试析混凝土外加剂及其耐久性

【摘要】在混凝土中掺入外加剂是改善混凝土各种性能最有效最简便的方法，这种方法可以改善混凝土和易性、提高混凝土强度、耐久性，能节约水泥等。外加剂已成为混凝土组分中除水泥、水、砂、石以外的第五组分，并已成为现代水泥混凝土技术进步的标志之一。本文简述了常见的混凝土外加剂，总结了混凝土外加剂在工程中的耐久性和技术效果，以利于我们了解外加剂并在工程建设中正确使用外加剂。

【关键词】混凝土；外加剂；工程技术效果

0.引言

在现在的混凝土施工中，外加剂随处可见，但是有很多人却不能很好的认识和正确的使用外加剂，结果导致出现很多由于外加剂而引起的工程事故。因此，在混凝土施工中认识和正确使用外加剂是非常有必要的。外加剂种类根多，主要有引气剂、减水剂、速凝剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、防水剂、泵送剂等。

1.引气剂

引气剂多属于增水性脂肪酸皂类表面活性剂，应用最广的为松香热聚物与松脂皂。引气剂在混凝土中作用和机理：混凝土拌和物在搅拌过程中混入一定量的空气，当加入松香热聚物时，使引入的空气变成无数小的互相隔离的气泡（直径约0.05～1mm），且由于引气剂分子定向排列在气泡表面上，可阻碍气泡膜上水分的流动，增强膜的强度，故气泡可稳定地存在。引气剂对混凝土性能的影响：

（1）提高和易性。微细气泡在水泥和细骨料颗粒中间，既增大了细骨料颗粒的间距，又有像滚珠那样的作用，显著地提高了拌合物的流动性。微细气泡吸附了水和水泥微细颗粒，也就提高了拌合物的粘聚性和保水性，减水率可达10%。如果保持流动性和水灰比不变，气泡可降低砂率，节约水泥用量8%。

（2）提高耐久性。在硬化混凝土中，由于气泡能隔断混凝土中毛细管渗水通路，所以混凝土抗渗性得到显著提高。气泡也能缓冲结冰时的水压力，故可提高混凝土的抗冻性。此外，混凝土中的气泡尚可增加混凝土的变形，使混凝土的弹性模量略有降低，这对提高硷的抗裂也是有利的。

（3）降低强度和抗冲磨性。气泡减小了混凝土中水泥石的有效受力面积，因而使混凝土的强度和抗冲磨性降低，若保持水灰比不变，掺用引气剂，含气量每增加1%，混凝土强度下降3～5%，但如保持流动性不变，减小水灰比，混凝土强度可不降低。

引气剂用量通常按干物质含量计算：为水泥用量的万分之0.75～l.25。实际上引气剂用量由混凝土含气量决定，适宜的含气量由试验决定，所以引气剂用量要由试验决定，在水利工程中，含气量一般控制在4～6%之间。

2.减水剂

水泥加水拌合后，由于水泥颗粒间分子引力的作用而产生许多絮凝结构，中间包围了许多水而不能自由流动，因而降低了混凝土的流动性，若加入适量减水剂，由于其表面活性作用，使水泥颗粒互相分散，絮凝结构中的水被释放出来，从而有效地增加了混凝土拌合物的流动性，粘聚性和保水性也得到一定的改善。由于减水剂的减水作用，如保持水泥用量和流动性不变，可以使用较小的水灰比，因而混凝土强度得到提高。由于减水剂在水泥颗粒表面形成的胶膜，阻碍了水分向水泥颗粒内部渗入，使水泥水化减慢，凝结时间延长，水化放热速度减慢，这对混凝土的夏季施工和大体积混凝土的低热要求是有利的。

减水剂主要有木质素磺酸钙、NNO、MF等。混凝土拌合物中加入减水剂后，在保持和易性和水泥用量不变时，可减水10～20%，提高强度15～20%，在用水量不变情况下，坍落度可增大100～200mm，在保持原设计混凝土强度等级情况下，可节约水泥用量10～15%。

3.外加剂对混凝土耐久性的影响

混凝土在自然环境中，除了承受荷载作用外，还要承受各种物理、化学因素的破坏作用，如温度变化，冻融变化，挟砂水流冲刷等，混凝土抵抗除荷载作用外的各种破坏作用的能力称为耐久性。混凝土的耐久性主要由组成材料的性能，混凝土本身的密实和孔隙特征决定。混凝土较密实，不仅强度较高，其抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗冲磨性也较好。合理掺入外加剂，可以改善混凝土的性能，提高混凝土的耐久性。

（1）抗渗性。混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。（混凝土的抗渗性是用抗渗标号表示的，有S2、S4、S6、S8、S10、S12六种，是按《水工混凝土试验规程》的规定用标准尺寸试件，在标准养护条件下养护至规定龄期，用抗渗仪进行试验得所能承受的最大压力。）抗渗性的影响因素是混凝土内部存在相互连通孔隙的多少和尺寸大小。因此，凡是能够使混凝土相互连通孔隙数量或孔隙尺寸增加的因素，都会降低其抗渗性.反之，则会提高抗渗性。如级配不好的砂石，水灰比大，施工振捣不密实，养护差等，混凝土的抗渗性就小。

加入引气剂，由于产生互不连通的气泡，破坏了渗水通道，虽然孔隙数量增加，但却显著地提高了混凝土的抗渗性。加入减水剂，可以提高和易性，起到减水作用，水灰比降低，易振捣，抗渗也就提高。

（2）抗冻性。抗冻性是指混凝土在含水饱和状态下，抵抗冰冻破坏的能力。（混凝土抗冻性是用抗冻标号表示的，有D50、D100、D150、D200、D250、D300六种，是标准尺寸试件，在标准养护条件下能承受最大冻融循环次数。）抗冻性影响因素是混凝土的密实度和孔隙特征，掺加减水剂和引气剂后，使混凝土内部大毛细孔减少，同时改善水泥浆体内部结构，提高混凝土密实度，起到减水增强效果，当混凝土表面在冻结点以下时，邻近表面气泡中的非结晶水和渗透水等冻结，水结冰时体积将增大9%，产生内向压力。由于这种压力作用，使得尚未冻结的自由水向别的气泡中迁移，这样就缓和了集中的膨胀压力，也就避免了邻近表面的混凝土破坏，从而使混凝土的耐久性，特别是抗冻性能有明显提高。

（3）抗侵蚀性。侵蚀性是指混凝土抵抗环境水侵蚀的能力，抗侵蚀性与所用水泥品种，混凝土密实度，孔隙特征有关。掺入引气剂和减水剂，可以起到提高和易性，易振捣密实，降低水灰比，提高混凝土密实度，提高强度。引入无数封闭且分布均匀的微细气泡，可以破坏渗水孔道，提高抗侵蚀的能力。外加剂可以改善混凝土性能，提高混凝土的耐久性，在工程中，外加剂的使用必须严格按照产品说明书使用，并进行现场试验检测。

4.混凝土外加剂的工程技术效果

混凝土中掺入不同的外加剂将产生不同的技术效果。作为混凝土材料的重要组成部分，不同外加剂在工程建设中发挥不同的作用，主要表现在以下几方面：

（1）改善混凝土的和易性。掺入外加剂后可增大混凝土的流动性，改善其保水性，提高其粘聚性，从而改变新拌混凝土的施工可操作性，保证混凝土的质量。

（2）调节混凝土的凝结、硬化性能。掺入外加剂后可使新拌混凝土产生所期望的缓凝、速凝、早强等作用效果，满足大体积混凝土、夏季或冬季施工混凝土等的施工技术和施工要求，保证混凝土在特殊条件下的施工性能和质量。

（3）提高混凝土的强度。掺入外加剂后可满足工程建设对混凝土强度提出的更高要求，使混凝土在高层建筑、大型桥梁工程及特种结构施工中表现出更优良的性能。

5.结语

混凝土外加剂品种多、掺量小，在改善混凝土性能中起着重要的作用。为了配制出符合要求的混凝土，在选用外加剂时，应根据混凝土的性能要求、施工工艺及外加剂的特点等方方面面，综合考虑，再通过实验确定所用外加剂的品种和用量等，以促使混凝土外加剂在工程建设中能够得到更好的运用。

参考文献：

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[2]赵方冉，王起才，严捍东.土木工程材料【M】.同济大学出版社，2004

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