水泥混凝土外加劑的性能及發(fā)展的相關(guān)思考

■盧 偉 ■江蘇蘇博特新材料股份有限公司，江蘇 南京 210000

外加劑是國內(nèi)混凝土配制常用的材料，并分為減水劑、阻銹劑、速凝劑、緩凝劑以及膨脹劑等多種類型。在對(duì)混凝土進(jìn)行配制時(shí)，只需加入適量的外加劑，便能有效改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并增強(qiáng)混凝土各項(xiàng)力學(xué)性能。基于這一點(diǎn)，有必要對(duì)外加劑進(jìn)行研究，并找出外加劑更好的使用方法，旨在提高混凝土配制質(zhì)量。

1 外加劑的主要分類

1.1 減水劑

就減水劑來講，其作用是減少混凝土配制所需的用水量，以此增強(qiáng)混凝土內(nèi)部的流動(dòng)性。從市場上減水劑的使用情況來看，萘系減水劑的銷售量最多。由于萘系減水劑的原材料較為充足，并且價(jià)格較為合理，必將在今后發(fā)展中成為主流的減水劑。

1.2 緩凝劑

就緩凝劑來講，其作用是延長混凝土的硬化時(shí)間，包括初凝時(shí)間以及終凝時(shí)間等，以便讓混凝土在長時(shí)間內(nèi)保持較強(qiáng)的塑性。目前市場上常用的緩凝劑有糖鈣、磷酸鹽以及酒石酸等，并且這些緩凝劑都具有價(jià)格優(yōu)惠、效果顯著的特點(diǎn)。

1.3 膨脹劑

就膨脹劑來講，其作用是增強(qiáng)混凝土抗裂性以及防滲性，以此解決硬化期間的收縮問題。目前市場上常用的膨脹劑有礬石、氧化鎂以及藍(lán)晶石等，其中氧化鎂將成為主流的膨脹劑。

2 外加劑的正向影響

2.1 對(duì)混凝土表觀密度的影響

表1 加入外加劑后新制混凝土基本性能變化情況

在配制混凝土?xí)r，加入適量的減水劑，便無需使用大量的水泥以及自然水，可使混凝土粘度急劇減小，從而增加混凝土的流動(dòng)性。如此一來，有利于混凝土進(jìn)行擴(kuò)展填充，并提高混凝土的擴(kuò)展度，從而使混凝土顆粒得到致密的填充。由此可見，添加適量的外加劑可增加混凝土密度，使混凝土結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固。

2.2 對(duì)混凝土含氣量的影響

在配制混凝土?xí)r，加入適量的外加劑，可提高混凝土內(nèi)部的含氣量。一般來講，使用萘系外加劑可讓混凝土內(nèi)部的含氣量提高1%，而使用聚羧酸系列的外加劑可讓混凝土內(nèi)部的含氣量提高2%。實(shí)踐證明，適當(dāng)提高混凝土內(nèi)部的含氣量可增強(qiáng)混凝土質(zhì)量，包括耐久性以及穩(wěn)定性等。

2.3 對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響

在攪拌混凝土?xí)r，加入適量的高效減水劑，可有效延長混凝土初凝周期以及終凝周期。一般來講，初凝時(shí)間以及終凝時(shí)間都能延長3 至4 小時(shí)。究其原因，主要在于外加劑含有大量的緩凝成分，以此對(duì)混凝土起到緩凝效果。實(shí)踐證明，萘系減水劑以及聚羧酸減水劑之間的混凝效果基本相同，早強(qiáng)劑對(duì)混凝土實(shí)際凝結(jié)時(shí)間的影響與減水劑基本一致。

2.4 對(duì)混凝土泌水率的影響

在攪拌混凝土期間，加入適量的外加劑，可改變混凝土泌水效果。一般來講，在萘系減水劑的作用下，可增強(qiáng)新制混凝土的保水性，減少新制混凝土的泌水率。實(shí)踐證明，木鈣減水劑是保水效果最好的外加劑。

2.5 對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響

表2 加入外加劑后新制混凝土力學(xué)性能變化情況

在水灰比固定不變的前提下，加入不同類型的外加劑，可改變混凝土內(nèi)部的力學(xué)性能。由表2 可知，再加入萘系減水劑后，混凝土的抗壓能力、抗折能力、劈裂能力、動(dòng)彈性模量以及靜彈性模量均有所提高。究其原因，主要在于萘系減水劑所含的硫酸鈉成分較多，并在硫酸鈉的作用下使得混凝土彈性模量以及力學(xué)性能均得到改善。與普通混凝土相比，新制混凝土的抗壓值提高了13.5%，折抗值提高了5%，抗壓值提高了7%，彈性模量提高了10%。但在加入膨脹劑后，混凝土的抗壓能力、抗折能力、劈裂能力、動(dòng)彈性模量以及靜彈性模量均有所下降。究其原因，主要在于膨脹劑會(huì)使得水泥量急劇減少，如果在約束條件較少的情況下進(jìn)行膨脹，會(huì)導(dǎo)致混凝土致密效果變差，從而減小混凝土強(qiáng)度。

3 外加劑的負(fù)向影響

3.1 因劑量不準(zhǔn)帶來的影響

對(duì)于普通的減水劑來講，如果其用量過多，會(huì)引起嚴(yán)重的緩凝現(xiàn)象，從而對(duì)混凝土強(qiáng)度造成影響。對(duì)于高效減水劑來講，如果用量在合理范圍內(nèi)，可有效增強(qiáng)混凝土的坍落度;但如果用量超過臨界值，不僅不會(huì)增加混凝土的減水率，還會(huì)對(duì)混凝土泌水效果、坍落效果以及離析效果產(chǎn)生影響。例如，早強(qiáng)劑的用量過多，雖能確?；炷猎谇捌诰哂休^好的力學(xué)強(qiáng)度，但在后期會(huì)給混凝土帶來強(qiáng)度損失，進(jìn)而引發(fā)離析以及收縮開裂等一系列問題。引氣劑的用量過多，不僅難以增加混凝土內(nèi)部的含氣量，還會(huì)破壞混凝土抗碳化效果、抗?jié)B效果以及抗凍效果。由此可見，如果外加劑劑量不準(zhǔn)，會(huì)嚴(yán)重破壞混凝土凝結(jié)時(shí)間、坍落度以及力學(xué)強(qiáng)度，從而影響混凝土質(zhì)量。

3.2 因成分過多帶來的影響

單一加入適量的早強(qiáng)劑、萘系減水劑以及防凍劑，均可有效提高混凝土的堿性值。如果同時(shí)加入這些外加劑，會(huì)使得混凝土堿性值過高，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度增長速率變慢，并容易與活性骨科物質(zhì)產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)。由于堿骨料反應(yīng)的周期較長，并會(huì)在混凝土完成澆筑之后仍持續(xù)反應(yīng)，給建筑設(shè)施帶來安全隱患。

4 外加劑的應(yīng)用趨勢

4.1 推行環(huán)保型外加劑

現(xiàn)階段，環(huán)保型外加劑已廣泛應(yīng)用在建筑工程的混凝土配制環(huán)節(jié)中，并有著增加副產(chǎn)品使用效率的效果。例如，環(huán)保型外加劑可有效減少水泥用量，并通過粉煤灰、硅灰以及礦渣來取代30%水泥、50%水泥以及10%水泥，以此減少因熟料燃燒而造成的污染。同時(shí)，可將工業(yè)廢液配制成外加劑，包括素磺酸鹽等溶液，既能提高工業(yè)廢液的利用率，也能改善環(huán)境。因此，國內(nèi)未來混凝土配制將朝著綠色高性能的方向開展，并借助綠色高性能這一優(yōu)勢來減少混凝土的斷面數(shù)量以及材料損耗率，以此推動(dòng)混凝土制造行業(yè)的發(fā)展。

4.2 推行復(fù)合型外加劑

從目前來看，一些組分較為單一的混凝土已經(jīng)難以滿足混凝土發(fā)展要求，對(duì)施工材料進(jìn)行復(fù)合化處理將是外加劑今后的應(yīng)用趨勢。例如，將硅粉以及優(yōu)質(zhì)粉煤灰進(jìn)行復(fù)合處理，可起到性能疊加的效果，從而優(yōu)化混凝土內(nèi)部的力學(xué)性能。此外，將粉煤灰以及沸石粉進(jìn)行復(fù)合處理，可減小混凝土的泌水性，防止混凝土表面出現(xiàn)損壞。

4.3 將外加劑以及偏高嶺土聯(lián)合使用

一般來講，偏高嶺土的獲取途徑主要是通過將高嶺土長時(shí)間處在高溫環(huán)境下，使高嶺土產(chǎn)生脫水現(xiàn)象，從而形成所需的偏高嶺土。在偏高嶺土的發(fā)展歷程中，偏高嶺土一直很少用于混凝土配制?，F(xiàn)階段，一些專家將高嶺土以及硅灰進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)偏高嶺土具有與硅灰相似的性能，并在混凝土配制中呈現(xiàn)的效果也優(yōu)于硅灰，不僅能增強(qiáng)混凝土強(qiáng)度，還能減少堿骨料反應(yīng)發(fā)生的幾率。因此，將外加劑以及偏高嶺土聯(lián)合應(yīng)用于混凝土配制，是外加劑發(fā)展的新方向。

5 結(jié)語

外加劑屬于混凝土配制的基本材料，也是保證混凝土配制質(zhì)量的關(guān)鍵。在使用外加劑時(shí)，應(yīng)控制外加劑的用量，并合理使用不同的外加劑，以便增強(qiáng)外加劑的應(yīng)用效果。隨著外加劑研制技術(shù)不斷成熟，未來可朝著環(huán)保型外加劑、混合型外加劑以及偏高嶺土聯(lián)合外加劑等領(lǐng)域發(fā)展，從而增強(qiáng)混凝土配制質(zhì)量。

［1］左永強(qiáng).硫鋁酸鹽水泥超早強(qiáng)外加劑的制備及其應(yīng)用研究［D］.湖南大學(xué)，2010.

［2］于愛紅.高性能混凝土外加劑的試驗(yàn)研究［D］.山東建筑大學(xué)，2011.

［3］李高明.調(diào)凝劑對(duì)水泥水化歷程的調(diào)控及作用機(jī)理研究［D］.武漢理工大學(xué)，2011.

［4］李磊.減縮防裂高性能混凝土外加劑的試驗(yàn)研究［D］.北京交通大學(xué)，2013.

［5］張慢.化學(xué)外加劑對(duì)水泥水化歷程的調(diào)控及作用機(jī)理研究［D］.武漢理工大學(xué)，2010.

［6］周兵，嚴(yán)建，舒沖.水泥混凝土常用外加劑在公路工程中的應(yīng)用［J］.交通建設(shè)與管理，2015(Z2):22 -23 +26.