混凝土外加剂讲义

混凝土外加剂讲义
一、混凝土外加剂定义、分类、命名与术语
执行《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语（GB/T8075-2005）》标准。

1、定义
混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料，简称外加剂。

2、分类
混凝土按其主要使用功能可分为四类：
⑴改善混凝土拌和物流变性能的外加剂：包括各种减水剂和泵送剂等；
⑵调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂：包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等；
⑶改善混凝土耐久性的外加剂：包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等；
⑷改善混凝土其他性能的外加剂：包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。

3、命名
普通减水剂—在混凝土坍落度基本相同的情况下，能减少拌合用水量的外加剂。

早强剂—加速混凝土早期强度发展的外加剂。

缓凝剂—延长混凝土凝结时间的外加剂。

引气剂—再混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂。

高效减水剂—在混凝土坍落度基本相同的情况下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。

缓凝高效减水剂—兼有缓凝功能和高效减水功能的外加剂。

早强减水剂—兼有早强和减水功能的外加剂。

缓凝减水剂—兼有缓凝和减水功能的外加剂。

引气减水剂—兼有引气和减水功能的外加剂。

防水剂—能提高水泥砂浆、混凝土抗渗性能的外加剂。

阻锈剂—能抑制或减轻混凝土中钢筋和其他金属预埋件锈蚀的外加剂。

加气剂—混凝土制备中因发生化学反应，放出气体，使硬化混凝土中有大量均匀分布气孔的外加剂。

膨胀剂—在混凝土硬化过程中因化学作用能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。

防冻剂—能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。

着色剂—能制备具有彩色混凝土的外加剂。

速凝剂—能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。

泵送剂—能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。

保水剂—能减少混凝土或砂浆失水的外加剂。

絮凝剂—在水中施工时，能增加混凝土粘稠性，抗水泥和集料分离的外加剂。

增稠剂—能提高混凝土拌合物粘度的外加剂。

减缩剂—能减少混凝土收缩的外加剂。

保塑剂—在一定时间内，减少混凝土坍落度损失的外加剂。

磨细矿渣—粒状高炉矿渣经干燥、粉磨等工艺达到规定细度的产品
硅灰—在冶炼硅铁合金或工业硅时，通过烟道排出的硅蒸气氧化后，经收尘器收集得到的以无定形二氧化硅为主要成分的产品。

磨细粉煤灰—干燥的粉煤灰经粉磨达到规定细度的产品。

磨细天然沸石—以一定品位纯度的天然沸石为原料，经粉磨至规定细度的产品。

4、术语
外加剂掺量—以外加剂占水泥（或者总胶凝材料）质量的百分数表示。

推荐掺量范围—由外加剂生产企业根据试验结果确定的、推荐给使用方的外加剂掺量范围。

适宜掺量—满足相应的外加剂标准要求的外加剂掺量，由外加剂生产企业说明，适宜掺量应在推荐掺量的范围之内。

最大推荐掺量—推荐掺量范围的上限。

多功能外加剂—能改善新拌和硬化混凝土两种或两种以上性能的外加剂。

基准混凝土—符合相关标准实验条件规定的、未掺有外加剂的混凝土。

受检混凝土—符合相关标准实验条件规定的、掺有外加剂的混凝土。

减水率—在混凝土坍落度基本相同时，基准混凝土和受检混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。

泌水率—单位质量混凝土泌出水量与其用水量之比。

泌水率比—受检混凝土和基准混凝土的泌水率之比。

初凝时间—混凝土从加水开始到贯入阻力达到3.5MPa所需要的时间。

终凝时间—混凝土从加水开始到贯入阻力达到28MPa所需要的时间。

凝结时间差—受检混凝土与基准混凝土凝结时间的差值。

抗压强度比—受检混凝土与基准混凝土同龄期抗压强度之比。

收缩率比—受检混凝土与基准混凝土同龄期收缩率之比。

坍落度增加值—水灰比相同时，受检混凝土和基准混凝土坍落度之差。

常压泌水率比—受检混凝土与基准混凝土在常压条件下的泌水率之比。

压力泌水率比—受检混凝土与基准混凝土在压力条件下的泌水率之比。

初始坍落度—混凝土搅拌出机后，立即测定的坍落度。

坍落度保留值—混凝土拌合物按规定条件存放一定时间后的坍落度值。

坍落度损失—混凝土初始坍落度与某一特定时间的坍落度保留值的差值。

需水量比—受检砂浆的流动度达到基准砂浆相同的流动度时，两者用水量之比。

相对耐久性指标—受检混凝土经快速冻融200次后动弹性模量的保留值，用百分数表示。

固体含量—液体外加剂中固体物质的含量。

水泥净浆流动度—在规定的试验条件下，水泥浆体在玻璃平面上自由流淌的直径。

二、客运专线对外加剂品质指标技术要求及检验批次控制规定
应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、质量稳定、能满足混凝土耐久性能的产品。

当将不同功能的多种外加剂复合使用时，外加剂之间以及外加剂与水泥之间应有良好的适应性。

宜选用多功能复合外加剂。

外加剂的质量品质指标及检验批次控制应符合表1的要求和规定。

表1 外加剂品质指标技术要求及检验批次控制规定
序号
技术要求
检验规定
质量证明文件检查新选料源检验过程检验
项目技术指标
供应商应
提供指标
要求说
明
施工单位
提供指标
要求说明
施工单位
提供指标
要求说明
1 水泥净浆流动度（㎜）≥240 √每品
种、每
厂家检
查供应
商提供
的质量
证明文
件。

施工单
位、监
理单位
均全部
检查。

√下列情况之
一时，检验一
次：
①任何新选
料源；
②使用同厂
家、同批号、
同品种的产
品达6个月及
出厂日期达6
个月的产品。

施工单位试
验检验；
监理单位见
证取样检测
或平行检验。

同厂家、同批
号、同品种、
同出厂日期
的产品每50t
为一批，不足
50t时也按一
批计。

施工单位每
批抽样试验
一次；监理单
位平行检验
或见证取样
检测的次数
为施工单位
抽样试验次
数的10%或
20%，但至少
一次。

2 Na2SO4含量（%）≤10.0 √√
3 含气量用于配制非抗冻混凝土（抗冻混凝土）时≥3.0
（4.5）
√√√
4 坍落度保留值（用
于泵送混凝土时）
（㎜）
30min≥180；60min≥150 √√
5 常压泌水率比（%）≤20 √√√
6 压力泌水率比（用于
泵送混凝土时）（%）
≤90 √√
7
抗压强度比（%）3d≥130 √√√
8 7d≥125 √√√
9 28d≥120 √√√
10 Cl-含量≤0.2 √√
11 相对耐久性指标
（%，200次）
≥80 √√
12 对钢筋锈蚀作用无锈蚀√√
13 收缩率比（%）≤135 √√√
14 碱含量（Na2O＋
0.658K2O）（%）
≤10.0 √√
15 减水率（%）≥20 √√
16 匀质性√√
17 凝结时间差≥20 √√√
三、外加剂试验方法
1、掺外加剂混凝土性能指标试验
执行《混凝土外加剂（GB8076-1997）》标准。

⑴.掺外加剂混凝土性能指标试验用材料及配合比要求：
①水泥：应采用基准水泥。

允许采用C3A含量6%～8%、总碱含量（Na2O＋0.658K2O）不大于1%的强度等级不小于42.5级的P.O水泥。

但仲裁仍需用基准水泥。

②砂：要求采用细度模数为2.6～2.9的中砂。

③石子：要求采用5～20㎜连续粒级的碎石或卵石。

采用两级配时级配比例要求为5～10㎜：10～20㎜=40%：60%。

有争议时以卵石试验结果为准。

④水：符合JGJ63标准要求的水或饮用水。

⑤外加剂：需要检测的外加剂。

⑥配合比：
a）水泥用量：采用卵石时为310±5㎏/m3；采用碎石时为330±5㎏/m3。

b）砂率：基准混凝土和掺外加剂混凝土的砂率均为36%～40%，但掺引气减水剂和引气剂的混凝土砂率应比基准混凝土低1%～3%。

c）外加剂掺量：按科研单位或生产厂推荐的掺量。

d）用水量：使混凝土坍落度达80±10㎜的用水量。

⑵.减水率测定与计算：测定计算在混凝土坍落度基本相同时，基准混凝土和掺外加剂混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用
水量之比。

其计算公式如下：
1000
1
0⨯-=
W W W W R 式中：R W —减水率，%，精确到小数点后一位；
0W —基准混凝土单位用水量，㎏/m 3
；
1W —掺外加剂混凝土单位用水量，㎏/m 3。

⑶.泌水率测定计算与泌水率比计算：测定计算掺外加剂混凝土或基准混凝土单位质量混凝土泌出水量与其用水量之比（5L 带盖筒，一次装入，振20s ，低20㎜，前60min 每10min 吸水一次，以后每20min 吸水一次，每次吸水前5min 将筒底一侧垫高约20㎜，使筒倾斜便于吸水，吸水后将筒轻轻放平盖好；总泌水量准确到1g ）和计算掺外加剂混凝土与基准混凝土在（常压或压力）条件下的泌水率之比。

泌水率计算公式如下：
()100/⨯=W
W
G G W V B
01G G G W -=
式中：B —泌水率，%，精确到小数点后一位；
W V —泌水总质量，准确到1g ；
W —混凝土拌合物的用水量，准确到1g ； G —混凝土拌合物的总质量，准确到1g ；
W G —试样质量，准确到1g ；
1G —筒及试样质量，准确到1g ；
0G —筒质量，准确到1g 。

泌水率比计算公式如下：
100⨯=
c
t
R B B B 式中：R B —泌水率之比，%，精确到小数点后一位；
t B —掺外加剂混凝土泌水率，%； c B —基准混凝土泌水率，%。

⑷.含气量测定：用含气量测定仪按仪器说明进行操作，将混凝土拌合物一次装满震动台振实15s ～20s ，含气量测定结果精确到0.1%。

⑸. 凝结时间测定计算与凝结时间差计算：测定计算掺外加剂混凝土或基准混凝土凝结时间（采用贯入阻力仪测定，用5㎜圆孔筛振动筛出砂浆，拌匀后装入金属圆筒，使试样表面低于筒口约10㎜，用振动台振实约3s ～5s ，将金属圆筒加盖20±3℃的环境中待测。

一般基准混凝土在成型后3～4h 、掺早强剂混凝土在成型后1～2h 、掺缓凝剂混凝土在成型后4～6h 开始测定；以后每0.5或1h 测定一次，再临近初、终凝时可缩短测定间隔时间；测点与测点之间的净距为测针直径的2倍至少不小于15㎜，试针与容器边缘之距白小于25㎜；测定初凝时间用截面积为100mm 2试针，测定终凝时间用截面积为20mm 2试针；凝结时间从水泥与水接触时开始计算，贯入阻力值达3.5MPa 时对应的时间为初凝时间，贯入阻力值达28MPa 时对应的时间为终凝时间；准确凝结时间可以贯入阻力值为纵坐标，测试时间为横坐标绘制贯入阻力值与时间关系曲线求出）和计算掺外加剂混凝土与基准混凝土凝结时间的差值。

贯入阻力计算公式如下：
A
P R =
式中：R —贯入阻力值，精确到0.1MPa ；
P —贯入深度达25㎜时所需的净压力，精确到1N ； A —贯入试验时试针的截面积，mm 2。

凝结时间差计算公式为：
c t T T T -=∆
式中：T ∆—凝结时间之差，min ；
t T —掺外加剂混凝土的初凝时间或终凝时间，min ； c T —基准混凝土的初凝时间或终凝时间，min 。

⑹.抗压强度比测定：抗压强度比以掺外加剂混凝土与基准混凝土同龄期抗压强度之比表示，其计算公式如下：
100⨯=
c
t
s S S R 式中：s R —抗压强度比，%；
t S —掺外加剂混凝土的抗压强度，MPa ； c S —基准混凝土的抗压强度，MPa 。

⑺.收缩率比测定：收缩率按《普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法（GBJ82-1985）》进行测定和计算；收缩率比以龄期 28d 掺外加剂混凝土与基准混凝土收缩率比值表示，其计算公 式如下：
c
t
R εεε=
式中：t R —收缩率比，%；
ε—掺外加剂混凝土的收缩率，%；
t
ε—基准混凝土的收缩率，%。

c
2、外加剂匀质性试验
执行《混凝土外加剂匀质性试验方法（GB/T8077-2000）》标准。

⑴.水泥净浆流动度试验
将上口直径36mm、下口直径60mm、高度为60mm的截锥圆模放在摆放水平的玻璃板中央，并用湿布擦拭后覆盖待用；称取水泥300g，倒入水泥净浆搅拌锅内，加入推荐掺量的外加剂及87g 或105g 水，搅拌3min；将拌好的净浆迅速注入截锥圆模内，用刮刀刮平，将截锥圆模按垂直方面提起，同时开启秒表计时，任水泥净浆在玻璃板上流动，至30s，用直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水泥净浆流动度。

表达净浆流动度时，需注明用水量，所用水泥的强度等级、名称、型号及生产厂和外加剂掺量。

⑵. 水泥砂浆流动度（砂浆减水率）试验
①基准砂浆流动度用水量的测定：
称取300g 水泥，750g 标准砂，倒入胶砂搅拌锅内，开启胶砂搅拌机，拌和5s 后，徐徐加入水，30s内加完，自开动机器起搅拌3min，停机，将搅拌叶片提起，并刮下粘附在叶片上的砂浆，取出搅拌锅；在拌和砂浆的同时，用湿布抹擦跳桌的玻璃台面，捣棒（φ20×200㎜）、截锥圆模（上口内径为70㎜、下口内径为100㎜、高度为60㎜）及模套内壁，并把它们置于玻璃台面中心，盖上湿布，备用；将拌好的砂浆迅速地分两次装入模内，第一次装至截锥圆模的三分之二，并
用捣棒自边缘向中心均匀捣15 次（10—4—1），接着装第二层砂浆，装至高出截锥圆模约2cm ，同样用捣棒捣10次（7—3），在装胶砂与捣实时，用手将截锥圆模按住，以免产生移动；捣好后取下模套，用抹刀将高出截锥圆模的砂浆刮去并抹平，随即将截锥圆模垂直向上提起，以每秒一次的频率使跳桌连续跳动三十次；跳动完毕后用卡尺量出砂浆底部流动直径，取互相垂直的两个直径的平均值作为该砂浆的流动度，用mm 表示。

当砂浆流动度为140±5mm 时的用水量即为基准砂浆流动度的用水量0M 。

② 掺外加剂砂浆流动度用水量测定
按“基准砂浆流动度用水量的测定”操作步骤测出掺外加剂砂浆流动度达140±5mm 时的用水量1M 。

③ 砂浆减水率
砂浆减水率按下式计算：
1000
10⨯-=M M M A 式中：A —砂浆减水率，精确至0.1%；
0M —基准砂浆流动度为140±5mm 时的用水量，g ；
1M —掺外加剂的砂浆流动度为140±5mm 时的用水
量，g 。

⑶.外加剂固体含量试验
称量在100～105℃的烘箱内烘至恒重的洁净带盖的称量瓶得其质量为0m ；再将被测外加剂装入称量瓶内，盖上盖称出试样及称量
瓶的总质量为1m （试样称量时：固体产品称1.0000～2.0000g ；液体
产品称3.0000～5.0000g ）；再将盛有试样的称量瓶开启瓶盖，在100～105℃烘箱内烘干至恒重，称其质量为2m 。

外加剂的固体物含量按下
式计算：
1000
102⨯--=m m m m A 式中：A —外加剂的固体物含量，精确到0.1%；
0m —称量瓶的质量，精确到0.1mg ；
1m —称量瓶加烘干前试样的质量，精确到0.1mg ；
2m —称量瓶加烘干后试样的质量，精确到0.1mg 。

作业：
1. 大体积混凝土、寒冷条件下混凝土施工和泵送混凝土施工时，各宜用什么减水剂？。