淺談混凝土的外加劑

摘 要：在混凝土中滲入少量外加劑，可改善混凝土的性能，加速工程進(jìn)度或節(jié)約水泥，滿足混凝土在施工和使用中的一些特殊要求，保證工程順利進(jìn)行。外加劑的種類很多，用途和用法各不相同，常用的有早強(qiáng)劑、減水劑、緩凝劑、防凍劑和引氣劑等。外加劑的使用符合相關(guān)規(guī)定。本文敘述了混凝土外加劑的現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了常用品種作用機(jī)理、應(yīng)用及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：混凝土；外加劑；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號：TU528.042 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）33-0380-01

隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，對混凝土的要求也越來越高。20世紀(jì)20年代混凝土外加劑的出現(xiàn)，極大地豐富了混凝土的品種，為建筑技術(shù)帶來了蓬勃的生機(jī)，加速了大跨、高層建筑的發(fā)展。

1 混凝土外加劑發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

目前混凝土外加劑使用最普遍的國家有日本、澳大利亞、挪威、美國。這些國家80%以上的混凝土中應(yīng)用外加劑。例如日本、澳大利亞己達(dá)100%。其次，像德國、丹麥、瑞典等國使用外加劑的混凝土也達(dá)80%以上。英國、法國、意大利及東歐諸國使用量也在30%以上。北美、歐洲、日本70%以上的混凝土都摻引氣劑。引氣混凝土的折壓比比普通混凝土提高約20%，折壓比的提高表明了混凝土的韌性提高和抗裂性提高，另外引氣又是混凝土減少裂紋的一個措施。同時，摻加引氣劑還能明顯減少泌水。

我國從20世紀(jì)70年代開始，混凝土外加劑的商品化進(jìn)程才真正開始，當(dāng)時主要是開始應(yīng)用木鈣減水劑、糖蜜減水劑和速凝劑等。

2 混凝土外加劑的常用品種作用機(jī)理及應(yīng)用

三種常用混凝土外加劑的作用機(jī)理：

（1）減水劑在混凝土坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑。減水劑是陰離子表面活性劑，它們在混凝土中所起的表面活性作用。

其作用機(jī)理為：水泥粒子對高效減水劑的吸附以及高效減水劑對水泥的分散作用，水泥加水轉(zhuǎn)變成水泥漿后形成一種絮凝狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)減水劑分子被漿體中的水泥粒子吸附，即在其表面形成擴(kuò)散雙電層，成為一個個極性分子或分子團(tuán)，憎水端吸附于水泥顆粒表面而親水端朝向水溶液，形成單分子層或多分子層的吸附膜。這就降低了水的表面張力釋放出絮凝體中被包裹的水分子。同時，出于表面活性劑的定向吸附，使水泥顆粒朝外一側(cè)帶有同種電荷，產(chǎn)生了相斥作用。其結(jié)果使水泥漿體形成一種不很穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)；水泥顆粒表面的潤滑作用，減水劑的極性親水端朝向水溶液，多以氫鍵形式與水分子締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，構(gòu)成了水泥微粒表面的一層水膜，阻止水泥顆粒間的直接接觸，起到潤滑作用。

（2）引氣劑在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣減水劑兼有引氣和減水功能的外加劑。

其作用機(jī)理是：由于它的表面活性，能定向吸附在水-氣界面上，而且顯著降低水的表面張力，使水溶液易形成眾多的新的表面（即水在攪拌下易產(chǎn)生氣泡）；同時，引氣劑分子定向排列在氣泡上，形成單分子吸附摸，使液膜堅(jiān)固而不易破裂。在溶液中產(chǎn)生氣泡后，由于大大擴(kuò)展了兩相的界面，使表面能也隨之增加，而對任何一個體系來說都有一個自由能自動趨于最小才穩(wěn)定的趨勢。那么要產(chǎn)生穩(wěn)定的氣泡必須是氣液界面的表面能盡可能低。

（3）緩凝劑延長混凝土凝結(jié)時間的外加劑。緩凝減水劑兼有緩凝和減水功能的外加劑。

緩凝劑作用機(jī)理：硅酸鹽水泥的早期水化歷程分為四個階段，即：初始反應(yīng)期，水泥與水混合后立即發(fā)生水化反應(yīng)，C3S生成水化硅酸鈣并釋放出Ca（OH）2；C3A礦物溶解于水，并迅速與己溶解的石膏反應(yīng)析出鈣礬石，附著在水泥粒子表面形成薄膜包裹層；休止期，由于初始反應(yīng)期形成的薄膜包裹層阻礙了水泥與水進(jìn)一步水化，水泥漿的可塑性基本上保持不變；凝結(jié)期，約在水泥加水混合后6～8h，水泥出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象。當(dāng)水泥粒子表面的薄膜包裹層破裂時，則繼續(xù)水化，從而出現(xiàn)了凝結(jié)期；硬化期，凝結(jié)期以后，進(jìn)入硬化期，這時水泥的水化速度緩慢，但仍不斷進(jìn)行，水化物不斷填充毛細(xì)孔，強(qiáng)度不斷提高。

3 推廣應(yīng)用混凝土外加劑經(jīng)濟(jì)效益

推廣應(yīng)用混凝土外加劑不僅可以改善混凝土的物理力學(xué)性能，提高工程質(zhì)量，節(jié)約水泥，節(jié)省能源、縮短工期，改善施工條件，滿足特種混凝土的技術(shù)需要。同時，還具有投資少、見效快、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯，社會效益突出等特點(diǎn)。根據(jù)不同技術(shù)要求，使用不同類型的外加劑可以獲得不同的經(jīng)濟(jì)效益。

混凝土中摻加高效減水劑、早強(qiáng)減水劑，可使混凝土的1d強(qiáng)度提高1倍以上，這樣使配制高強(qiáng)或超高強(qiáng)度混凝土就易于實(shí)現(xiàn)。而混凝土強(qiáng)度的提高，不僅擴(kuò)大了混凝土的使用范圍，在一定程度上也可改變目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的“肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)”等狀況。這樣，既減輕了房屋的自重，又節(jié)省了建筑材料。

混凝土中摻加阻銹劑，可提高對鋼筋銹蝕的抵抗力和增加混凝土對鋼筋的握裹力?；炷镣獗韲娚漯B(yǎng)護(hù)劑，使新澆混凝土表面形成薄膜，從而避免水分蒸發(fā)，收到保溫、保濕的效果。混凝土中摻加流化劑，可制備自密度，大流動性混凝土，采用泵送溶流新工藝，可大大提高施工效率。混凝土中摻加復(fù)合外加劑，還能減少混凝土攪拌，成型過程中的能耗，消除震耳欲聾的噪聲危害。混凝土中摻加著色劑，可制成各種裝飾混凝土。

綜上所述，大力開展和推廣應(yīng)用混凝土外加劑是促進(jìn)建筑業(yè)科學(xué)進(jìn)步的重要途徑。隨著混凝土外加劑品種的不斷開發(fā)增加，質(zhì)量逐步提高，應(yīng)用會日益廣泛，研究會更加深入，定會在建筑業(yè)中發(fā)揮巨大的作用和良好的效益。

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收稿日期：2018-11-8

作者簡介：沈敏敏（1989-），女，漢族，安徽馬鞍山人，助理工程師，本科，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。