關于混凝土外加劑的相關研究

王悅

摘要：本文主要闡述了混凝土外加劑的發展狀況及在國內外目前的現狀，對目前應用較多的幾種混凝土外加劑的功能、作用機理、使用情況、在施工過程中應該注意到的問題做了簡單的介紹和說明，對混凝土外加劑品種的選擇、外加劑產量的確定、外加劑摻入方法的確定進行了相關的簡單論述。在本文的最后對混凝土外加劑發展趨勢進行了展望。在現在的混凝土施工中，外加劑隨處可見，然而有很多人卻不能很好的認識和正確的使用外加劑，結果導致出現很多由于外加劑而引起的工程事故。因此，在混凝土施工中認識和正確使用外加劑是非常有必要的。

關鍵詞：混凝土;外加劑;工程事故

一、混凝土外加劑的名稱及種類

（一）外加劑命名

我國的標準對不同品種的混凝土外加劑分別定義如下：

（1）普通減水劑在混凝土坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑。此類減水劑主要有：木質素磺酸鹽類，輕基梭酸鹽類，多元醇類。聚氧乙烯烷基醚類，腐植酸類減水劑等。

（2）高效減水劑在混凝土坍落度基本相同的情況下，能大幅度減少拌合用水量的外加劑。高效減水劑主要品種有：蔡磺酸甲醛縮合物，磺化三聚氰胺水溶性樹脂;多環芳輕磺酸鹽縮合物;磺化煤焦油系;氨基磺酸鹽系;馬來酸共聚物系;聚丙烯酸鹽接枝共聚物等。

（3）引氣劑在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣減水劑兼有引氣和減水功能的外加劑。主要類型有：松香樹脂類，如松香皂、松香熱聚物;烷基苯磺酸鹽類，如烷基苯磷酸鹽、烷基苯酚聚氧乙烯醚;脂肪醇磺酸鹽類，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉。

（二）混凝土外加劑按功能分類

混凝土外加劑按其功能主要分為以下幾類：

（1）改善混凝土拌合物流變性能的外加劑，包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑。

（2）調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑，包括緩凝劑、早強劑和速凝劑等。

（3）改善混凝土耐久性能的外加劑，包括引氣劑、減水劑、防水劑、防凍劑和阻銹劑等。

（4）改善混凝土變形性能的外加劑，包括膨脹刊和最近新發展起來的減縮劑等。減縮劑是近年來新開發的混凝土外加劑，主要是以低級乙醇的氧化物為主要成分的非離子型有機物。

（5）改善混凝土其它性能的外加劑，如加氣劑、著色劑、養護劑和脫模劑等。

二、外加劑在混凝土中的作用機理及應用情況

（一）減水劑

在保持新拌混凝土和易性相同的情況下，能顯著降低用水量的外加劑叫混凝土減水劑，又稱抗壓強度比、鋼筋銹蝕等。它具有增大混凝土流動性，改善和易性等特點，如木質素硫磺鈣、糖蜜等普通減水劑、高效減水劑、早強減水劑、緩解減水劑、引氣減水劑等。作用機理：減水劑屬于表面活性物質。這類物質的分子分為親水端和疏水端兩部分。親水端在水中可指向水，而疏水端則指向氣體、非極性液體（油）或固態物質，可降低水一氣、水一固相間的界面能，具有潤濕、發泡、分散、乳化的作用。減水劑在混凝土中的減水功效是通過以下三個方面的作用共同起作用的結果：

（1）吸附—分散作用

水泥加水攪拌后，仍有一些絮凝狀結構。在這些結構中包裹著很多拌合水，從而降低了新版混凝土的和易性。摻入減水劑后，減水劑的曾水集團定向依附于水泥顆粒表面帶有相同符號的電荷，在電性斥力下，不但能使水泥—水體系處于相對穩定的懸浮狀態，而且能使水泥加水初期所形成的絮狀結構分散解體，從而將絮狀聚集體內的游離水釋放出來，達到減水的，目的。

（2）潤濕作用

減水劑作為一種表面活性劑滲入到混凝土中，能大大降低水的表面張力，這樣不但能使水泥顆粒有效的分散，而且由于濕潤作用會增大水泥顆粒的水化面積，加速水泥水化。

（3）潤滑作用

減水劑離解后的親水集團定向吸附于水泥顆粒表面，很容易和水分子以氫鍵形式締合。這種氫鍵締合作用的作用力遠大于該分子與水泥顆粒之間的分子吸引力。當水泥顆粒吸附足夠的減水劑后，借助于極性親水團與水分子之間的締合作用，再加上水分子間氫鍵締合，水泥顆粒之間形成一層穩定的溶劑化水膜，組織了水泥顆粒之間的直接接觸，并在顆粒間起潤滑作用。另一方面，摻入減水劑后，將引入一定量的微小氣泡，他們被減水劑定向吸附的分子膜包圍，并與水泥顆粒分散從而增加了水泥顆粒間的滑動能力。

（二）防凍劑

在一定的負溫條件下，在混凝土拌合物中加入的能顯著降低混凝土中也想冰點，使混凝土不發生凍結或部分凍結，并能保持水泥正常水化的外加劑。主要作用是使混凝土中的水分在盡可能地的環境中結冰，防止水分凍結而產生的凍脹能力。作用機理：防凍劑是加入混凝土混合料后，使混凝土的放抗凍性能大大提高，一般認為是有以下幾個方面引起的綜合作用的結果：（1）降低混凝土中液相的冰點;（2）降低混凝土早期受凍的臨界強度;（3）降低水泥砂漿凍結時的凍脹應力;（4）促使新拌混凝土內固相水—冰的結晶變形;（5）改變冰的結晶狀態;（6）提高混凝土的早期強度。

三、外加劑的選擇和使用

（一）外加劑品種的選擇

幾乎是各種混凝土都可以摻加外加劑，要根據工程特點選用具體的適合的外加劑。外加劑的摻加效果的有效發揮主要依靠與水泥的種類、摻合料種類及其性能、粗細集料的性能及其所含的雜質、混凝土的配合比和混凝土拌合物的攪拌形式、攪拌時間、混凝土溫度以及環境條件等多種因素。

（二）外加劑摻量的確定

每種外加劑都有適宜的摻量，即使使用同一種外加劑，不同的用途也會有不同適宜的摻量。外加劑摻量過大，不僅在經濟上不合理，而且可能就會失去應有作用而造成質量事故;摻量過小，就起不到應有的摻加效果。外加劑的最佳摻量是獲得最好技術效果和經濟效果的重要因素。外加劑生產廠家產品說明書中提供的只是使用時的摻量范圍，使用單位在使用前必須通過混凝土試配的結果來確定最佳摻量。根本的原則是在滿足混凝土性能要求的前提下，采用最低摻量。

不同類型的外加劑的確摻量是有一定規律的。通常，無機鹽類早強劑摻量為水泥含量的1%～2%，有機緩凝劑摻量為0.02%～0.1%，引氣劑摻量為0.002%～0.006%，普通減水劑摻量為0.2%～0.3%，高效減水劑摻量為0.5%～1.0%。同一種外加劑用于不同混凝土時摻量也不盡相同，例如高效減水劑用于蒸養混凝土時摻量為0.3%～0.5%，用于普通混凝土時摻量為0.5%，用于液態混凝土時摻量為0.75%用于高強混凝土時摻量為1.0%。

（三）外加劑摻入方法的確定

（1）先摻法： 粉劑外加劑與水泥混合，再加集料與與水攪拌稱作先摻法。該法有利于外加劑的分散，減少集料對外加劑的吸附量，但實際工程使用不方便，一般是試驗室用做試配;（2）后摻法：混凝土加水攪拌一些時間后（水泥水化反應進行一段時間后），再加入外加劑進一步攪拌，保持了混凝土液相中的外加劑濃度不會很快降低;（3）同摻法：水劑粉劑與混凝土材料一起倒入攪拌機攪拌，或液體外加劑與水混合，然后與其他材料一起拌合。此方法混凝土在一開始水化時就有外加劑介入，立即被水泥顆粒表面吸附，從而迅速降低了液相中的濃度;

四、結論

隨著社會經濟的不斷發展，建筑施工建設力度逐漸加大，混凝土外加劑的生產將進入一個高速發展階段，今后混凝土外加劑將朝一個明確的方向發展，即：節能、高效、環保、可持續性發展。

參考文獻

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