混凝土外加劑對混凝土性能的影響及應用研究

王昌祥

（上饒市天佳新型材料有限公司，江西 上饒 334100）

在當前各類工程項目的建設過程中，混凝土的性能和質量對工程項目有直接影響，因此，混凝土外加劑的應用越來越重要。在混凝土中摻入外加劑可以事半功倍地改善混凝土的某些性能，因此，混凝土外加劑已成為混凝土的重要組成部分，并被廣泛使用。在此背景下，對于混凝土外加劑的性能與應用技術進行研究和探索，對于推動現代化工程建設具有重要意義。

1 混凝土外加劑介紹

混凝土外加劑是指混凝土生產中添加的化學物質，用來改變混凝土的某些特定性能或實現特定功能。根據作用不同，外加劑可分為增強劑、減水劑、緩凝劑、早強劑、氣泡劑、密實劑、防水劑、防凍劑等多種類型。其中，增強劑可提高混凝土的強度、硬度和耐久性，防止混凝土產生龜裂等缺陷；減水劑可降低混凝土的水灰比，提高混凝土的坍落度、流動性和抗滲性；緩凝劑可延緩混凝土的凝固時間，以便在液態下進行處理和運輸；早強劑可使混凝土快速硬化，縮短養護期間，加快工程進度；氣泡劑可使混凝土在拌和時產生氣泡，降低混凝土密度，提高保溫性能；密實劑可使混凝土表面生成致密無孔的微晶體，提高混凝土的致密性和硬度；防水劑可以防水、抗滲和防腐；防凍劑可在低溫下保持混凝土的穩定性，避免產生空鼓、龜裂等缺陷。

2 混凝土外加劑對混凝土性能的影響

2.1 提高混凝土強度

混凝土外加劑的應用可以明顯提高混凝土的強度。通過加入某些化學外加劑，可以在混凝土中形成比普通混凝土更加致密的結構，從而提高混凝土的抗壓強度和抗拉強度。此外，添加一些細粉、粉煤灰等細粒材料可使混凝土中的孔隙減少，從而改善混凝土的強度和耐久性。同時，添加適量的緩凝劑和溫度降低劑可減緩混凝土的硬化速度，使其具有更好的性能。

2.2 改善混凝土抗滲性

混凝土抗滲性是衡量混凝土品質和耐久性的重要參數，直接影響建筑物的安全和使用壽命。而外加劑是混凝土材料的重要組成部分，其性能的提升和應用的廣泛化成為改善混凝土抗滲性的關鍵因素之一。也就是說，添加適量的外加劑可有效改善混凝土的抗滲性能，進而提高混凝土的品質和耐久性。雖然混凝土中的各種外加劑（如抗滲劑、減水劑、延緩劑、早強劑等）有著不同的作用，但其共同作用是使混凝土的抗滲性得到改善。外加劑中的高分子材料能夠形成一層防水膜，減小混凝土孔隙隙縫，提高混凝土與環境的隔離性；少量的氯離子能防止結構中的鋼筋腐蝕，從根本上提高混凝土的耐久性。

3 外加劑對混凝土性能影響的試驗分析

3.1 試驗原材料

本次試驗所用的混凝土原材料包括水泥、細砂、粗骨料和自來水。其中，水泥采用的是普通硅酸鹽水泥，按照《通用硅酸鹽水泥》（GB 175—2007）的要求進行振實度試驗，并選取振實度為(300±5)ml 的水泥作為試驗用水泥。細砂采用的是干燥篩分后的天然河砂，其細度模數為2.6，粗骨料選用的是20mm 的碎石。所有原材料均按照《混凝土試驗方法標準》（GB/T 1727—2007）的要求進行試驗，并確保其符合建設工程施工質量標準要求。

3.2 試驗方法

本試驗選取了普通硅酸鹽水泥為摻合材料，摻入不同種類的外加劑進行混凝土配制，然后分別對凝結時間、泌水率、表觀密度等多種混凝土性能進行測試和分析，見表1。

表1 混凝土配合比

3.2.1 混凝土凝結時間測試

可以采用維卡儀測定法，根據標準GB/T 50080—2002 進行測試。先將混凝土樣本放入維卡儀桶中，在室溫20℃±2℃的條件下進行測定；每隔一段時間（如：10min 或30min），用維卡針刺入混凝土樣本，直到維卡針不能完全刺入樣本；取最初刺不動的時間作為初凝時間，取連續兩次刺不動的時間作為終凝時間。

3.2.2 混凝土泌水率測試

可以參照GB/T 50080—2016 標準進行測試。將1 200g 混凝土漿液放在4%全孔徑為0.075mm的篩網上，在室溫20℃±2℃、相對濕度不低于80%的環境下放置2h；靜置結束后，記錄篩網底部集水器內集聚的水分量；根據泌水率計算公式：泌水率（%）=篩網底部集水器內集聚的水分量（g）/1 200g×100%，進行計算。

3.2.3 混凝土表觀密度測試

可以參照GB/T 50080—2016 標準進行測試。首先，制備混凝土試塊，將其放入水中浸泡24h后取出進行稱重測量。然后，將試塊放入已知體積的容器中測量加入試塊后的水位，以計算試塊的體積。表觀密度=試塊的重量÷試塊的體積。

3.2.4 混凝土抗壓強度測試

可以參照GB/T 50081—2019 標準進行測試。抗壓強度試驗通常在混凝土樣品制備后的3d、7d、14d 和28d 進行。具體做法是，制備一定規格（如：150mm×150mm×150mm）的混凝土立方體樣品，每個試驗齡期的樣品至少要有3 個；在試驗當天，將試樣從標準養護條件下取出，擦干表面的滯水，然后在萬能試驗機上進行抗壓試驗，記錄破裂荷載；根據強度計算公式：抗壓強度=試樣破裂荷載/試樣受壓面積，進行計算。

3.3 試驗結果

試驗結果顯示，不同類型的外加劑摻量對混凝土性能有明顯影響。在凝結時間方面，添加適量的減水劑可以明顯縮短混凝土凝結時間，添加過多的減水劑則可能導致凝結時間延長。添加減水劑可以有效降低混凝土泌水率，添加空氣泡劑則可以增加泌水率。在表觀密度方面，添加減水劑和氯離子滲透劑可以明顯提高混凝土表觀密度，添加聚羧酸減水劑則可降低混凝土表觀密度。根據混凝土配置比對混凝土試件進行制備并針對各齡期混凝土展開力學性能試驗，見表2。

表2 力學性能試驗結果

根據試驗結果，建議在摻加外加劑時，應根據混凝土之前的強度要求和特殊的施工需求選擇合適的外加劑類型和摻量，以達到優化混凝土性能的效果。同時，注意不要過量添加外加劑，否則，可能帶來一些不利影響，如凝結時間延長、強度下降等。

3.4 結果分析

在試驗過程中，我們在摻加不同類型外加劑后對混凝土的凝結時間、泌水率、表觀密度等性能進行了分析。在凝結時間方面，試驗發現：在混凝土中摻加了水泥減量劑后，凝結時間有所延長；而在摻加高效減水劑后，凝結時間明顯縮短。在泌水率和表觀密度方面，試驗發現：摻加高效減水劑或微泡劑等外加劑可以明顯降低混凝土的泌水率，提高混凝土的表觀密度，從而改善混凝土的整體性能。因此，在使用外加劑時應根據具體需要進行選擇。

4 混凝土外加劑的性能應用

4.1 混凝土外加劑在不同工程中的應用

混凝土外加劑是一種重要的材料，在不同的工程中應用廣泛。一是在道路建設中，混凝土外加劑可以用于改善混凝土的耐久性和抗裂性，從而延長道路的使用壽命。二是在建筑物的建設中，混凝土外加劑能夠改善混凝土的抗滲性、抗凍性和耐久性，保證建筑物的結構強度和安全性。三是在水利工程建設中，混凝土外加劑可用于提高混凝土的耐久性和抗滲性，從而保證水利工程的長期穩定和安全運行。四是在工業建設中，混凝土外加劑可以用于改善混凝土的強度和耐久性，延長工業建筑物的使用壽命和提高安全性。

4.2 混凝土外加劑的添加方式與配合比設計

使用混凝土外加劑時需要進行配合比設計。配合比設計的目的是確定混凝土中各組分的比例，從而保證混凝土的性能和質量。配合比設計需要考慮混凝土的強度、流動性、耐久性、施工條件等因素，也需要將添加外加劑所產生的影響考慮在內。通常情況下，進行配合比設計時，外加劑的摻入量為混凝土總重量的3%～10%。此外，根據混凝土中水膠比的大小，需要對外加劑的摻入量進行適當調整。在對配合比進行設計時，還需要對外加劑與其他材料的配合方式進行合理選擇。

4.3 混凝土外加劑的質量控制及檢驗

在混凝土外加劑的應用過程中，質量控制及檢驗顯得尤為重要。外加劑的質量對混凝土性能產生直接影響，因此，需要制訂相應的質量控制措施。

（1）對外加劑進行全面檢查和測試，明確其成分和性能參數。對于進口外加劑，應按照相關標準進行取樣檢測，確保其符合國家或地區的質量要求。對于國產外加劑，應選擇具有穩定生產質量的生產廠家，并委托相關質檢機構進行檢驗，保證其達到標準要求。

（2）施工過程中要嚴格遵守規范要求，按照設計配合比控制外加劑使用量。對于不合格的外加劑，要及時予以淘汰，并重新選用合格的外加劑。在攪拌混凝土時，要按照標準要求加入外加劑，并控制混凝土攪拌時間和強度，保證混凝土質量符合設計要求。

5 提高混凝土外加劑使用效率的建議

（1）選用合適的外加劑。不同種類的外加劑對混凝土的性能影響不同，有的可以提高強度，有的則可增加耐久性。因此，應根據具體情況選擇適合的外加劑，以達到最佳效果。

（2）控制外加劑的用量。雖然添加外加劑可以提高混凝土的各項性能，但是，過量使用外加劑也會導致一些不良影響，如降低混凝土的工作性能、影響流動性等。因此，在使用外加劑的過程中必須控制用量，以確保混凝土的性能得到有效提升。

（3）采用正確的操作方法。添加外加劑過程中要嚴格遵守規定的操作流程，確保外加劑能夠均勻地混合到混凝土中。外加劑的種類不同，其操作方法也有所不同，需要做好相應的準備工作，熟悉操作技巧。

6 結語

綜上所述，在混凝土中添加外加劑可以有效改善混凝土的抗滲性能，提高混凝土的品質和耐久性，并延長其使用壽命。合理的添加方式和配合比設計能夠有效提高混凝土的性能和質量，外加劑的摻加應在確保混凝土性能不受損害的前提下進行，以達到優化混凝土性能、節約成本和提高效率的目的。