水泥混凝土外加劑的性能及發展的相關思考

■盧 偉 ■江蘇蘇博特新材料股份有限公司，江蘇 南京 210000

外加劑是國內混凝土配制常用的材料，并分為減水劑、阻銹劑、速凝劑、緩凝劑以及膨脹劑等多種類型。在對混凝土進行配制時，只需加入適量的外加劑，便能有效改善混凝土內部結構特點，并增強混凝土各項力學性能。基于這一點，有必要對外加劑進行研究，并找出外加劑更好的使用方法，旨在提高混凝土配制質量。

1 外加劑的主要分類

1.1 減水劑

就減水劑來講，其作用是減少混凝土配制所需的用水量，以此增強混凝土內部的流動性。從市場上減水劑的使用情況來看，萘系減水劑的銷售量最多。由于萘系減水劑的原材料較為充足，并且價格較為合理，必將在今后發展中成為主流的減水劑。

1.2 緩凝劑

就緩凝劑來講，其作用是延長混凝土的硬化時間，包括初凝時間以及終凝時間等，以便讓混凝土在長時間內保持較強的塑性。目前市場上常用的緩凝劑有糖鈣、磷酸鹽以及酒石酸等，并且這些緩凝劑都具有價格優惠、效果顯著的特點。

1.3 膨脹劑

就膨脹劑來講，其作用是增強混凝土抗裂性以及防滲性，以此解決硬化期間的收縮問題。目前市場上常用的膨脹劑有礬石、氧化鎂以及藍晶石等，其中氧化鎂將成為主流的膨脹劑。

2 外加劑的正向影響

2.1 對混凝土表觀密度的影響

表1 加入外加劑后新制混凝土基本性能變化情況

在配制混凝土時，加入適量的減水劑，便無需使用大量的水泥以及自然水，可使混凝土粘度急劇減小，從而增加混凝土的流動性。如此一來，有利于混凝土進行擴展填充，并提高混凝土的擴展度，從而使混凝土顆粒得到致密的填充。由此可見，添加適量的外加劑可增加混凝土密度，使混凝土結構更加穩固。

2.2 對混凝土含氣量的影響

在配制混凝土時，加入適量的外加劑，可提高混凝土內部的含氣量。一般來講，使用萘系外加劑可讓混凝土內部的含氣量提高1%，而使用聚羧酸系列的外加劑可讓混凝土內部的含氣量提高2%。實踐證明，適當提高混凝土內部的含氣量可增強混凝土質量，包括耐久性以及穩定性等。

2.3 對混凝土凝結時間的影響

在攪拌混凝土時，加入適量的高效減水劑，可有效延長混凝土初凝周期以及終凝周期。一般來講，初凝時間以及終凝時間都能延長3 至4 小時。究其原因，主要在于外加劑含有大量的緩凝成分，以此對混凝土起到緩凝效果。實踐證明，萘系減水劑以及聚羧酸減水劑之間的混凝效果基本相同，早強劑對混凝土實際凝結時間的影響與減水劑基本一致。

2.4 對混凝土泌水率的影響

在攪拌混凝土期間，加入適量的外加劑，可改變混凝土泌水效果。一般來講，在萘系減水劑的作用下，可增強新制混凝土的保水性，減少新制混凝土的泌水率。實踐證明，木鈣減水劑是保水效果最好的外加劑。

2.5 對混凝土力學性能的影響

表2 加入外加劑后新制混凝土力學性能變化情況

在水灰比固定不變的前提下，加入不同類型的外加劑，可改變混凝土內部的力學性能。由表2 可知，再加入萘系減水劑后，混凝土的抗壓能力、抗折能力、劈裂能力、動彈性模量以及靜彈性模量均有所提高。究其原因，主要在于萘系減水劑所含的硫酸鈉成分較多，并在硫酸鈉的作用下使得混凝土彈性模量以及力學性能均得到改善。與普通混凝土相比，新制混凝土的抗壓值提高了13.5%，折抗值提高了5%，抗壓值提高了7%，彈性模量提高了10%。但在加入膨脹劑后，混凝土的抗壓能力、抗折能力、劈裂能力、動彈性模量以及靜彈性模量均有所下降。究其原因，主要在于膨脹劑會使得水泥量急劇減少，如果在約束條件較少的情況下進行膨脹，會導致混凝土致密效果變差，從而減小混凝土強度。

3 外加劑的負向影響

3.1 因劑量不準帶來的影響

對于普通的減水劑來講，如果其用量過多，會引起嚴重的緩凝現象，從而對混凝土強度造成影響。對于高效減水劑來講，如果用量在合理范圍內，可有效增強混凝土的坍落度;但如果用量超過臨界值，不僅不會增加混凝土的減水率，還會對混凝土泌水效果、坍落效果以及離析效果產生影響。例如，早強劑的用量過多，雖能確保混凝土在前期具有較好的力學強度，但在后期會給混凝土帶來強度損失，進而引發離析以及收縮開裂等一系列問題。引氣劑的用量過多，不僅難以增加混凝土內部的含氣量，還會破壞混凝土抗碳化效果、抗滲效果以及抗凍效果。由此可見，如果外加劑劑量不準，會嚴重破壞混凝土凝結時間、坍落度以及力學強度，從而影響混凝土質量。

3.2 因成分過多帶來的影響

單一加入適量的早強劑、萘系減水劑以及防凍劑，均可有效提高混凝土的堿性值。如果同時加入這些外加劑，會使得混凝土堿性值過高，導致混凝土強度增長速率變慢，并容易與活性骨科物質產生堿骨料反應。由于堿骨料反應的周期較長，并會在混凝土完成澆筑之后仍持續反應，給建筑設施帶來安全隱患。

4 外加劑的應用趨勢

4.1 推行環保型外加劑

現階段，環保型外加劑已廣泛應用在建筑工程的混凝土配制環節中，并有著增加副產品使用效率的效果。例如，環保型外加劑可有效減少水泥用量，并通過粉煤灰、硅灰以及礦渣來取代30%水泥、50%水泥以及10%水泥，以此減少因熟料燃燒而造成的污染。同時，可將工業廢液配制成外加劑，包括素磺酸鹽等溶液，既能提高工業廢液的利用率，也能改善環境。因此，國內未來混凝土配制將朝著綠色高性能的方向開展，并借助綠色高性能這一優勢來減少混凝土的斷面數量以及材料損耗率，以此推動混凝土制造行業的發展。

4.2 推行復合型外加劑

從目前來看，一些組分較為單一的混凝土已經難以滿足混凝土發展要求，對施工材料進行復合化處理將是外加劑今后的應用趨勢。例如，將硅粉以及優質粉煤灰進行復合處理，可起到性能疊加的效果，從而優化混凝土內部的力學性能。此外，將粉煤灰以及沸石粉進行復合處理，可減小混凝土的泌水性，防止混凝土表面出現損壞。

4.3 將外加劑以及偏高嶺土聯合使用

一般來講，偏高嶺土的獲取途徑主要是通過將高嶺土長時間處在高溫環境下，使高嶺土產生脫水現象，從而形成所需的偏高嶺土。在偏高嶺土的發展歷程中，偏高嶺土一直很少用于混凝土配制。現階段，一些專家將高嶺土以及硅灰進行研究，發現偏高嶺土具有與硅灰相似的性能，并在混凝土配制中呈現的效果也優于硅灰，不僅能增強混凝土強度，還能減少堿骨料反應發生的幾率。因此，將外加劑以及偏高嶺土聯合應用于混凝土配制，是外加劑發展的新方向。

5 結語

外加劑屬于混凝土配制的基本材料，也是保證混凝土配制質量的關鍵。在使用外加劑時，應控制外加劑的用量，并合理使用不同的外加劑，以便增強外加劑的應用效果。隨著外加劑研制技術不斷成熟，未來可朝著環保型外加劑、混合型外加劑以及偏高嶺土聯合外加劑等領域發展，從而增強混凝土配制質量。

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