混凝土外加剂的选择与应用

孙书涛

混凝土外加剂的选择与应用

孙书涛

目前，我国混凝土外加剂在建筑施工领域应用广泛，已经成为一类主导产品。按其功能划分，混凝土外加剂可分为以下几类：一是调节混凝土凝结、硬化性能的缓凝剂、早强剂、速凝剂等；二是调节混凝土气体含量的引气剂、发气剂、泡沫剂、消泡剂等；三是改善混凝土耐久性的阻锈剂、抗冻剂、抗渗剂等；四是为混凝土提供特殊性能的膨胀剂、着色剂、碱集料反应抑制剂等。除此之外，还有流平剂、灌浆剂、絮凝剂、保水剂、密实剂等。为了满足高性能混凝土的需要，对高性能、多功能外加剂的研究将是该领域的发展方向。

一、外加剂的作用

1.提高混凝土的质量。混凝土外加剂可提高混凝土的密实性和强度以及降低收缩值，增强抗冻性、抗渗性、耐久性，改善流变性。

2.减少养护时间，提早拆模，加速模板周转，加快施工进度。

3.节约能源，提高混凝土的性价比，降低水泥用量，节约能源。多掺混合材（高炉矿渣细粉、粉煤灰等）可降低成本，提高性价比。

5.高性能外加剂（高效减水剂、水泥精等）不仅能克服混凝土坍落度损失大的缺点，还能改善混凝土孔结构和密实性，减少混凝土的徐变度，保证混凝土强度。

二、混凝土外加剂的选择

混凝土向高性能方向发展是今后的科研重点。目前，混凝土中应用最广泛、效果较好的外加剂是高效减水剂。

1.水泥品种对混凝土外加剂的影响。水泥颗粒分布、比表面积等都会影响高效减水剂的使用效果。同一种高效减水剂在相同的掺量下，因水泥不同而使用效果明显不同；同一种高效减水剂在不同水泥中的掺量不同，其减水效果基本相同。所以，混凝土生产企业首先应选择对高效减水剂适应的水泥，如果水泥不能选择，应该选择对水泥适应性好的高效减水剂。

要改善高效减水剂与水泥的适应性，可采取与其他外加剂复合使用，并掺入高炉矿渣细粉和粉煤灰等混合材料。

2.混合材料的选择。混凝土在骨料级配合理的条件下，掺入高炉矿渣细粉和粉煤灰混合材料后降低了C3A的相对含量，补充了SiO2和CaO的含量。降低水泥水化早期C3A对高效减水剂的吸附量，分散效果相对明显。高炉矿渣细粉选择S95级，粉煤灰选择Ⅱ级以上。S95矿渣细粉平均粒径约6um，可以充分填充水泥颗粒（平均粒径20um左右）之间的空隙，降低了填充水泥颗粒空隙的用水量，减水效果显著。S95以下的矿渣细粉（S75）平均粒径与水泥颗粒相当，无法填充水泥颗粒之间的空隙。

粉煤灰含有大量的玻璃微珠，具有滚珠轴承作用，可降低水泥颗粒之间的摩擦力，提高混凝土的流动性。而且其比表面积大，表面能高，吸附水的能力小。但是Ⅱ级以下的粉煤灰（如散灰等），含有较多的多孔玻璃微珠或含碳量较高，会增加混凝土的需水量。

3.外加剂的选择。高效减水剂的功能是分散减水，在混凝土中主要是通过机械激发中的化学激发原理起作用。所以，应选择具有化学激发作用的外加剂，如H-2水泥精配伍，才能增强混凝土的性能。尤其是混合材料掺量较大时，效果显著。

三、混凝土外加剂复合的探索

1.材料：P.O42.5水泥、S95矿渣细粉、JM-Ⅷ高效减水剂、H-2水泥精。

2.试验方法：混凝土抗压强度采用的标准试件 150×150×150（mm），标准养护后测试 3d、7d、28d，混凝土坍落度 220～240mm（部分未测）。

3.试验结果表明：以S95矿粉31%超量替代水泥配制的C25混凝土，28天抗压强度比标准配制强度高10.4Mpa，达到C35配制标准。3天、7天抗压强度分别达到C25配制强度的62.1%和90.7%。S95和Ⅱ级粉煤灰复掺等量替代水泥46%配制的C30混凝土比配制强度高9.2Mpa，超过C35的配制强度。3天、7天抗压强度分别达到C30配制强度的61%和88%。以S95矿粉和Ⅱ级粉煤灰复掺33%超量替代水泥配制的C40混凝土，28天强度高于配制强度6.9Mpa，超过C45的配制强度。3天、7天强度达到C40配制强度的92%。以S95矿粉和Ⅱ级粉煤灰等量替代27%水泥配制的C50混凝土，28天强度高于基准7.0Mpa，超过C55的配制强度。3天、7天强度分别达到C50配制强度的66.1%和81%。强度提高的情况显示，JM-Ⅷ高效减水剂与H-2水泥精配伍，各标号混凝土强度提高一个等级以上。从坍落度损失数据得出：H-2水泥精具有保塑功能。在JM-Ⅷ的配伍下，混凝土的工作性能得到很大改善。试验显示，混凝土收缩率比大大低于国家标准。混凝土干缩率大，需水量大，矿粉保水性差，容易泌水，以及与粉煤灰早期强度低的缺点被克服。

因此，从JM-Ⅷ高效减水剂与H-2水泥精配伍的试验中得出，C25、C30、C40、C50抗压强度均提高一个等级以上。在外加剂复配得当的前提下，以矿粉、粉煤灰复掺等量或超量替代水泥配制的混凝土不仅节约能源，提高了混凝土性价比，而且还提高了密实度，降低了用水量，大大改善了混凝土性能。H-2水泥精与JM-Ⅷ配伍，能够克服矿粉保水性差，以及矿粉与粉煤灰早期强度低的缺点。而且，二者复掺强度增长幅度较大，显示了混合材料在外加剂作用下的叠加效应。H-2水泥精不仅具有激发混合材的活性及保塑功能，而且对混凝土收缩率比和徐变度有较大贡献。