常用混凝土外加剂对结构性能的影响

摘要：混凝土外加剂已成为混凝土中必不可少的第五组分，文章介绍混凝土外加剂的主要种类作用原理及其特性，混凝土外加剂应用选择原则及注意事项，为其使用提供参考。

关键词：混凝土外加剂；作用机理；影响

一、外加剂的发展状况

国外混凝土外加剂技术是在20世纪40-50年代才迅速发展起来的。前苏联是外加剂研究和使用较早的国家，从20世纪30年代起就开始在混凝土中应用表面活性剂的实验，中国的木质磺酸盐减水剂即是从前苏联的亚硫酸盐纸浆废液减水剂“CCB”引进的。由于前苏联地处寒冷地区，他们在早强剂，尤其是防冻剂的研究应用上，都处于领先地位。进入2O世纪6O年代以后是混凝土外加剂发展最具历史意义的时期。当时要求混凝土具有更高的强度和更大的流动度，而普通减水剂如木质磺酸盐及文沙树脂等引气剂已不能满足要求。于是1962年日本花王石碱公司的服部健首先研制成功了萘系减水剂，即麦地高效减水剂。其后1964年前西德又研发成功了以磺化三聚氰胺甲醛树脂为主要成分的另一类高效减水剂“Melment”（梅尔门特）。到了80年代，由日本研制的系列聚羧酸系高效减水剂，真正做到依据分散水泥的作用机理设计了各种最有效的分子结构，采用不同不饱和单体共聚接枝而成，使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果大大提高了。可以用于配制更高性能的预拌混凝土，直至走进21世纪，以聚羧酸高性能减水剂为代表混凝土外加剂已经进入技术稳定、应用广泛的时期。

二、外加剂的种类

按主要功能分类掺入不同特性的外加剂可以改善混凝土的性能，如和易性、强度、抗渗性、抗冻性、凝结时间、早期或后期强度、粘性、防锈性、气密性等。外加剂按其功能可分为以下几类：

（1）能改善新拌混凝土流动性的外加剂，如减水剂、泵送剂、引气剂。

（2）能改变混凝土凝结时间和硬化速度的外加剂，如早强剂、速凝剂、缓凝剂等。

（3）能改变混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、阻锈剂、减水剂、密实剂等。

（4）提供某些特殊性能的外加剂，如加气剂、着色剂、养护剂和脱模剂等。

对具有一种以上功能的外加剂，则按某一种以上功能命名。如早强减水剂、缓凝减水剂。

三、外加剂在混凝土中的作用机理

目前在工程中常用的外加剂主要有减水剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂、引气剂等。

1.减水剂

减水剂是在保证混凝土稠度不变的条件下，具有减水增强作用的外加剂，能显著地减少混凝土中拌和用水，同时能改善混凝土的和易性常用减水剂均属表面活性物质，是由亲水基团和憎水基团两个部分组成根据混凝土强度与水灰比的关系知道，水用量减少即等于水灰比减小，因此混凝土强度增大，即减水剂具有提高混凝土强度的作用；另一方面，如果保持混凝土用水量不变，则可大幅度增加新拌混凝土坍落度，因此减水剂可用于配制大流动性混凝土。

2.早强剂

能缩短混凝土的凝结时间，提高早期强度的外加剂统称为早强剂，又称促凝剂早强剂可促进水泥的水化和硬化进程，加快施工进度，提高模板周转率，特别适用于冬季施工或紧急抢修工程。

3.缓凝剂

缓凝剂是可以延缓混凝土的凝结时间，并对后期强度无明显影响的外加剂它能使混凝土拌和物在较长时间内保持其塑性，以利浇筑成形或降低水化热，并节约水泥610缓凝剂主要有四类：糖类，木质素磺酸盐类，羟基羧酸及其盐类，无机盐类。

4.防冻剂

主要是无机盐类和无机化合物，在混凝土中的主要作用是：降低液相冰点，提高混凝土早期强度，减少混凝土用水量，适量引入气体，从而能使混凝土达到临界强度之前不受冻。

5.引气剂

引气剂是指搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂属憎水性表面活性剂使混凝土的和易性抗渗性抗冻性性能得到明显的改善或改变。

6.复合类外加剂

上述单组份外加剂往往不能满足混凝土的综合物理力学性能，因此现在通过技术改进不断推出复合类外加剂，即外加剂由若干组分按比例混合而成，其产品同时具有多种性能。

四、混凝土外加剂对混凝土性能的影响

1.掺加外加剂对混凝土强度的影响

在同强度级别的情况下，在混凝土配合比设计时，通过掺加外加剂使得混凝土单位用水量降低10%-20%，在用水量下降的情况下，又要保证有关规范要求的单方混凝土中水泥的用量，就使得水胶比有了一定幅度的降低，从而提高了混凝土强度，也提高了混凝土的弹性模量。

2.掺外加剂对混凝土凝结时间的影响

混凝土掺加外加剂后，会对混凝土的凝结时间造成一定的影响，对有特殊缓凝要求的混凝土影响更甚，当减水剂超量掺加时，将延长混凝土的缓凝时间，甚至发生长时间不凝结现象，破坏混凝土的内部结构，并且对混凝土的早期强度造成很大的影响。

3.掺加外加剂对混凝土水化热的影响

掺加减水剂后，能够延迟水泥的水化时间，水化热的散发更为充分，同时结合对大体积混凝土分层分段浇筑及后期及时养生等措施，可以有效地预防混凝土温度裂缝的产生。

4.掺加外加剂对混凝土工作性的影响

混凝土的和易性一般体现在流动性、黏聚性及保水性等几个方面，不同部位、不同施工方式对混凝土的流动性有着不同的要求，用坍落度指标来反映。掺加减水剂后，在单位用水量和水灰比一定的情况下，可以有效提高混凝土的流动性。根据减水剂的作用机理，混凝土中掺加减水剂后，在混凝土内部形成若干微小且密闭的气泡，在保持混凝土和易性的情况下，可以有效防止混凝土的泌水，混凝土的分散性得到提高。

五、结论

由于外加剂能有效地改善混凝土的性能，而且具有良好的经济效益.在许多国家都得到广泛的应用，成为混凝土中不可或缺的材料。尤其是高效能减少剂的使用水泥粒子能得到充分的分散，用水量大大减少，水泥潜能得到充分发挥.致使水泥石较为致密，孔结构和界面区微结构得到很好的改善，从而使得混凝土的物理力学性能有了很大的提高，无论是透水性，还是氯离子扩散、碳化、抗硫酸盐侵蚀.以及抗冲、耐磨性能等各方面均优于不掺外加剂的混凝土，不仅提高了强度，改善和易性.还可以提高混凝土的耐久性。只有掺用高效减水剂，配制高施工性、高强度、高耐久性的高性能混凝土才有可能实现。

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