混凝土外加剂检测及应用要点研讨

尤义光

（北京首钢建设集团有限公司，北京 100000）

1 引言

普通混凝土一般是由水、水泥、砂、石组成，为了改善混凝土性能，常常会加入适量的外加剂。外加剂的应用效果需要通过有效的检测手段进行综合分析，在实际检测过程中存在着一些客观问题亟待解决，需要明确不同类型外加剂的适用范围，为实际施工提供科学指导。

2 混凝土外加剂的种类和作用

混凝土外加剂是在混凝土拌制过程中掺入的能够改善混凝土性能的材料，根据功能不同可以划分为4 种主要类型：其一，改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，比如，引气剂、碱水剂、泵送剂；其二，改善混凝土硬化性能凝结时间的外加剂，比如，早强剂、缓凝剂、速凝剂；其三，改善混凝土耐久性的外加剂，比如，防水剂、引气剂、阻锈剂、防冻剂；其四，改善混凝土其他性能的外加剂，比如，膨胀剂、加气剂、着色剂。使用混凝土外加剂能够产生显著的经济效益，减轻劳动强度，有利于开展机械化作业，对于保证混凝土工程施工质量、安全、工期、成本等方面的目标具有重要意义[1]。

3 混凝土外加剂检测问题分析

3.1 检测用水泥

根据相关标准，检测混凝土外加剂性能应该采用专用的基准水泥，有些企业认为使用基准水泥检验合格的外加剂在实际施工中并不好用，因此，更多倾向于使用工程水泥进行检验。通过研究发现，使用工程水泥检验的抗压强度比大于使用基准水泥检验的抗压强度比，在不同外加剂数量下，工程水泥检验出来的结果差别不大，而基准水泥则可以反映外加剂质量水平，所以，应该严格遵循国家检测标准，采用基准水泥进行外加剂质量检测。

3.2 含气量

含气量是混凝土的重要性能指标。一定的含气量可以提升混凝土的耐久性和和易性，混凝土经过搅拌、运输、泵送、振捣后，与实验室测试结果相比，含气量变化比较大，而且使用基准水泥测试的含气量要高于工程水泥测试的结果，主要是由于工程水泥中混合材料比较多，会吸收一部分气体。现有的机制砂含泥量高、级配差，绝大部分不能满足二类砂标准，在配置外加剂时，为了满足混凝土的和易性要求，需要提高引气剂用量，容易导致含气量超标，所以，在引气剂量一定的情况下，如果对混凝土强度影响不大，可以适当放宽含气量指标[2]。

3.3 检测掺量

根据相关规定，混凝土外加剂掺量需要按照厂家指定掺量，然而厂家指定掺量往往存在偏高的问题，导致泌水、抓底等情况出现，检测出的减水率比较高，抗压强度比也偏高，所以，在检验中可以采用折固确定掺量，高性能减水剂统一折固16%含量，1%掺量，其他统一折固8%含量，1.6%掺量。同时，在匀质性指标中，明确了增加含固量的要求，当含固量满足要求时，外加剂实际掺量和折固掺量能够对应，所以，统一采用折固掺量比较可靠。

3.4 相容性

水泥外加剂掺合料的相容性问题会影响混凝土性能，许多水泥成分比较复杂，而且不同厂家、不同批次的水泥也会有所差异，掺合料的品质参差不齐，这些都会影响不同物质间的相容性。在相关技术规程中，明确阐述了相容性检验方法，对砂浆配合比、水胶比、砂浆总量等方面均提出了明确要求，通过试验表明，相容性检验具有一定的可靠性，可以大致反映混凝土实际状况[3]。

4 混凝土外加剂的具体应用研究

4.1 减水剂

混凝土减水剂是一种具有减水增强作用的外加剂，具有显著的技术经济效益。在保持坍落度不变的情况下，使用减水剂能够减少单位混凝土用水量，降低水灰比，从而提高混凝土强度，改善密实度和耐久性；在保持用水量不变的情况下，使用减水剂能够增强混凝土的流动性；在保持混凝土强度不变的情况下，使用减水剂能够减少水泥用量，达到节省材料、降低能耗的效果。在实际施工过程中，比较常用的碱水剂品种包括普通减水剂、高性能减水剂、高效减水剂，需要根据实际情况和作业需求合理选择。

4.1.1 普通减水剂

普通减水剂的主要成分为木质素磺酸盐类，比如，木质素磺酸钙、木质素磺酸镁、木质素磺酸钠，可以实现引气减水缓凝的效果，通常应用于日最低气温5 ℃以上的气候条件，要求混凝土强度等级在C40 以下，同时，对混凝土养护提出了一定的要求，普通碱水剂不宜单独应用于蒸养混凝土。

4.1.2 高性能减水剂

高性能减水剂是一种新型的外加剂，主要成分为聚羧酸盐类，可以分为标准型、缓凝型、早强型等多种类型，具有更高的减水率、更好的坍落度保持性能以及较小的干燥收缩，而且具有一定的引气性能。高性能减水剂既适用于素混凝土，又可以用于钢筋混凝土和预应力混凝土，尤其是在高强混凝土、自密实混凝土、清水混凝土、泵送混凝土、钢管混凝土、预制构件混凝土等高要求混凝土施工中体现出较强优势。缓凝型高性能减水剂适用于大体积混凝土，在日最低气温5 ℃以下时不宜使用，早强型高性能减水剂可用于低温季节施工，但日最低气温不能低于-5 ℃，可以满足有早强要求的混凝土工程，不适用于大体积混凝土[4]。

4.1.3 高效减水剂

高效减水剂是试验阶段应用最广泛、使用量最大的外加剂，具有较高的减水率和较低的引气量，根据成分不同，可以划分为多环芳香族、磺酸盐类、水溶性树脂磺酸盐类、脂肪族类。同样，高效减水剂也可以运用于素混凝土、预应力混凝土、钢筋混凝土，标准型高效减水剂比较适用于日最低气温0 ℃以上的施工环境，可以用于蒸养混凝土，缓凝型高效减水剂能够有效延缓凝结时间，比较适用于大体积混凝土、高温施工混凝土、碾压混凝土、自密实混凝土、需长时间运输的混凝土等情况，能够满足高减水率的要求，适宜在日最低气温5 ℃以上施工的混凝土中应用。

4.2 早强剂

混凝土早强剂是一种能够有效提高混凝土早期强度的外加剂，如果兼具早强和减水的双重作用，那么应该称之为早强碱水剂。早强剂比较适用于冬季施工和抢修工程，在炎热条件或环境温度低于-5 ℃时不宜使用，大体积混凝土会释放大量的水化热，也不适宜使用早强剂。现阶段，比较常用的早强剂类型有氯盐早强剂、硫酸盐早强剂、三乙醇胺早强剂，另外，还有一些以这3 种为基础的复合型早强剂。

常见的氯盐早强剂有氯化钠、氯化钙等，氯化钙能够和水泥中的有关成分发生反应，可以增加水泥石中的固相比例，促进水泥石结构生成，减少混凝土游离水，降低孔隙率，缩短凝结时间，实现提高强度、密实度、抗冻性的效果，但是氯盐早强剂会对钢筋产生腐蚀作用，因此，不能用于预应力混凝土施工。硫酸钠早强剂是常见的硫酸盐早强剂，易溶于水，在掺入混凝土后，可以与水泥中的成分发生一系列化学作用，最终生成水化硫铝酸钙，可以加速水泥的硬化。氯盐早强剂和硫酸盐早强剂都属于无机盐类早强剂，不适宜在相对湿度比较高的环境中使用，对于直接接触腐蚀性介质的结构、有装饰要求的混凝土也不适用。三乙醇胺早强剂是一种有机化学物质，不会对钢筋产生锈蚀作用，可以应用于预应力混凝土施工中，不宜用于蒸养混凝土，在实际应用时，单独使用的效果不佳，通常会与其他盐类组成复合早强剂，效果会更好[5]。

4.3 引气剂

引气剂是一种能够引入大量分布均匀、稳定封闭、微小气泡的混凝土外加剂，能够减少拌和物的泌水离析，改善混凝土的和易性，并且显著提升抗冻融、耐久性，如果兼具引气和减水双重作用，那么应该称之为引气减水剂。常用的引气剂包括松香树脂类、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇磺酸盐类等，松香树脂类中的松香热聚物的使用效果更好，应用范围更广。引气减水剂不但能够实现引气的效果，而且可以通过减水作用，提升混凝土强度，能够有效解决特殊环境下的混凝土耐久性问题，在港口、桥梁、道路、大坝等工程中应用效果明显。引气剂和引气减水剂能够用于防渗、抗冻、抗硫酸盐混凝土，而且在贫混凝土、泌水严重混凝土、轻骨料混凝土、有饰面要求的混凝土中均可使用，但不宜用于预应力混凝土和蒸养混凝土。

4.4 缓凝剂

缓凝剂是一种能够延缓混凝土凝结时间的外加剂，但并不会明显降低混凝土最终强度，如果兼具缓凝和减水双重作用，那么应该称之为缓凝减水剂。常用的缓凝剂种类有糖类、木质素磺酸盐类等，其中以糖类中的糖蜜效果最佳，木质素磺酸盐类中的木质素磺酸钙应用也比较多。根据缓凝剂的特点可知，缓凝剂比较适用于炎热条件下施工，在大体积混凝土、长距离运输混凝土等具有一定时间要求的混凝土工程中应用效果良好，但不宜单独用于蒸养混凝土。

4.5 膨胀剂

膨胀剂是一种能够让混凝土体积膨胀的外加剂，膨胀剂会与混凝土中的水分发生反应，形成膨胀性水化物，这样就可以抵消混凝土凝结过程中的收缩问题。根据化学成分，膨胀剂主要包括硫铝酸盐系膨胀剂、铁粉系膨胀剂、石灰系膨胀剂、铝化镁型膨胀剂以及复合型膨胀剂。鉴于膨胀剂的特点，常用于混凝土防裂、补强堵塞、防水接缝，如果用在自应力混凝土，膨胀率远大于收缩率，就可以实现预应力混凝土的效果，因此，经常用在自应力钢筋混凝土输油、输气、输水压力管以及其他自应力钢筋混凝土构件中。对于使用硫铝酸钙膨胀剂的混凝土，不能用于作业环境达到80 ℃以上的情况，对于使用石灰类或硫铝酸钙类膨胀剂的混凝土，不适用于添加氯盐类外加剂[6]。

5 结语

综上所述，在混凝土工程施工中，外加剂的使用已经进入常态化，可以有效改善混凝土性能，满足各种施工条件和要求，实现事半功倍的施工效果。本文阐述了混凝土外加剂的种类和作用，分析了混凝土外加剂检测问题，针对几种常用外加剂类型进行着重研究，希望能够起到积极的现实意义，保证外加剂的规范应用，提高混凝土工程实施质量。