浅谈混凝土外加剂的使用现状及未来趋势

2015-08-15安徽省建筑科学研究设计院安徽合肥230001

安徽建筑 2015年5期

陈瑛（安徽省建筑科学研究设计院，安徽合肥 230001）

0 引言

混凝土是我国建筑行业的重要材料，被广泛用在各类工程的施工中，混凝土的广泛使用也带动了外加剂的研究和应用。掺入适量的外加剂到混凝土中，可以有效提高混凝土的一项或多项性能指标，具有显著的经济效益。而外加剂的研究开发和生产使用涉及到诸多领域，目前仍有许多问题值得进一步探讨，因此了解外加剂的发展现状和发展趋势对于建筑行业的发展有很重要的意义。

1 混凝土外加剂的分类与作用

混凝土外加剂是在混凝土搅拌之前或在制作的过程中加入的，用来改善混凝土材料性能的物质，一般情况下其掺量不超过水泥质量的5%。外加剂最初出现时，其作用仅仅是为了节约水泥的用量，提高经济效应。

但是随着科技的不断发展，混凝土外加剂的种类也越来越多，并且根据不同的使用条件及使用场合，被大量用于实际工程中用以改善混凝土的各项性能。

外加剂的种类繁多，并且其成分及作用各不相同，通常根据混凝土外加剂的主要使用功能可以将其分为以下4类：①用来改善新拌混凝土流变性的外加剂，如泵送剂和减水剂等；②用来调节混凝土凝结及硬化速度的外加剂，如缓凝剂，早强剂等；③用来提高混凝土耐久性的外加剂，如引气剂，阻锈剂和矿物外加剂等；④用来改善混凝土其他性能的外加剂，如泵送剂、膨胀剂、加气剂、防冻剂等。

不同的外加剂各自有着不同的作用机理。以减水剂为例，一般为具有表面活性的物质，有亲水、憎水基团。外加剂加入后，减水剂的憎水基团会定向地吸附在水泥颗粒表面，亲水基团则会指向水溶液，组成单分子吸附膜。这种定向吸附使得水泥颗粒表面带负电荷，在同性电荷相斥的作用下，使得水泥在加水早期形成的絮凝结构能够分散解体，其中的水分得以释放出来，从而达到减水的效果。减水剂在实际工程中的应用较为广泛，并且作用效果明显。保持水灰比不变的情况下，减水剂可以适当提高流动性，提高混凝土的和易性。而在减少水用量的情况下，则有利于混凝土抗压强度的提高。减水剂的使用亦可在保持混凝土基本性能不变的前提下节约水泥用量。尤其如现今使用较多的聚羧酸盐系高效减水剂，可以用于配置高性能和高强混凝土，高流动性、自密实性混凝土，需要保持坍落度及需要长距离输送的工程场合。

2 混凝土外加剂的使用现状及存在的问题

目前世界上多数国家已经对混凝土外加剂的生产和使用制定了相应的规范和标准，为正确合理地使用外加剂提供了可靠的依据。我国也正在逐步完善相关的规程，以规范外加剂的使用。但资料表明,我国外加剂在使用中仍然存在一些问题亟待解决。

2.1 外加剂与商品混凝土的适应性问题

随着商品混凝土的普及，泵送剂成为工程中广为应用的外加剂之一，但在复配时，必须注意各个组成成分之间的适应性问题。在外加剂中如出现硫酸钠的含量过量的情况，会导致水泥颗粒水化硬化速度的加快，从而导致出现坍落度的损失或者出现假凝之类有害现象。同时在泵送剂中常常有多种化学成分复配作为其保塑缓凝成分，因此这些成分的搭配是否合理也极为重要。两种缓凝成分配合，有时会加强缓凝作用，但也可能反而会起到促凝的作用[1]。因此在实际使用时，需注意外加剂与水泥、矿物掺和料等组分之间的适应性问题，以及外加剂之间相互复配时的适应性问题。同时，外加剂对于混凝土的改性作用还需要科研人员做更多基础研究，加强深入了解。

2.2 外加剂研究与实际工程使用存在差别

同样的配合比、同样的外加剂种类及掺量的混凝土，往往在实验室和工程实际中表现出现不同的性能。不同批次的水泥，掺和料的不同，施工人员的素质等等因素都会是影响外加剂效果的因素。同时实验室研究通常难以反映实际工程中的环境条件，高温、干燥等气候条件都可能会造成外加剂改性效果变差，甚至无法发挥作用而存在施工隐患。因此科研单位对于外加剂的研究与实际工程的差距也会导致混凝土外加剂的发展缓慢。

2.3 外加剂检测方法的不足

我国目前仍普遍存在不同厂家的外加剂牌号混杂的问题，导致在实际操作过程中有诸多问题出现。并且针对不同的外加剂，检测方法仍然存在着不足，使得在管理和质量控制方面还存在一定的问题。如在外加剂检测过程中，使用基准水泥来进行仲裁检验，但在实际使用时水泥与之存在较大差异时，仍有可能在各项指标检测合格的情况下出现混凝土的质量问题。对于在特定场合下，具有特定用途的外加剂，更需要根据其具体的用途和性能特点设计检测方法，用以评价该外加剂的性能。且随着外加剂类别和品种的不断更新，检测标准常常处于滞后的状态。

3 混凝土外加剂的未来

3.1 外加剂企业的规模化及自动化

如今一些大规模企业出现并逐渐占有市场，成为了主要的外加剂供应源头。同时大中企业都开始利用自动化控制技术来取代原有的传统工艺，有效地提高了生产能力，并且已开始走向海外市场。这样的发展趋势对于提高外加剂产品的质量，减少质量纠纷可以起到十分重要的作用。

3.2 新型减水剂的研究发展

为了适应市场的需求，且随着研究的深入，各种不同类型的减水剂不断涌现。减水剂的发展历程主要包括三个阶段：最初的普通减水剂时代，主要以木钙为代表；之后的高效减水剂时代，以萘系减水剂为代表；第三个阶段即如今的高性能减水剂时代，以聚羧酸盐系为代表。这种聚羧酸盐系减水剂同时具有高效减水、掺量低、抗收缩、坍落度损失小和低氯离子含量等优点。随着我国铁路、公路、桥梁等各种基础设施建设的大规模开展，高性能减水剂在各类工程中得到了应用。

3.3 外加剂的绿色化发展

我国人均能源资源占有量少，为了实现可持续发展，建筑

业的绿色化和低碳化已经成为不可阻挡的潮流。合理地使用

外加剂能够有效地节约能源资源，降低水泥的用量，提高混凝土使用的综合性价比。同时外加剂的使用可以改善施工条件，

节约人力物力。除此以外，作为建筑行业重要的建材之一，外

加剂在制备和使用过程中也必须保证较低的能源消耗和较少的污染物排放，实现建筑行业的节能减排。

3.4 外加剂标准更新

目前，我国外加剂的标准体系主要包括以下几种：①针对外加剂产品的相关标准：如《混凝土泵送剂》、《混凝土外加剂》等；②针对外加剂在工程中实际使用的应用技术规程和规范，如《混凝土外加剂应用技术规范》等；③针对外加剂试验、分类等的其他标准。随着如今外加剂品种的不断增加，混凝土外加剂的相关标准也需要不断更新和完善。同时针对不同外加剂的质量检测规程也需要进行完善，从而对市场进行标准化管理[2-5]。