混凝土外加剂及其主要应用技术问题

分类：论文范文 发表时间：2019-06-25 11:41

　　文章对混凝土外加剂的定义、分类及常用外加剂对混凝土性能的影响进行了阐述，提出了我国目前混凝土外加剂应用技术的问题及选用原则。

　　《商品混凝土》由建筑材料工业技术情报研究所、中国硅酸盐学会科普工作委员会、黑龙江省建材行业协会主办，是国内首家商品混凝土专业期刊，面向全国商品混凝土生产、科研、应用、检测、教学等行业，是以专业技术为核心的综合类刊物。

　　随着国民经济的迅速发展，带动了各行业如房地产业、建筑业、铁路运输业、公共设施管理业的迅速崛起，从而促进了混凝土的广泛使用。目前，全世界混凝土的年产量大约为70亿吨，并且还在不断增加。虽然传统混凝土给我们带来便捷的生活，但是由于其成本高、能耗大等弊病，也给我们的经济和环境带来了困扰。在全球性可持续发展的战略要求下，混凝土作为大量使用的建筑材料，使之高性能化、绿色化是混凝土今后的发展方向。因此对混凝土外加剂的要求也提高了，既要改善混凝土的性能，如高适应能力，低碱率等，又要考虑环境因素，如减少有害气体排放，低负荷等。

　　1 混凝土外加剂的定义及分类

　　1.1 定义

　　在拌制混凝土时掺入的(通常情况下小于等于水泥自身质量的5%)，用来提高混凝土性能的物质，我们称其为混凝土外加剂。虽然它在混凝土中的分量少，但是它的技术经济效果明显，因此它广泛地被运用在混凝土中。

　　1.2 分类

　　根据外加剂对混凝土性能的影响可以将其划分为以下的四种：

　　(1)用于改变混凝土流变性能的外加剂，主要有引气剂、减水剂等。

　　(2)用于改变混凝土凝结时间的外加剂，主要有缓凝剂、速凝剂等。

　　(3)用于改善混凝土耐久性能的外加剂，主要有阻锈剂、引气剂等。

　　(4)用于改善混凝土其他性能的外加剂，主要有膨胀剂、着色剂等。

　　2 常用的混凝土外加剂

　　2.1 减水剂

　　2.1.1 减水剂对混凝土性能的具体影响

　　减水剂是当前使用最广泛、用量最大的外加剂。减水剂分子中的憎水基团指向水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶剂，形成了稳定的溶化剂水膜，起着提高拌合物流动性，减小坍落度损失，提高混凝土粘聚性，减少泌水和骨料离析，保证混凝土均质性，节省水泥等作用。

　　2.1.2 减水剂的主要发展应用

　　作为世界目前研究最广泛的外加剂，减水剂的发展历经了三个阶段：以木质素磺酸盐为代表的普通减水剂为第一代减水剂;以萘系为代表的高效减水剂为第二代减水剂;以聚羧酸类减水剂为代表的高性能减水剂为第三代减水剂。第三代聚羧酸类减水剂，与前两代减水剂相比结构更加灵活、自由度大，具有更好的性能，主要表现为：

　　(1)聚羧酸类减水剂掺量低、分散性高。

　　(2)具有较高的混凝土塌落度保持能力。

　　(3)生产工艺比萘系简单，投资少，经济效益高

　　(4)制造时不使用甲醛等影响人体健康的气体，更加环保

　　基于以上优点，聚羧酸类减水剂有着明显的性能优势，也因此在各行各业得到广泛的使用。

　　2.2 引气剂

　　2.2.1 引气剂对混凝土性能的具体影响

　　引气剂是一种表面活性剂，可以降低水的表面张力和界面能，在混凝土搅拌过程中会产生大量微小均匀的稳定封闭气泡，从而改善混凝土的和易性，减少拌合物泌水，改变混凝土内部孔结构及孔分布使之更加坚固以提高混凝土耐久性。

　　2.2.2 引气剂的主要发展应用

　　混凝土相比于木材、合金等建筑材料，是目前世界最耐久的建筑物材料之一。然而由于混凝土中的掺合料以及外加剂等成分引入过高的氯离子等原因，钢筋的锈蚀在所难免。因此国内外的学者现在仍然致力于研发新型的引气剂来提高建筑物的耐久性(包括抗冻、抗渗、抗腐蚀)。引气剂的主要发展类型有：松香树脂类、木质素磺酸盐类、脂肪醇类等。其中被广泛运用的就是松香树脂类的引气剂——松香热聚物，它物美价廉并且效果显著。早在19世纪50年代初期，在佛子岭、响洪甸及以后的三门峡、丹江口等工程都采用了松香热聚物引气剂，对改善混凝土的和易性、提高混凝土抗渗性、抗冻性等方面都起到了很好的作用。

　　3 混凝土外加剂的使用现状

　　由于混凝土外加剂的种类多，掺量小，却可以改善混凝土的多种物理性能，减少塌落度，节约水泥用量，提高建筑质量，并且可以带来明显的经济及社会效益，因此随着建筑行业的发展，混凝土外加剂被视为混凝土必不可少的第五组成部分，并被越来越多的运用到施工中。

　　然而随着外加剂在建筑工程实际中的广泛使用，导致了混凝土外加剂技术发展的不成熟和使用的不合理，主要表现为以下几点：

　　(1)我国生产混凝土外加剂的工厂繁多，产品的成分十分复杂，质量参差不齐，然而短期内无法改善这种情况。

　　(2)施工员认为外加剂可以改善混凝土所有的不利性能，解决施工中出现的所有问题，因此大量的滥用外加剂而不考虑实际情况。

　　(3)开发商过分追求经济效益使用廉价的外加剂和水泥而使得工程质量不合格，未能达到预期的效果。

　　(4)并未重点关注生产混凝土外加剂过程中产生的有害成分(如甲醛、工业荃和氨水等物质)，在外加剂混入混凝土后会释放分解这些有害物质，长此以往生存在该环境下的人们会受到严重的健康危害。

　　4 混凝土外加剂的选用原则

　　4.1 初步选择合适的外加剂

　　各个工程的要求都不一样，因此要因地制宜，量体裁衣，随时变通。例如三峡水利工程对混凝土的消耗巨大，因此需要减少单位用水量，节约水泥用以解决经济效益的问题，并且还需要改善混凝土的热学性能。由于单位水泥用量的减少，水化热就相应降低，这有利于简化温控设施，可减少和避免混凝土温度裂缝的出现。又例如夏季和冬季的工程施工要求也不同，当施工时的平均气温连续5天都稳定低于5℃时，其抗压强度损失值达到40%，内部结构破坏，其抗冻、抗渗、耐久性等性能都会受到损失。在这种低温情况下，需掺配合适的防冻剂来降低混凝土液相冰点，使得混凝土凝结硬化速度变快，强度得到保障。同时需考虑到对钢筋的锈蚀作用，尽量减少或避免使用对钢筋耐久性产生不利影响的防冻剂、减水剂。

　　4.2 更进一步选择外加剂的类型

　　在根据工程要求进行了外加剂的初步选择之后，需要选取高质量厂家的不同种类的外加剂进行试验。在某种外加剂的选型上不能一概而论哪种好，而是应该具体问题具体分析，进行科学的实验得出结论。就像在使用天然骨料的时候，普通型减水剂比较好;而使用人工骨料时，其表面积较大，骨料比较粗糙，因此包裹骨料表面的水泥砂浆本身也相应增加，单位用水量及胶凝物质的利用率提高。在这种情况下，当然选用高效减水剂来发挥其特长更加恰当。

　　4.3 严格控制好外加剂的掺量

　　需要确定在满足混凝土性能要求情况下外加剂的最佳掺量——最好不在饱和点掺量附近。大多数外加剂在饱和点掺量附近是很敏感的，混凝土生产中的每一个小波动都会使得混凝土性能产生很大的变化，所以在进行实验时，如果结果十分接近饱和点，就需要重新选取外加剂。在实际工程中，经常发生因为外加剂掺量计算失误引起混凝土塌落度损失过快、性能劣化、明显缓凝至工期延长等问题，因此必须严格控制好外加剂的掺量。

　　4.4 注意外加剂与水泥的适应性问题

　　随着混凝土外加剂的不断发展，外加剂和水泥之间存在着什么样的适应情况成为了亟待解决的实际问题，外加剂与水泥的适应与否关系着工程事故的发生和不可估量的经济损失，因此我们需要在使用外加剂之前进行外加剂与混凝土的适应性试验。

　　导致外加剂和水泥的适应性问题有多方面的原因。一是外加剂和水泥本身，二是混凝土中其他的组成材料及其配合比例，三是环境问题。对于外加剂本身而言，在生产和使用的过程中，或多或少的加入了钠盐和钾盐，其中的钠离子、钾离子、氯离子等都会引发适应性的问题。对水泥而言，水泥中的矿物成分含量复杂且波动性很大，铝酸三钙含量，碱的含量相差可达几倍，其矿物组成、掺和料、细度等组成及配比的不同也都将影响与外加剂的适应性。所以同种外加剂在同样的掺量下，因为水泥种类的不同也会产生截然不同的影响。最后则是环境的问题，例如当水泥中存在活性骨料且含碱量高于0.6%，又是在潮湿的环境下施工，这时就会发生生可怕的碱-骨料反应。

　　因此为了达到预期期待的实验效果，减少混凝土坍落度的损失，提高拌合物流动性，节省水泥，需要严格注意外加剂与水泥的适应性问题，并在发生问题时要及时调试配合比，避免造成更大的损失

　　4.5 优化外加剂的掺入方法

　　常用的外加剂掺入方法有三种：(1)先掺法。先将水泥与外加剂混合，然后再与水和集料一起搅拌。(2)后掺法。在混凝土拌合物搅拌一定时间送到浇筑地点后，再加入外加剂搅拌均匀。(3)同掺法。将外加剂先溶于水形成溶液后再加入外加剂并搅拌均匀。

　　不同的掺加方法都各有长短及特点，要根据不同的外加剂特性，选择采用哪种掺入方法。在许多建筑工程的早期会发现大部分的混凝土裂缝，主要是由于水泥水化，水蒸发造成塑性收缩和干缩，温度不均匀造成冷缩等引起的。类似此类的裂缝，适宜使用双掺技术以取得满意的效果。一般高效减水剂采用分批添加法或后掺法，木钙类减水剂和膨胀剂通常选用先掺法，引气剂和缓凝剂等宜选用同掺法。同时我们可以利用不同外加剂之间的互动作用(耦合作用)，在各自适用范围内优化混凝土配合比，使其性能得到改善。

　　4.6 尽量使用“绿色”外加剂

　　由于建筑技术的不断发展，混凝土外加剂不再局限于普通的要求，而是向着高性能、多功能、“绿色”化的方向发展。为了实现混凝土的可持续发展，优化改良外加剂的生产已经成为一大热点问题。在生产传统外加剂时，由于其使用的有机化工原料，有相当多的部分是有害的游离物质，挥发到空气中会造成环境污染，同时还会产生一部分的废气、废液(如甲醛、氨水等物质)，对人类的身体健康也会产生一定的危害。因此要控制外加剂中的有害物质，改良外加剂品种使之绿色环保，例如我国早期使用的速凝剂都是粉尘状的，对环境和施工人员的健康造成很大的危害，随着外加剂产生技术的发展，无碱液体速凝剂被广泛的使用，在优化提高混凝土性能的同时不对环境造成破坏。

　　5 结语

　　随着国家工程建设的蓬勃发展，混凝土外加剂使用的范围不断扩大，我国对外加剂的要求也不断提高，但是在建筑工程中外加剂掺量不准，与水泥不适应等问题层出不穷。为了更好更合理地使用外加剂，首先要熟知国家现行的各种外加剂标准，其次要熟知国家现行工程建设标准，在满足各项标准的同时，针对相适性等问题寻找有效的技术措施，开发新型的外加剂，用以改善混凝土内部结构，提高混凝土的各项性能，达到节能节料，多掺多代，既满足满足技术环保需要，又保障了一定的社会经济效益。

　　参考文献

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