淺談混凝土外加劑

劉志超 張俊強

摘 要：通過對混凝土外加劑的定義及歷史回顧，闡述了幾種混凝土外加劑的作用機理及未來混凝土外加劑的發展方向。

關鍵詞：混凝土；外加劑；影響分析

隨著建筑行業的發展，混凝土外加劑已經成為新型混凝土不可缺少的部分，混凝土外加劑的特點是品種多、摻量少，在改善新拌和硬化混凝土性能中起著重要的作用，又是混凝土改性的主要技術途徑，不同的外加劑可以使混凝土性能獲得不同程度的改善和提高。目前，外加劑對混凝土性能的影響研究和應用雖有較大的成果，但仍有許多基礎研究、開發和應用技術值得進一步探討。

1 定義及歷史回顧

1.1 定義

根據國際標準化組織ISOTC/SC3對混凝土外加劑的定義如下：混凝土外加劑是在混凝土、砂漿、凈漿拌和時或在額外增加的拌合操作中摻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種產品。

1.2 歷史回顧

混凝土外加劑作為產品在混凝土中應用的歷史約有60-70年

正式的工業產品始見于1910。到20世紀30年代，美國為提高路面混凝土質量和耐久性而使用了“文沙樹脂”。真正的產品是1935年美國的E.W.Sexiptrt研制的以砂漿廢液中木質硫酸鹽為主要成分的“普濁里”減水劑。1937年美國頒布了歷史上第一個減水劑的專利。1954年制定了第一批混凝土外加劑檢驗標準。

1962年日本花王石堿公司的服部健一首先研究成果了萘系減水劑，即麥地高效減水劑。1964年前西德又研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛樹脂為主要成分的另一類高效減水劑“Meiment”

為滿足混凝土多種性能的要求，國外還大力發展兼有多種性能的復合多功能外加劑以及特殊性能的外加劑。

隨著混凝土中特殊性能要求而發展起來的速凝劑、緩凝劑、引氣劑、阻銹劑、防水劑、泵送劑、著色劑、脫模劑、養護劑、水化抑制劑等品種日益增加。目前國外總的外加劑品種在500種左右。

正是由于外加劑的特殊作用，引起了各國普遍的重視。尤其是發達國家和資源相對短缺的國家，更是把外加劑作為一種必不可少的保證技術經濟效益的手段。

混凝土外加劑使用最普遍的國家有日本、澳大利亞、挪威、美國。這些國家80%以上的混凝土中應用外加劑。而日本、澳大利亞已達100%。

2 幾種混凝土外加劑性能的影響分析

2.1 減水劑對混凝土性能的影響分析

作用機理混凝土減水劑的主要成分是表面活性劑，這些表面活性劑都屬于陰離子型表面活性劑。混凝土減水劑并不與水泥起化學反應，減水劑對混凝土的作用主要是通過對新拌混凝土的塑化作用，其對新拌混凝土的塑化作用的機理主要表現在以下3個方面：吸附分散作用、潤濕作用、潤滑作用。由于減水劑所起的吸附分散、潤濕和潤滑作用，只要使用較少量的水就可以很容易地將混凝土拌和均勻，使新拌混凝土和易性得到明顯改善，這就是減水劑對新拌混凝土的塑化、減水機理。

摻加減水劑對混凝土性能的影響分析

1）摻加減水劑對混凝土流動性的影響。混凝土的流動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變的情況下，摻加減水劑可增大混凝土的坍落度。

2）摻加減水劑對混凝土含氣量的影響。絕大部分減水劑摻入混凝土中，會使混凝土的含氣量有所增加。

3）摻加減水劑對混凝土泌水率的影響。混凝土中摻入減水劑，尤其是引氣型減水劑，在相同和易性條件下，可顯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）摻加減水劑對混凝土凝結時間的影響。摻加減水劑會延長混凝土的凝結時間，當減水劑超量摻加時，將導致混凝土嚴重緩凝，甚至發生長時間不凝結現象，并且對混凝土強度產生較大的副作用。

5）對強度的影響。由于減水劑的摻入，可使混凝土在保持相同流動性的情況下，大幅減小水灰比，因而，混凝土內部水泥石的孔隙率減小，孔結構得到改善，強度提高。

6）對彈性模量的影響。在保持相同水泥用量和相同坍落度情況下，摻加減水劑由于可以提高混凝土的強度，因而會增大彈性模量。

7）對碳化和抗鋼筋銹蝕性的影響。摻加減水劑，能夠減小混凝土水灰比，細化孔徑，增加混凝土的抗滲透性，減小碳化速度，提高混凝土的抗鋼筋銹蝕性。

2.2 引氣劑對混凝土性能的影響分析

作用機理引氣劑的作用機理在于：在混凝土攪拌過程中能使其大量包裹微小的氣泡，而這些微小的氣泡又能穩定地存在于混凝土體內。引氣劑的作用機理包括以下方面：界面活性作用、起泡作用、穩泡作用。

引氣劑對混凝土性能的影響分析

1）對混凝土和易性的影響。摻加引氣劑或引氣減水劑在混凝土中引入大量微小且獨立的氣泡，這種球狀氣泡能使混凝土的和易性得到較大改善。摻加引氣劑或引氣減水劑對新拌混凝土和易性的改善主要表現在坍落度增加、泌水離析現象減少等。

2）對混凝土凝結時間的影響。由于引氣劑的摻量非常小（0.01%～0.1%），摻加引氣劑的混凝土，其凝結時間與不摻的相當，差別不大。

3）對硬化混凝土性能的影響。從減水的結果來講，混凝土的強度會提高，而從引氣的角度來講，混凝土的強度一般是下降的。

因此，摻加引氣劑或引氣減水劑后對混凝土強度的影響是兩種作用的綜合結果。摻加引氣劑或引氣減水劑的混凝土，其彈性模量比不摻的普遍降低，且降低的幅度大于強度的變化幅度。其原因是由于水泥漿體中大量微小氣泡的存在，使漿體的彈性模量降低了。

3 混凝土外加劑的發展方向

3.1 研究開發新型外加劑

過去我國混凝土工程所用混凝土強度等級較低，高等級混凝土的用量較少，目前混凝土向高強高性能混凝土方向發展，要求混凝土具有很好的耐久性，提高混凝土耐久性關鍵之一是要求提高混凝土的密實性。因此制備高強高性能混凝土要求減水劑的減水率高，并使混凝土具有很好的工作性。

3.2 加強復合外加劑開發研究

復合外加劑是我國外加劑中重要的品種，但我國目前復合技術方面研究不夠，一些復合外加劑的摻量大，有些也未能實現某些外加劑的疊加效果。國外的復合外加劑產品很多，但其摻量普遍比我們低，在這方面還是有很多文章可做。

3.3 積極開發礦物外加劑（或稱摻合料）

配制高性能混凝土，摻礦物外加劑是一個重要技術措施。隨著高性能混凝土的研究和應用，礦物外加劑將會得到廣泛的應用。1997年上海磨細礦渣使用達6萬噸，這方面應研究各種礦物外加劑性能對高性能混凝土的性能影響，制訂礦物外加劑標準。目前制訂標準的工作正在進行。

4 結語

總之，由于混凝土外加劑種類繁多，工程技術要求不同，要正確合理地使用好混凝土外加劑。應用混凝土外加劑的總體原則：一是要滿足技術需要，二是要有所經濟效益，最好是兩者兼得，這樣才會達到又快又好的建設目的。

參考文獻

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