1、混凝土外加劑技術(shù)及其應(yīng)用一、混凝土外加劑的發(fā)展簡(jiǎn)史 外加劑的使用已有100年的歷史。最早使用的有CaCl2、CaSO42H2O、CaO等，都是作為水泥的調(diào)凝劑而使用的。再追溯到古代，動(dòng)物血、糯米湯、豆腐汁也作為石灰、粘土、草木灰等效結(jié)材料中的添加劑來改善其粘結(jié)性。近代外加劑的使用是30年代在美國(guó)首先開始的。隨著公路交通的發(fā)展，混凝土路面發(fā)生裂紋、酥松等過早破壞的現(xiàn)象相應(yīng)增多，尤其是在嚴(yán)寒氣候地區(qū)問題更為嚴(yán)重，在研究對(duì)策中，最初發(fā)現(xiàn)摻有樹脂和油類的水泥配制的混凝土性質(zhì)有了變化。開始注意到引氣的作用減水效果，即可以提高拌合物的和易性和混凝土的抗凍性，于是在道路工程中首先使用了引氣劑。接著又研究制造

2、成功的以紙漿廢液中木質(zhì)磺酸鹽為主要成分的“普濁里”減水劑。于1937年美國(guó)頒布了歷史上第一個(gè)減水劑的專利。1954年制定了第一批混凝土外加劑檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，外加劑和外摻料成為配制百年耐用混凝土不可缺少的添加材料，如各類減水劑、緩凝劑、引氣劑、阻銹劑、防水劑、泵送劑及其各類復(fù)合的外加劑等相繼誕生，目前總的外加劑品種有500 種左右。正是由于外加劑的作用，引起了各國(guó)普遍的重視，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家，要求制造的混凝土工程要美觀而經(jīng)久耐用，更把外加劑作為保證混凝土技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益的手段。 目前，混凝土外加劑使用最普遍的國(guó)家有日本、澳大利亞、挪威、美國(guó)。這些國(guó)家80%以上的混凝土中應(yīng)用外加劑，且

3、日本、澳大利亞已達(dá)100%。其次是德國(guó)、丹麥、瑞典等國(guó)使用外加劑的混凝土也達(dá)50%以上。 我國(guó)正式使用混凝土外加劑是20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)由前蘇聯(lián)專家將松香皂化物引氣劑引入國(guó)內(nèi)。在天津塘沽新洪、武漢長(zhǎng)江大橋及佛子嶺水庫(kù)應(yīng)用，取得了一定的效果。以后又使用過以亞硫酸鹽法造紙的紙漿廢液、制糖工業(yè)廢蜜為原料的混凝土塑化劑，同時(shí)氯化鈣、氯化鈉、三乙酸胺等也作為早強(qiáng)劑使用。隨后由于有些工程使用不當(dāng)曾出現(xiàn)過工程質(zhì)量問題，再加上眾所周知的原因，直到70年代初中國(guó)混凝土外加劑還未得到推廣應(yīng)用。我國(guó)形成使用外加劑的規(guī)模，是到20世紀(jì)70年代中期后，由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)恢復(fù)的需要，加之國(guó)際上也正是進(jìn)入混凝土技術(shù)因使用減

4、水劑而進(jìn)入第三次飛躍時(shí)期（第一次飛躍是創(chuàng)造了鋼筋混凝土技術(shù)，第二次飛躍是發(fā)明了預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，第三次飛躍就是高效能外加劑和高性能混凝土的問世）。我國(guó)出現(xiàn)了一個(gè)大量研究生產(chǎn)外加劑的高潮。各種減水劑、緩凝劑、早強(qiáng)劑、引氣劑、防水劑、阻銹劑、泵送劑、抗凍劑及其各類復(fù)合劑等一擁而出300多種，幾乎國(guó)外常用的類型我國(guó)也都相繼研制成功，雖然質(zhì)量上還有一定差距。目前我國(guó)研制的各類外加劑性能不斷提高，生產(chǎn)應(yīng)用水平已向國(guó)際先進(jìn)水平靠攏，制定的生產(chǎn)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)也逐漸與世界先進(jìn)水平接軌。二、各類外加劑的作用和應(yīng)用范圍1混凝土外加劑的分類混凝土外加劑按其材料組成、化學(xué)作用和使用目的、效果可分為以下五大類：1）改善新拌混

5、凝土流變性能減水劑、引氣劑、保水劑等； 2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)、硬化性能緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑等； 3）調(diào)節(jié)混凝土氣體含量引氣劑、發(fā)氣劑、泡沫劑、消泡劑等； 4）改善混凝土耐久性引氣劑、阻銹劑、抗凍劑、抗?jié)B劑、防腐蝕劑等； 5）為混凝土提供特殊性能發(fā)氣劑、泡沫劑、著色劑、膨脹劑、堿骨料反應(yīng)抑制劑等。 2?；咀饔?各類外加劑都有各自的特殊功能。綜合起來，外加劑可以在以下方面發(fā)揮作用： 1）能改善施工條件，減輕體力勞動(dòng)，并有利于機(jī)械化施工，對(duì)保證及提高工程質(zhì)量有積極的作用，能使現(xiàn)場(chǎng)條件下完成過去難以完成的要求高質(zhì)量的工程，例如可摻加高效能外加劑在工地條件下配制C80C100的超高強(qiáng)混凝土，摻加減水劑

6、可配制遠(yuǎn)距離和高層建筑泵送的混凝土等。 2）能減少養(yǎng)護(hù)時(shí)間，或預(yù)制廠縮短蒸養(yǎng)時(shí)間，可以提早拆模加速模板周轉(zhuǎn)，還可以提早以預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土鋼筋放張、剪筋，總之可以加快施工進(jìn)度。 3）能提高或改善混凝土質(zhì)量。許多外加劑可以提高混凝土的強(qiáng)度，增加耐久性、密實(shí)性，增強(qiáng)抗凍性、抗?jié)B性，改善干燥收縮及流變性能，有些外加劑能提高鋼筋的耐蝕性等，要根據(jù)需要的性能選用，只要摻用得當(dāng)對(duì)混凝土就有利，否則會(huì)適得其反。 4）在采取一定措施的條件下，保證混凝土質(zhì)量并還可適量地節(jié)約水泥。各類外加劑節(jié)約水泥情況外 加 劑 類 別節(jié) 約 水 泥 (%)減 水 劑木質(zhì)素、糖蜜、胡敏酸鹽類萘系磺酸鹽類樹脂、聚羧酸類5101020

7、1525早 強(qiáng) 劑無機(jī)鹽類普通復(fù)合劑高效復(fù)合劑5101015引 氣 劑松香皂類、表面活性劑583應(yīng)用范圍 外加劑的應(yīng)用范圍十分廣泛，在以下條件下都可以使用外加劑。 1）自然條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土制品或構(gòu)件，摻用減水劑能改善和易性，或提高強(qiáng)度，或節(jié)約水泥。 2）冬季現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土施工時(shí)，可摻用早強(qiáng)劑或早強(qiáng)型復(fù)合減水劑，在能夠保溫至一定溫度條件下使混凝土早期強(qiáng)度提高，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度。 3）夏季滑模施工、水壩等大體積混凝土，以及灌注鋼管拱混凝土，可摻用緩凝劑或緩凝型復(fù)合減水劑，以延緩混凝土凝固時(shí)間和延緩水泥放熱過程，可減少收縮裂縫而保證混凝土質(zhì)量。 4）噴射混凝土、放水堵漏工程中可摻用速凝劑、水泥快硬

8、劑，使混凝土很快凝結(jié)、硬化。 5）大模板或鋼筋密集的預(yù)應(yīng)力混凝土工程，可使用高效減水劑以利澆筑，保證工程質(zhì)量。 6）港工、水工或受各類酸、堿鹽侵蝕的混凝土，可摻用引氣劑、減水劑并摻加摻和料，或選用相應(yīng)的特種水泥、摻加防腐蝕劑等，提高混凝土和易性和耐久性。 7）高等級(jí)(C40C70)、超高等級(jí)(C70以上)混凝土，應(yīng)摻用高效減水劑來配制。 8）大型設(shè)備基礎(chǔ)螺栓孔灌漿、錨桿注漿、大體積混凝土防止裂縫、補(bǔ)償混凝土收縮和地下防水等工程，可摻用微膨脹劑。 9）預(yù)制構(gòu)件根據(jù)不同生產(chǎn)條件和構(gòu)件用途選擇應(yīng)用外加劑，有的可減少蒸養(yǎng)時(shí)間，有的可改善強(qiáng)力振搗的工藝，這些均有利于提高制品質(zhì)量。 部分外加劑(僅例舉引氣

9、、減水、早強(qiáng)等復(fù)合類)在不同種類混凝土中的選擇使用參見下表。部分外加劑在不同種類混凝土中的選用表混 凝 土 種 類減 水 劑引 氣 型 減 水 劑標(biāo)準(zhǔn)型緩凝型早強(qiáng)型標(biāo)準(zhǔn)型緩凝型早強(qiáng)型構(gòu)件類型大體積混凝土高強(qiáng)度混凝土（在滿足強(qiáng)度要求的前提下）施工條件低溫施工的混凝土高溫施工的混凝土特殊條件受海水作用的混凝土水密或氣密混凝土受凍融作用的混凝土施工方法水下灌注混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土滑模施工混凝土預(yù)填骨料灌漿混凝土蒸汽養(yǎng)生混凝土濕式噴射混凝土表中符號(hào)說明：為最適宜使用；為可使用；為最好不用。三、常用外加劑品種、使用功能及使用范圍1普通減水劑（塑化劑）1）主要品種：（1）木質(zhì)素類減水劑；（2）糖密類減水劑；

10、（3）胡敏酸鹽類減水劑。2）功能作用：在混凝土坍落度基本相同的條件下減水率一般為5%10%，起到節(jié)約水泥、改善拌合物和易性、提高混凝土強(qiáng)度。3）適用范圍：適用于普通混凝土，鋼筋混凝土及最低氣溫在5以上施工的混凝土工程，及泵送和有耐久性要求的混凝土工程。2高效減水劑（超塑化劑）1）主要品種：（1）普通減水劑基改性類；（2）聚烷基芳基磺酸鹽類；（3）三聚氰胺類；（4）樹脂磺酸鹽類；（5）聚羧酸類。2）功能作用：在混凝土坍落度基本相同的條件下減水率一般為：普通減水劑基改性類12%20%；聚烷基芳基磺酸鹽、三聚氰胺、樹脂磺酸鹽類等15%30%；聚羧酸類為25%50%。起到節(jié)約水泥、改善拌合物和易性、提

11、高混凝土強(qiáng)度。 3）適用范圍：適用于最低氣溫0以上的混凝土施工，用于配制高強(qiáng)大流動(dòng)度、泵送、耐久性高的混凝土工程。3早強(qiáng)劑1）主要品種：常作為混凝土早強(qiáng)劑的化工原料有：氯鹽類（預(yù)應(yīng)力及鋼筋混凝土不允許使用）、硫酸鹽類、亞硝酸鹽類、三乙醇胺及三乙丙醇胺等。2）功能作用：提高混凝土早期強(qiáng)度、縮短施工周期。3）適用范圍：適用于蒸養(yǎng)混凝土及常溫、低溫和最低溫度不低于-5環(huán)境中施工的有早強(qiáng)或防凍要求的混凝土工程； 4復(fù)合早強(qiáng)劑1）主要品種：利用各種鈉鹽與三乙醇胺或三乙丙醇胺及其它有機(jī)、無機(jī)原料復(fù)合配成的早強(qiáng)劑。2）功能作用：提高混凝土早期強(qiáng)度、縮短施工周期。3）適用范圍：適用于蒸養(yǎng)混凝土及常溫、低溫和最

12、低溫度不低于-5環(huán)境中施工的有早強(qiáng)或防凍要求的混凝土工程；5早強(qiáng)減水劑1）主要品種：普通型早強(qiáng)減水劑、高效型早強(qiáng)減水劑。2）功能作用：提高混凝土早期強(qiáng)度、縮短施工周期；改善拌合物流動(dòng)性；節(jié)約水泥。3）適用范圍：適用于蒸養(yǎng)混凝土及常溫、低溫和最低溫度不低于-5環(huán)境中施工的有早強(qiáng)、防凍要求的混凝土工程。 6泵送劑1）主要品種：普通型泵送劑、高效型泵送劑 2）功能作用：提高拌合物的和易性，降低泵送阻力，改善泵送性能。 3）適用范圍：適用于各類建筑物的泵送施工混凝土；適用于大體積混凝土、高層建筑和超高層建筑的滑模施工。7緩凝劑1） 主要品種：常作為混凝土緩凝劑的化工原料有各種木質(zhì)素的糖類、酸類和無機(jī)鹽

13、類。2）功能作用：不明顯改變混凝土其它性能情況下，使混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)。 3）適用范圍：適用于大體積混凝土，碾壓混凝土，炎熱氣候條件下施工的混凝土，大面積澆注的混凝土，避免冷縫產(chǎn)生的混凝土，自流平免振混凝土及其它需要延緩凝結(jié)時(shí)間的混凝土。8緩凝減水劑1）主要品種：普通型緩凝減水劑、高效型緩凝減水劑 2）功能作用：有緩凝并有減水功能。能改善混凝土拌合物和易性，節(jié)約水泥，有緩凝作用，可降低水泥早期水化熱，防止混凝土開裂。3）適用范圍: 適用于大體積混凝土，碾壓混凝土，炎熱氣候條件下施工的混凝土，大面積澆注的混凝土，避免冷縫產(chǎn)生的混凝土，自流平免振混凝土及其它需要延緩凝結(jié)時(shí)間的混凝土。 9防凍劑

14、1）主要品種：低溫早強(qiáng)型防凍劑、低溫防凍型防凍劑。 2）功能作用：能使混凝土在一定的負(fù)溫下硬化，提高早期強(qiáng)度，防止混凝土早期受凍破壞。 3）適用范圍：適用于負(fù)溫條件下施工的混凝土。 10微膨脹劑1）主要品種：硫鋁酸鈣類、硫酸鋁氧化鈣類、氧化鈣類。 2）功能作用：能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹，防止混凝土開裂，提高混凝土抗?jié)B性能，增強(qiáng)混凝土的體積穩(wěn)定性。 3）適用范圍：補(bǔ)償收縮混凝土、填充用膨脹混凝土、填充用膨脹砂漿。12防水劑1）主要品種：（1）無機(jī)化合物類：如FeCI3，硅灰，膨脹劑及其鹽類等；（2）有機(jī)化合物類：有機(jī)硅表面活性劑；（3）混合物類：無機(jī)類混合物，有機(jī)類混合物等；（4）復(fù)合類：由上

15、述各類與引氣劑、減水劑等組分復(fù)合而成。 2）功能作用：能降低混凝土在靜水壓力的透水性，提高混凝土的密實(shí)性、防滲性。 3）適用范圍：適用于工業(yè)與民用建筑的屋面、地下室、隧道、巷道給排水池、水泵站等有防水抗?jié)B要求的混凝土工程。四、使用外加劑應(yīng)注意的事項(xiàng) 1根據(jù)工程特點(diǎn)選用合適的外加劑 幾乎各種混凝土都可以摻用外加劑，但必須根據(jù)工程混凝土不同的標(biāo)準(zhǔn)要求、施工條件和施工工藝等選擇合適的外加劑種類。如一般混凝土主要摻用普通減水劑；高強(qiáng)混凝土摻用高效減水劑；氣溫高時(shí)，摻用緩凝型減水劑；氣溫低時(shí)，摻用復(fù)合早強(qiáng)減水劑；冬季施工氣溫達(dá)到較低負(fù)溫時(shí)，還可以摻用抗凍劑；抗?jié)B性能要求高的，摻用防水劑；泵送施工的混凝土

16、，屬高強(qiáng)度混凝土即摻用高效減水劑，低等級(jí)混凝土可摻用泵送劑或普通減水劑。為了發(fā)揮各種外加劑的特點(diǎn)，不宜互為代用。外加劑對(duì)不同的水泥有一個(gè)適應(yīng)性問題，應(yīng)注意作匹配試驗(yàn)，如某些減水劑對(duì)摻硬石膏作為調(diào)凝劑的水泥不發(fā)揮作用。 2注意外加劑的質(zhì)量 除關(guān)注某些廠家不注意原材料質(zhì)量控制，粗制濫造，以假亂真，提供偽劣產(chǎn)品外，對(duì)質(zhì)量較好的產(chǎn)品也應(yīng)注意某些問題，如應(yīng)詳細(xì)了解產(chǎn)品實(shí)際性能，注意生產(chǎn)廠所提供的技術(shù)資料和應(yīng)用說明，不要買那些不知怎么使用也不知摻了什么東西的外加劑。目前我國(guó)外加劑牌號(hào)眾多，諸多廠家未明顯標(biāo)示其產(chǎn)品品種，而且質(zhì)量不一，因此，在工程應(yīng)用前，應(yīng)按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其選擇好的外加劑進(jìn)行摻量及混凝土性能試

17、驗(yàn)。3注意水泥品種的選擇 在外加劑材料中，水泥對(duì)減水劑的影響最大。水泥品種不同，將影響減水劑的減水、增強(qiáng)效果，其中對(duì)減水效果影響更明顯。高效減水劑對(duì)水泥更有選擇性，不同水泥其減水率的相差較大，水泥礦物組成、摻和料、調(diào)凝劑、堿含量、細(xì)度等都將影響減水劑的使用效果，如用硬石膏作調(diào)凝劑的水泥，C3A含量大的水泥，早強(qiáng)水泥等對(duì)某些減水劑使用效果就不好。因此，同一種減水劑在相同的摻量下，往往因水泥不同而使用效果明顯不同，或同一種減水劑，在不同水泥中為了達(dá)到相同的減水增強(qiáng)效果，減水劑的摻量也明顯不同。在某些水泥中，有的減水劑會(huì)引起異常凝結(jié)現(xiàn)象。為此，當(dāng)水泥可供選擇時(shí)，應(yīng)選用對(duì)減水劑較為適應(yīng)的水泥，提高減水

18、劑的使用效果。當(dāng)減水劑可供選擇時(shí)，應(yīng)選擇與施工用水泥較為適應(yīng)的減水劑，使減水劑發(fā)揮更好效果，在使用前，應(yīng)進(jìn)行水泥與外加劑適應(yīng)性試驗(yàn)。 水泥與外加劑適應(yīng)性試驗(yàn)包括檢驗(yàn)摻減水劑混凝土的性能，如坍落度損失（經(jīng)時(shí)坍落度保持值）、減水率、含氣量、和易性（有無泌水）和強(qiáng)度等；對(duì)于早強(qiáng)型減水劑和防凍型減水劑還應(yīng)了解其是否含有氯鹽，并進(jìn)行對(duì)鋼筋銹蝕試驗(yàn)。4注意掌握摻量 每種外加劑都有適宜的摻量，即使同一種外加劑，不同的用途有不同的適宜的摻量。摻量過大，不僅在經(jīng)濟(jì)上不合理，而且可能造成質(zhì)量事故。如對(duì)有引氣、緩凝作用的減水劑，超摻量會(huì)引入過量空氣降低混凝土強(qiáng)度和凝結(jié)時(shí)間過余延長(zhǎng)。高效減水劑摻量過小，失去高效能作用

19、，而摻量過大，則會(huì)由于泌水而影響質(zhì)量。氯鹽的限制是眾所周知的，過量會(huì)引起鋼筋銹蝕。防凍劑的摻量與溫度有關(guān)，并且根據(jù)強(qiáng)度效果作了摻量規(guī)定，總之，影響外加劑摻量的因素很多，如對(duì)減水劑就有摻加方法、混凝土攪拌時(shí)間、使用水泥品種、混凝土拌合物的初始流動(dòng)性及養(yǎng)護(hù)制度等。 5采用適宜的摻加方法 在混凝土攪拌過程中，外加劑的摻加方法對(duì)外加劑的使用效果影響較大。如減水劑摻加方法大體分為先摻法（在拌合水之前摻入）、同摻法（與拌合水同時(shí)摻入）、滯水法（在攪拌過程中減水劑滯后于水23min加入）、后摻法（在拌合后經(jīng)過一定的時(shí)間才按1次或幾次加入到具有一定含量的混凝土拌合物中，再經(jīng)2次或多次攪拌）。不同的摻加方法將會(huì)

20、帶來不同的使用效果，不同品種的減水劑，由于作用機(jī)理不同，其摻加方法也不一樣。如對(duì)于萘系高效減水劑，為了避開水泥中的C3A、C4AF礦物成分的影響，以后摻法為好，又如木質(zhì)素類減水劑，由于其作用機(jī)理是大分子保護(hù)作用，故不同的摻加方法影響不顯著。影響減水劑摻加方法的因素主要有水泥品種、減水劑品種、減水劑摻量、摻加時(shí)間及復(fù)合的其它外加劑種類等，均應(yīng)通過試驗(yàn)確定。 6注意調(diào)整混凝土的配合比 一般地說，外加劑對(duì)混凝土配合比沒有特殊要求，可按普通方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。但在減水或節(jié)約水泥的情況下，應(yīng)對(duì)砂率、水泥用量、水灰比等作適當(dāng)調(diào)整。 1）砂率 砂率對(duì)混凝土的和易性影響很大。由于摻入減水劑后和易性能獲得較大改善，因

21、此砂率可適當(dāng)降低，其降低幅度約為1%4%，如木質(zhì)素類可取下限1%2%，引氣性減水劑可取上限3%4%，若砂率偏高，則降低幅度可增大，過高的砂率不僅影響混凝土強(qiáng)度，也會(huì)給混凝土塑性收縮增大。具體配比應(yīng)由試配結(jié)果來確定。 2）水泥用量 混凝土中摻用減水劑均有不同程度節(jié)約水泥的效果，使用普通減水劑可節(jié)約5%10%，高效減水劑可節(jié)約10%20%，特高效減水劑即可節(jié)約15%25%（根據(jù)不同摻量和減水率）。配制高等級(jí)混凝土，摻高效減水劑可節(jié)約更多的水泥。 3）水灰比 摻減水劑混凝土的水灰比應(yīng)根據(jù)所摻品種的減水率確定。原來水灰比大者減水率也較水灰比小者高。在節(jié)約水泥后為保持坍落度相同，原來水灰比大者其摻減水劑

22、后的水灰比應(yīng)保持與原水灰比相同，原來是低水灰比的可保持與原水灰比相同或增加約0.010.03。 7注意施工特點(diǎn) 1）在攪拌過程中要嚴(yán)格控制減水劑和水的用量，選用合適的摻加方法和攪拌時(shí)間，保證減水劑充分起作用。對(duì)于不同的摻加方法應(yīng)有不同的工藝要求和注意事項(xiàng)，如干摻時(shí)注意所用的減水劑要有足夠的細(xì)度，粉粒太粗，溶解不勻，效果就不好；后摻或干摻的，必須延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。 2）注意摻外加劑（尤其是早強(qiáng)劑或早強(qiáng)減水劑）的混凝土坍落度損失一般較快，應(yīng)縮短運(yùn)輸及停放時(shí)間，一般不超過30min，否則要用后摻法。在運(yùn)輸過程中應(yīng)注意保持混凝土的勻質(zhì)性，避免分層；摻緩凝型減水劑要注意初凝時(shí)間是否合乎施工要求；摻高效減水劑或復(fù)合劑的混凝土有坍落度損失快等特點(diǎn)，要保證滿足施工要求。又如，蒸養(yǎng)混凝土中外加劑若使用不當(dāng)，混凝土表面會(huì)出現(xiàn)起鼓、脹裂、酥松等質(zhì)量問題，強(qiáng)度也顯著下降。因此在蒸養(yǎng)混凝土中要注意如下問題：選擇合適的外加劑，如引氣類外加劑就不宜使用，要控制外加劑摻量，要有控制預(yù)養(yǎng)和升溫程序，要通過試驗(yàn)確定恒