外加剂在混凝土中的作用原理及其应用

2010-08-15杨新民

科学之友 2010年13期

杨新民

（山西省第一建筑工程公司，山西临汾 041000）

1 外加剂的发展

混凝土是土木、建筑、水利以及许多工程中广泛使用的一种建筑材料。随着科学技术的发展，施工中对混凝土的性能提出了新的要求，如何满足这些要求有多种途径，化学外加剂在混凝土中的使用是一种效果显著和经济的方法，对其广泛应用使其成为混凝土中必不可少的第五组分,它可以显著改变和提高混凝土的流变性能,凝结硬化时间、强度和耐久性，同时，还可以节约水泥，能节能利废，具有其他材料组分不可替代的作用。

2 外加剂的种类

外加剂的品种很多，按作用归纳主要有以下类别：减水剂、早强剂、加气剂、缓凝剂、速凝剂、阻锈剂、防冻剂、膨胀剂、防水剂、引气剂、消泡剂。

3 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。

3.1 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，如泵送剂。常用的减水剂有木质素磺酸盐类，芳香族多环聚合物盐类。

3.2 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。

目前广泛使用的混凝土早强剂有3类，即氯化物、硫酸盐系和三乙醇胺系，但更多的是使用以它们为基材的复合早强剂。

3.3 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6%～10%。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，目前采用较多的缓凝剂为糖蜜、木钙、硼酸和柠檬酸等。其中糖蜜的缓凝效果最好。

3.4 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。根据试验，掺入防冻剂的混凝土液相冰点小于摄氏零度，即使气温突降，使混凝土液相达到冰点，其中的冰晶呈不完全性，难以产生膨胀破坏力，不能破坏混凝土中的水泥石结构。

现在采用综合蓄热法进行冬季混凝土施工，在掺入适量防冻剂后完全可以保证混凝土质量。负温混凝土强度增长较缓慢，但在第二年气温达到正温以后混凝土强度会继续增长，直至达到设计强度，这个过程可能要延续两个月左右。

氯盐类防冻剂适用于无筋混凝土；氯盐阻锈类防冻剂适用于钢筋混凝土；无氯盐类防冻剂可用于钢筋混凝土工程和预应力钢筋混凝土工程。

3.5 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，但降低混凝土强度。

引气剂可用于抗渗混凝土、抗冻混凝土、抗硫酸侵蚀混凝土、泌水严重的混凝土、轻混凝土以及对饰面有要求的混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养混凝土及预应力钢筋混凝土。

3.6 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。

例如泵送剂，泵送剂的主要组分是高效减水剂。但单一高效减水剂只能增加混凝土的流动性。工程实践中要求泵送剂除了满足可泵送性外，还要求缓凝（滑模工程或炎热气候下工程）、早强（早脱模工程）、微膨胀、防冻等。因此，在生产外加剂时可将上述不同作用的外加剂复合，而制成适合不同要求的产品。比如：缓凝型泵送剂、减水增强型泵送剂、防冻型泵送剂等。