含硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣—氧化鈣類膨脹劑配制的混凝土不得用于長期環境溫度為 80℃ 以上的工程。

2.8防凍劑

防凍劑是能使混凝土拌合物在負溫下保持足夠的液相，以利于水泥水化反應的繼續進行，待轉入正溫后，混凝土強度能得到進一步增長的外加劑；其防凍組分分為有機化合物類（某些醇類、尿素）和無機鹽類（亞硝酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、氯鹽）。目前，大部分防凍劑是復合型的，如采用防凍組分與早強、引氣和減水組分復合而成的防凍劑。主要用于冬期施工的混凝土。

3　混凝土外加劑的選擇、摻量與摻加技術

3.1混凝土外加劑的選擇

混凝土外加劑種類很多、功能各異，使用效果易受多種因素影響，因此，使用時，外加劑種類應根據工程設計和施工條件、施工工藝選擇，通過采用工程實際使用的原材料，經過試驗驗證，達到滿足混凝土工作性、力學性能、長期性能、耐久性能、安全性及節能環保等設計和施工要求。另外，還可以根據供應商生產技術水平與便捷性、經濟性試用外加劑品牌。初步選好要使用的外加劑后，還要進行水泥與外加劑適應性試驗，甚至還應進行不同供方、不同品種的外加劑共同使用時的相容性或發生化學反應的驗證，確保滿足混凝土設計和施工要求方可使用。因為，許多實際施工狀況，即使是完全符合質量標準的水泥和外加劑，在作為原材料進行配制也會出現不相容，主要表現為混凝土坍落度有大有小、坍落度損失或快或慢、凝結時間時長時短，有時還出現泌水現象。

具體到工程實踐，對混凝土外加劑的選擇可以歸納為幾個方面：改善混凝土工作性、提高強度等宜選用普通減水劑、高效減水劑、聚羧酸系高性能減水劑；改善混凝土工作性、提高抗凍融性，宜選用引氣劑及引氣減水劑；提高混凝土早期強度宜選用早強劑；延長混凝土凝結時間，宜選用緩凝劑；改善混凝土泵送性、提高工作性，宜選用泵送劑；提高混凝抗凍性和抗凍融性，宜選用防凍劑；對于噴射混凝土或有速凝要求的混凝土，宜選用速凝劑；配制補償收縮混凝土與自應力混凝土，宜選用膨脹劑；提高混凝土抗滲性，宜選用防水劑；防止混凝土中鋼筋銹蝕，宜選用阻銹劑。

3.2混凝土外加劑摻量的確定

混凝土外加劑的摻量是以外加劑質量占混凝土中膠凝材料總質量的百分數表示。有些特殊外加劑如膨脹劑屬于內摻，與外摻的外加劑摻量表示方法不同。

混凝土外加劑功能主要由其品質和摻量所決定。當品質一定時，主要由摻量決定，但混凝土外加劑對混凝土的改性功能，并不是隨著摻量的增大而增大，而是混凝土外加劑摻量應適當。若摻量過小，使用效果就不顯著；若摻量過大，不但使造價提高，而且還可能造成混凝土質量事故，尤其在使用具有引氣、緩凝作用的外加劑時，應切忌超量。因此，混凝土外加劑的使用存在一個臨界摻量，即在一定原材料、配合比和環境條件下，摻加某種外加劑的數量，使混凝土或其拌合物的一種或多種性能達到最大效果，再摻加則效果不增加，甚至使某些性能變壞。

通常，工程實際使用的外加劑摻量宜按供方的推薦摻量確定，但是還需從決定外加劑摻量的因素去考慮。其中影響外加劑摻量的因素有水泥品種、礦物摻合料品種、混凝土原材料質量狀況、混凝土配合比、混凝土強度等級、施工環境溫度、商品混凝土運輸距離以及外加劑摻加方式。因此，外加劑的最佳摻量的確定應在供方推薦摻量范圍內，并且不能超過外加劑的臨界摻量，然后根據其影響因素，經過試驗來確定或用優選法、數值分析法進行優化。

3.3混凝土外加劑摻加技術

外加劑的摻加技術包括先摻法、同摻法、后摻法。

（1）先摻法是外加劑干粉先與水泥混合，然后再與砂、石、水一起攪拌。

（2）后摻法是在攪拌混凝土時將外加劑溶液（粉劑應預先溶解）與水一起摻加到混凝土中，是最為常見的一種摻加方法。后摻法是在混凝土拌好后再將外加劑一次或分數次加入到混凝土中（須經二次或多次攪拌），又分為滯水法和分批添加法。

（3）滯水法是在攪拌混凝土過程中，外加劑滯后于水1～3min 加入，當以溶液摻入時稱為溶液滯水法，當以粉劑摻入時稱為干粉滯水法；分批添加法，是經時分批摻入外加劑，補償和回復坍落度值。

例如，在混凝土配合比及流動性相同的情況下，采用后摻法的減水劑用量僅為在攪拌時與水一起加入時的 60% 左右；在混凝土的流動性和強度相同時，后摻法的水泥用量及用水量比同摻法約減少 10%，后摻法混凝土的含氣量有所減少，強度有所增加。在某些水泥中，高效減水劑滯后于水幾分鐘加入時，新拌混凝土的流動性顯著高，可節省減水劑用量 1/3 左右，但保水性下降。試驗和工程實踐證明，后摻法具有許多優點。

4　混凝土外加劑的質量控制

確保混凝土外加劑能夠被科學使用。外加劑進場時，首先，供方提供給需方的質量證明文件應齊全，應包括形式檢驗報告、出廠檢驗報告與合格證和產品使用說明書等質量證明文件查驗和收存。其次，在外加劑進場時應嚴把檢驗關，不合格的外加劑產品不能進場。其三，外加劑進場后，不同品種的外加劑應分別存放，并應標識清楚，避免因不同品種外加劑搞混、搞錯而導致工程質量事故。其四，外加劑在實際使用中，應精準計量。最后，對外加劑的運輸、存放及使用須按有關化學品的管理規定采取相應的安全防護措施。例如，亞硝酸鈉運輸或存放過程中接觸易燃物，易發生燃燒爆炸，且燃燒時產生大量氧氣，難以撲滅。

李茜茜（ 河北三楷深發科技股份有限公司，工程師）

李全堂（中鐵十二局集團一公司，工程師）

0　前言

目前，我國商品混凝土將近 100% 使用了外加劑，使之成為水泥混凝土的第五組分。這可歸因于外加劑改善了混凝土澆筑性能，極大地提高了混凝土的產品質量，提高了工作效率，降低了工程造價。此外，摻入混凝土中的外加劑所起作用包括：改善新拌混凝土的工作性（如增加流動性，減少流動性經時損失等）及和易性（如均勻性、不離析、不泌水等）；調節水泥的水化過程（如延緩水化放熱、早強、高強等）；改善混凝土的孔結構（如達到輕質、高強、耐久等），提高混凝土體積穩定性（如補償收縮、防滲、抗裂等）。根據其以上作用通常分為減水劑、保塑劑、早強劑、緩凝劑、引氣劑、膨脹劑及其它外加劑。但由于水泥外加劑種類繁多，化學性能復雜，加之工程類型眾多，施工環境多變，建材規格各異，如何正確選擇和科學使用，成為廣大工程建設者不斷研究和探索的課題。

1　外加劑的選擇

1.1外加劑選擇的原則

（1）應根據工程設計和施工要求選擇。如：鐵路工程有耐久年限要求、最小水灰比限制、減水率限制，必須用聚羧酸減水劑方能完全滿足其要求，而采用萘系減水劑則不能全部達到技術要求；商品混凝土多為住宅，用聚羧酸減水劑或萘系減水劑均可。（2）滿足混凝土的工作性要求：包括混凝土的流動性、凝結時間、坍落度經時損失、均勻性、不離析、不泌水等。（3）外加劑應為綠色環保產品，嚴禁使用對人體有危害、對環境有污染的產品。（4）摻外加劑混凝土所用水泥必須是五種通用水泥（硅酸鹽、普通、礦碴、粉煤灰、火山灰），且需檢驗其與所選外加劑的適應性。（5）所用原材料均應符合現行國家、行業的有關標準，配合比試配所用材料應與工程所用材料相同，當發生變化時應重新試配調整。（6）不同品種外加劑復配時應進行相容性試驗，對混凝土無影響方可使用。

1.2工程設計對外加劑選擇的要求

外加劑配合比設計前應先明確：（1）工程名稱和部位：如房屋的樁基、筏板、梁、柱、板；橋梁的樁基、承臺、墩身、基礎、涵身等。（2）環境條件等級：如碳化環境、抗滲要指標、耐久年限、抗硫酸鹽侵蝕、抗氯離子性能等。（3）設計目的：保證混凝土強度及耐久性滿足結構設計要求，工作性能滿足施工工藝要求，經濟合理。（4）技術指標：如強度等級、配制強度、坍落度要求、56d 電通量、含氣量、泌水率等。（5）施工工藝：吊送、泵送、滑模、碾壓等。

1.3水灰比對外加劑選擇的要求

混凝土耐久性要求有最小水灰比限制，有些減水劑在一定情況下就不能滿足要求。如：根據 TB 10424－2010《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》表 6.3.5 要求，設計使用年限 100 年 T2 碳化環境時，最低混凝土強度等級 C30，最大水膠比為 0.50，最大膠凝材料用量為 400kg/m3、最小膠凝材料用量為 300kg/m3，取水膠比為 0.42。在減水率要求較高的情況下，聚羧酸減水劑能完全滿足其要求，萘系減水劑有些勉強，木鈣減水劑就完全不符合要求。

1.4施工環境對混凝土外加劑選擇的要求

施工環境對外加劑選擇的要求主要體現在混凝土的工作性和冬期施工抗凍性兩方面。

混凝土的工作性包含：（1）流動性：坍落度、擴展度、坍落度經時損失（對遠距離運輸和澆筑工作性的影響）；（2）混凝土凝結時間能否滿足施工要求；（3）和易性：含均勻性、不離析、不泌水指標（主要考慮對混凝土外觀的影響）。

冬期混凝土施工選擇防凍劑時需注意：混凝土在施工中需達到的抵抗受凍能力和后期養護簡單易操作的要求，混凝土達到設計齡期后能否滿足抗凍性能要求。

1.5混凝土耐久性對外加劑選擇的要求

混凝土耐久性是當前工程界普遍關心的問題，高性能混凝土因其具有良好的施工性能、 強度高、體積穩定性好的綜合特征，是當前國內外混凝土領域中研究的熱點。混凝土要達到高耐久性，首先要降低水膠比，生產出致密不透水的混凝土。混凝土達到高性能的最重要的技術途徑是使用優質的高性能減水劑和礦物摻合料。這是由于高性能減水劑能降低混凝土的水灰比，增大坍落度和控制坍落度損失，賦予混凝土高密實度和優異施工性能；而礦物摻合料能填充膠凝材料的空隙，參與膠凝材料的水化，改善混凝土的界面結構，提高混凝土的密實性、強度和耐久性。

2　混凝土外加劑的應用注意事項

2.1混凝土外加劑在抗收縮、干裂方面

由于普通混凝土收縮、干裂時有發生，常導致滲漏、鋼筋銹蝕，以至影響結構的使用，使混凝土耐久性大大降低。因而，國內外工程界從材料、設計、施工質量等方面對此進行了大量廣泛的研究。基于酯類緩凝劑具有緩凝保濕特性，因而減水劑中復配葡萄糖磺酸酯對防治混凝土的收縮、干裂、保持體積穩性大有好處。

2.2混凝土外加劑在工作性和耐久性方面

混凝土中摻加引氣減水劑，使混凝土中的微細氣泡均勻分布，明顯提高混凝土的抗凍和抗滲的能力。還可增大混凝土流動性，因為每提高 1% 的含氣量，等于增加 4% 的水泥漿量。此外，它的分散作用可增強減水效果，改善新拌混凝土的和易性，并提高混凝土的耐久性。如果配制大含氣量混凝土，除增加外加劑的含氣成份外，配合比設計還應減少含石率、增大漿體和提高砂率，有漿體依托含氣量才能上去，否則漿少氣大，含氣量保持不長。

2.3混凝土外加劑在防凍性能方面

與氣候相匹配的防凍劑加上合理的養護措施才能發揮最大效果，在應用時需注意及采取的措施包括：（1）防凍劑應無毒無害：早期的防凍劑多以氯化鈉為主，在人們認識到氯離子對鋼筋的銹蝕作用后，轉為采用尿素作為防凍劑。尿素防凍劑在建筑物投入使用后，隨溫度、濕度等環境因素的變化，氨從墻體中緩慢釋出造成室內空氣氨濃度較高，對居室造成污染。因此，配制防凍劑時應選用無毒無害材料。（2）如果預計最近三天最低氣溫在 -5℃ 時，只需摻加混凝土早強劑，工地進行簡單保溫覆蓋即可。（3）如果預計最近三天最低氣溫在 -10℃ 時，啟用 -5℃ 防凍劑，拌和站啟動冬期施工措施，表面需要進行塑料薄膜覆蓋。（4）如果預計最近三天最低氣溫在 -15℃ 時，啟用 -10℃ 防凍劑，拌和站布置冬期施工措施，工地混凝土澆筑后構造物要用棉布類保溫，表面進行保溫覆蓋。（5）如果預計最近三天低氣溫超過 -15℃，為確保質量，-10℃ 防凍劑與暖棚法結合進行混凝土施工。

2.4聚羧酸減水劑在適應性方面

聚羧酸減水劑作為第三代減水劑因其減水率高、摻量低、坍損低、可設計性強等特點用量逐漸超過萘系減水劑，已成為減水劑的首選。然而，此類減水劑在施工中仍會遇到坍損快、泌水等問題。針對以上問題可采取的措施主要包括：（1）適當增加摻量或提高減水劑的濃度，可解決坍落度損失過快的問題。（2）用 1%～2% 葡萄糖酸鈉等量取代 40%聚羧酸外加劑，可降低泌水性。（3）摻加 2%～2.5% 的蔗糖做緩凝劑，可提高混凝土的粘稠性和漿體包裹性，有利于減少混凝土拌合物的泌水。（4）在減水劑合成工藝和配方上做出適當調整，在合成中通過控制分子量及鏈接方式來改善母料的性能，在源頭上解決減水劑的適應性。

2.5聚羧酸系減水劑摻量與含氣量控制方面

樁基與橋墩的外加劑應注意統籌兼顧，與外加劑廠共同試配確定配方，一般樁基混凝土的外加劑摻量占膠材用量1%，坍落度 220mm，擴展度大于 500mm，一小時坍落度損失后不少于 160mm；墩身混凝土外加劑最佳摻量與樁基對應摻量為 0.8%～0.9%。此外，C30～C40 混凝土配合比的含氣量宜控制在 2%～4%。C45 及以上的混凝土外加劑減水率比低標號混凝土外加劑減水率的要求高，為減少含氣引起的強度損失，含氣量宜控制在 2%～2.5%。

2.6其他注意事項

除以上所述情況外，機械若出現故障，亦會影響外加劑的效能發揮，易產生混凝土的質量事故。如：混凝土拌合物出現忽干忽稀情況，經檢查攪拌葉片磨損嚴重，更換葉片后混凝土拌合物和易性變穩定。外加劑計量稱因異物堵塞，電磁閥不能完全閉合，外加劑不斷滴漏，實際外加劑嚴重超量，造成混凝土結構報廢。

3　混凝土外加劑的創新發展

高強高性能混凝土技術的應用，克服了工程中存在的“強度低、自重大、脆性高”的弱點；抗凍劑的使用，為嚴寒地區冬期施工創造了條件，大大縮短了工期；聚羧酸減水劑廣泛應用，推動了流態混凝土技術及泵送澆注新工藝的發展，加速了商品混凝土的發展和建筑業的發展。

混凝土外加劑創新有四個方向：一是針對混凝土和工程問題開發新型外加劑；二是將交叉學科或前沿技術或理念引入到混凝土外加劑開拓新功能；三是提高施工效率，節省勞力，保證工程質量；四是研發無污染的綠色建材，符合可持續發展的國家戰略。

劉磊（中建西部建設北方有限公司，研發員）

1　如何選擇的問題

市場上混凝土外加劑產品種類名目繁多，且性能差異較大，實際生產中因種種原因一家混凝土公司會選擇多家外加劑廠家供應外加劑產品。在產品選擇上，應分別通過固含量、離子檢測（如氯離子）以及制備混凝土工作性能的檢測，對不同品種的外加劑進行對比和篩選，尋求性能穩定、適應性廣、對混凝土以及建筑物無危害的節能環保型外加劑。其次，在性能良好的基礎上，根據每種外加劑的成本以及綜合價位，選擇最適宜的外加劑產品。

2　如何使用的問題

首先，由于建材規格各異，施工環境多變，且不同種類外加劑的組成各異，不能局限使用一種外加劑，應多種外加劑復配使用（如普通型、高性能型、以及保坍型、泵送型復合使用）。

其次，在使用外加劑是需要通過試驗確定外加劑的摻入方法（如先摻法、同摻法、后摻法以及分批摻入），并必須通過試驗確定外加劑的最佳摻量。

最后，由于外加劑種類繁多，性能各異，技術人員應對外加劑知識有一定的了解（如外加劑的組成、不同減水劑的作用機理以及引氣組分、緩凝組分、消泡組分的作用等），掌握每種外加劑的特點以及適用范圍，根據不同的施工要求選擇合適的外加劑種類以及混凝土配比。

張啟龍（山東齊盛建筑工程有限公司，工程師）

混凝土攪拌站使用的外加劑種類繁多，其中減水劑用量最大。減水劑有多種，聚羧酸系減水劑，因其減水效率高，保坍性能好，環保效果好，逐漸被越來越多的攪拌站使用。一般情況下，減水劑不單獨使用，常和緩凝劑、保坍劑等復合使用，并稱為泵送劑，冬期施工摻用防凍劑，稱為防凍泵送劑。在攪拌站，不使用外加劑的混凝土很少，主要是低強度等級的混凝土，如 C10、C15、C20。外加劑能顯著改變混凝土的性能，滿足不同施工部位的需要，使施工更便利，混凝土性能更完美。

混凝土攪拌站一半以上的混凝土通過泵送施工，使用泵送劑是必然選擇。由于泵送劑有減水、緩凝等特性，也適用于非泵送混凝土。本文主要討論泵送劑。

攪拌站大量使用泵送劑，但多數攪拌站外購泵送劑。從理論上講，攪拌站應自已配制外送劑，這樣能更好的滿足不同工程的需要。現實狀況是，各地攪拌站數量眾多，規模小，自己生產外加劑，效率低，也沒有生產外加劑的技術人才。缺少合格的技術人員，是大多數攪拌站的通病。攪拌站購買外加劑，可以把部分技術難題交給外加劑生產單位解決。

泵送劑進廠驗收，主要有兩種檢驗方法，一種是水泥凈漿法，另一種是混凝土法。采用水泥凈漿法時，流動度控制在 180～220mm（水灰比 0.29）為佳，過大，混凝土容易離析泌水，過小，混凝土流動性差。這種檢驗方法僅跟蹤了水泥的變化，當其它原材料發生變化時，混凝土容易出現質量問題。混凝土法，一般攪拌站以泵送 C30 配合比為基準，用生產中的原材料配制攪拌混凝土，觀測混凝土的狀態 1～2h，如符合要求，判定合格，否則調整外加劑。混凝土法應考慮環境溫度的影響，盡可能與實際使用環境一致。

外加劑摻量是指混凝土中外加劑用量相對于膠凝材料用量的質量百分比。決定混凝土泵送劑摻量的因素有：混凝土強度等級、水灰比、原材料特性、工程部位、施工要求。必須明確的是，不同強度等級的混凝土，外加劑的摻量是不同的，有時用量會突破外加劑廠家給出的限制范圍。相同強度等級的混凝土，工程部位不同，外加劑摻量也可以是不同的。千萬不要認為，各種混凝土外加劑摻量是相同或相近的，特別是那些剛入行的同志。舉例說明，泵送 C30，泵送劑摻量為 2%，混凝土狀態合適，如果 C15 也用 2%，一般情況下會嚴重泌水，如果減少用水量調整到不泌水，強度有可能達到 C25 或 C30，當然可泵性也很差。混凝土配合比設計時，應考慮泵送劑摻量差值，比如泵送系列 C30、C25、C20、C15，泵送劑摻量可分別設計為 2.%、1.8%、1.6%、1.4%，這樣方便快速推斷各種混凝土泵送劑摻量，不必每種混凝土都重新試配。

一般情況下，泵送劑是根據 C30 配制的，保坍 1h，由于低強度等級混凝土泵送劑摻量少，可能會縮短保坍時間，故在購買泵送劑時，要求泵送劑保坍時間延長 1h。同樣道理，防凍泵送劑，防凍等級要提高一個等級。

泵送劑摻量過大時，混凝土會表現為離析、泌水、抓底，如果通過減水操作，使混凝土不泌水，強度會偏高，泵送劑摻量過小，坍落度過小，通過加水使混凝土流動性合適，混凝土強度偏低。上述情況在生產中會出現，當工地反映料離析，操作員會減水，當工地反映料太稠，操作員會加水，這樣的操作有時是正確的，但在泵送劑摻量有較大誤差時，這樣的操作是錯誤的，應首先調整泵送劑摻量。有的攪拌站根據攪拌機電流推斷混凝土稀稠，同樣存在上述問題。

每種混凝土都有一個合適的泵送劑摻量，使坍落度、強度正合適。影響混凝土拌合物性能的兩個最大因素是用水量和泵送劑摻量，二者必須平衡，使混凝土達到最佳效果，這種平衡受到各種因素的影響，也就是泵送劑摻量要根據各種因素變化，隨時調整。在混凝土生產控制中調整外加劑摻量是一項很重要的工作。舉例說明，砂子細度模數增加0.3(砂子變粗)，拌合物離析泌水，需減少泵送劑；砂含泥量減少3%，拌合物離析泌水，要減少泵送劑；如果砂子變粗，同時含泥也少了，泵送劑減少幅度更大。影響泵送劑摻量調整的因素主要有原材料變化、工程部位、環境變化等。以下是混凝土生產過程中常遇到的情況， “-”表示減少泵送劑摻量：（1）大石子取代小石子，-0.1%；（2）砂細度模數增加 0.3，-0.2%；（3）砂中含泥量減少 3%，-0.2%；（4）氣溫降低 15℃ 以上，-0.1%～0.2%；（5）雨后砂、石含水較多，-0.1%～0.2%；（6）水泥、礦粉、粉煤灰需水量減少，減少泵送劑摻量；（7）水泥凈漿流動度 240～260mm，-0.2%，凈漿流動度 260～280mm，-0.4%；（8）斜屋面比平面減少 0.2%。

以上數據僅供參考，重要的是掌握泵送劑摻量的變化趨勢，預防質量事故的發生，遇到質量問題，能迅速找到原因，對癥下藥，快速解決問題，同時也要知道，在調整泵送劑摻量時，其它原材料也可能調整。