外加剂的发展品种及掺量选择

摘要：本文介绍了混凝土外加剂的发展，介绍了目前常用的混凝土外加剂的品种,分析了掺量的选择

关键词：外加剂发展、品种、掺用量

中图分类号：TV331文献标识码： A

我国外加剂的研究和应用较国外晚,从20世纪50年代才开始研制木质素类的减水剂,并用于大型水库的大体积混凝土,以后由于某些原因停滞多年。直到70年代后,外加剂的科研、生产和应用才取得较大进展。特别是1982年和1986年分别成立了混凝土外加剂学会和混凝土外加剂协会后,我国的混凝土外加剂得到了一步的加速发展,使用外加剂的混凝土量占混凝土总量的比率从5%增长到40%。

近年来,我国外加剂行业的科研队伍不断发展壮大,生产企业不断增加,新产品不断研制开发,应用领域不断拓展扩大,混凝土外加剂行业逐渐成为现代经济建设中一支不可替代的新生力量,与之同时,外加剂的应用技术也得到了迅速发展。

1.1混凝土外加剂的发展概况

在建筑材料中掺用化学物质的历史可以追溯到很久以前。在最初的填然胶凝材料（如石灰、火山灰和粘土）的使用中，人们已经意识到加入一些有机物质（如血、油等脂肪类）可以使胶凝材料获得一些好的性能。据历史记载，公元258年，曹操曾将植物油加入灰土中建造了铜雀台；宋代将糯米汁加入石灰中修造了和洲城墙；清代乾隆年问曾用糯米汁、石灰、牛血修造了永定河堤；明代《大工开物》中记载用石灰1份加黄河砂2份，外加糯米、羊桃藤汁拌匀建造贮水池等。只是到了近年才搞清楚一些它们的机理，例如血色素是一种胶凝材料颗粒的分散剂，掺加动物血等于掺用了减水剂。

19世纪30年代，美国E.W斯克堪彻取得了用亚硫酸盐纸浆废液改善混凝土和易性，提高强度和耐久性的专利，拉开了现代混凝上外加剂的序幕。1962年，日本的服部健一等研制成功蔡磺酸盐甲醛缩合物（茶系高效减水剂），并于1964年作为商品销售（日本花王石碱公司）；1963年，联邦德国研制成功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物；随后前苏联建工部托拉斯伏尔加河岸地区建设总局又制造出一种新超塑化剂“Anuaccah”，由含硫酸盐的丙烯酸盐废料加工而成；同时，还出现了多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。这三种减水剂对水泥具有强的分散作用，减水率高达20%-30%，并且不引气。由于其不同于普通的塑化剂，在美国被称为High-range-water-reducing agent（高效减水剂），加拿大等国称为Superplasticizer（超塑化剂）。由于其减水率高，配制高强和大流动性混凝土成为可能。日本在世界上首先应用高强混凝土，在普通工艺条件下，使用高效减水剂配制出了80-120MPa的高强混凝上；七十年代初，联邦德国首先用三聚氰胺系高效减水剂研制成功流态混凝土，使混凝土的坍落度达到18-22cm，这样的混凝土拌合物能够达到泵送要求，垂直泵送最高高度为310m。流态混凝土的应用，提高了混凝土的工作性能，方便了混凝土的施工，具有节能、省工、省力、高效的效果，更促进了新的施工工艺的产生和商品混凝土的发展。

1948年，我国华北窑业公司引进了美国沙文引气剂，命名为长城牌引气剂，并成功应用于天津新港工程。20世纪50年代，我国在工程中已经开始应用自己生产的松香热聚物和松香皂类引气剂、亚硫酸盐纸浆废液塑化剂以及氯盐类防冻剂。80年代后，在改革开放的推动下，外加剂的商品化和产业化迅速发展，各种相关的标准也逐渐健全，混凝土外加剂成为了一门新兴建材行业。随着建筑对高层、高效和环保要求的提高，混凝土生产向集中搅拌的商品混凝土发展，在我国的大城市和沿海开放城市，外加剂的使用率均在70%以上，与发达国家利用水平相差不大。但从全国范围来看，我国外加剂应用还是很落后的。据对我国外加剂产量的初步计算，目前掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的38%，商品混凝土占混凝土总量的11-12%。与国外掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的50-80%、商品混凝土占混凝土总量的60-80%相比，我国的外加剂还有较大的发展空间。在混凝土减水剂和商品混凝土飞速发展的带动下，我国已形成了混凝土外加剂的完整体系，除减水剂之外，还有泵送剂、引气剂、早强剂、防冻剂、防水剂、速凝剂、缓凝剂以及膨胀剂等。目前总的混凝土外加剂品种在500种左右。这些各具功能的外加剂，满足了各种土木工程的不同需求，为混凝土技术进步以及提高工程质量做出了巨大的贡献l

在混凝土中使用外加剂已经被公认为是提高混凝上强度、改善混凝土性能、节省生产能耗、保护环境等方面的最有效措施。

1.2混凝土外加剂的品种及参量选择

混凝土外加剂是天然或合成的化学物质，可以是单一或复合组分，品种类型很多，按其使用功能来说有减水的、有早强的、有缓凝的、有抗冻的、也有防水的等等。使用外加剂时必须根据工程对混凝土性能要求选择合适的外加剂，注意外加剂的掺量和使用方法。

1.混凝土外加剂的性能特点

混凝土外加剂是一种工业产品，对其基本性能的要求是：

1)能改善混凝土一种或某几种性能，而不产生副作用；

2)在运输和贮存中保持良好的匀质性和稳定性；

3)在早期或后期对混凝土中的钢筋及其它预埋件没有有害作用；

4)使用安全，对环境无污染。

2.混凝土外加剂的品种选择

目前建筑工程中使用的混凝土外加剂主要的是混凝土减水剂，减水剂的品种类型也很多，主要有普通减水型的质素磺酸盐系，高效减水型的萘磺酸盐系、三聚氰胺磺酸盐系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系和近几年开发的高性能减水型的聚羧酸系等，各有特点各有优势。

减水剂的主要作用是：

1）在不减少单位用水量的情况下，改善新拌混凝土的工作度，提高流动性；

2）在保持一定工作度下，减少用水量，提高混凝土的强度；

3）在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥；

4）改善混凝土拌合物的可泵性以及混凝土的其它物理力学性能。

混凝土外加剂的选择要根据工程设计对混凝土性能的要求而定，如强度标号、抗渗性、抗冻融性、耐久性、弹性模量等物理力学性能，以及施工工艺、施工季节(冬季或夏季施工)、浇筑的部位和体积等。另外，还要考虑实际工程提供的原材料：水泥品种和标号、砂石质量等。在此基础上选择符合使用要求的外加剂品种和牌号。

选择外加剂的根本原则：第一是性能符合工程使用要求；第二是经济的合理性。在某些情况下，决定外加剂在混凝土工程中使用的主要因素是外加剂的成本，这就要求生产厂家根据平时使用外加剂的经济效果开发和生产新产品。

3.混凝土外加剂的掺量选择

外加剂的最佳掺量是获得最好的技术效果和经济效果的重要因素。外加剂的最佳掺量是通过混凝土试配结果确定的，根本的原则是在满足混凝土性能要求的前提下，采用最低掺量。生产厂家的产品说明书中提供的是某种外加剂使用时的掺量范围，而使用单位必须通过混凝土试配确定外加剂的合理掺量。

不同类型的外加剂的掺量是有一定规律的，通常，无机盐类早强

剂掺量为水泥重量的1％～2％，有机缓凝剂掺量为0.02％～0.1％，引气剂掺量0.002％～0.006％，普通减水剂0.2％～0.3％等此外，水泥的品种、细度和矿物组成，混合材等也影响外加剂的掺量。如对矿渣水泥高效减水剂掺量少于普通硅酸盐水泥。比表面积高、C3A含量高的水泥高效减水剂掺量应多一些。

从以上事实，可以认为决定外加剂掺量的因素如下：

1)外加剂的品种；

2)外加剂的应用范围；

3)水泥品种、比表面积、矿物组成及混合材等；

4)混凝土组成材料及其配合比、单位水泥用量、单位用水量等；

5)外加剂复合方式，(成分与比例)；

6)外加掺入方法(同掺或后掺)。

结束语

总之，只要掌握了外加剂和混凝土的性能，以及它们变化的规律，并通过试验确定外加剂的合理掺量，就可以以最少掺量获得最好的技术经济效果。

参考文献：

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