浅谈混凝土化学外加剂1

浅谈混凝土化学外加剂

徐源、潘秋景

中南大学土木建筑学院

摘要：为改善混凝土的性能，以适应不同要求，或者为了节约水泥用量，可在混凝土中加入除胶凝材料、粗细骨料和水之外的其它特殊外加材料。这些外加剂种类很多，发展很快，掺量一般不大于水泥质量的5%，但是能显著改善混凝土的和易性，提高强度、抗渗性、抗冻性，调节凝结时间和硬化速度，降低拌合用水量等等。

关键词：定义、种类、简介

一、混凝土外加剂化学的定义

在混凝土、砂浆和净浆的制备过程中，掺入少量的（不超水泥用量的5％）能对混凝土、砂浆或净浆改变性能的一种特殊的化学产品，称为混凝土外加剂。

在混凝土中加入适量的外加剂，能提高混凝土质量，改善混凝土施工性能，节约原材料，缩短施工周期、降低混凝土成本，加快施工进度。随着技术的进步，外加剂已成为除水泥、粗细骨料、掺合料和水以外的一种必备材料，掺外加剂是混凝土配合比优化设计和提高混凝土耐久性的一项重要措施。

二、混凝土化学外加的分类

混凝土外加剂有化学外加剂与矿物外加剂之分，而混凝土化学外加剂种类繁多，按其化学成分可以分为有机物和无机物两大类。有机物类外加剂大部分属于表面活性物质，而无机物类外加剂多为电解质盐类。混凝土外加剂按其主要功能可分为4类：

（1）改善混凝土拌和物流变性能的外加剂。如普通减水剂和高效减水剂、引气剂等。

（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。

（3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。

（4）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。

三、几种常用外加剂简介

1、减水剂

在保持混凝土和易性及水泥用量不变，坍落度基本相同的前提下，减少混凝土的拌合用水量，提高混凝土强度的外加剂称为减水剂。减水剂根据减水及增强能力，分为普通减水剂（又称塑化剂）及高效减水剂（又称超塑化剂），并又分别分为一等品、合格品。普通减水剂宜用于日最低气温5℃以上施工的混凝土。高效减水剂有多环芳香族磺酸盐类、水溶性树脂磺酸盐类、脂肪族类等几种，它宜用于日最低气温0℃以上施工的混凝土，并适用于制备大流动性混凝土、高强混凝土以及蒸养混凝土。减水剂按组成材料分为：（1）水质素磺酸盐类；（2）多环芳香族盐类；（3）水溶性树脂磺酸盐类。目前市场上常用的几种减水剂为：萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基超速高性能减水剂，减水激发剂，葡萄糖酸钠，木质素磺酸钠，木质素磺酸该等。而早强减水剂，缓凝减水剂和引气减水剂是指分别兼有早强、缓凝和引气功能的减水剂。

2、早强剂

混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度的外加剂,多在冬季或者紧急抢修时采用。混凝土早强剂对混凝土后期强度并无显著影响。混凝土工程中常采用早强剂与减水剂复合的早强减水剂。常用的早强剂有以下三种：

（1）水溶性有机化合物。如三乙醇胺、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐等，其中最常用的是三乙醇胺。

（2）强电解质无机盐类。如氯盐、硝酸盐、硫酸盐等。比如硫酸钠又名元明粉，为白色粉末，适宜掺量为0.5%~2%，多为复合使用，如NC，是硫酸钠、糖钙与青砂混合磨细而成的一种复合早强剂。

（3）其它有机化合物及无机盐复合物类。

3、速凝剂

速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化，一般能使混凝土在3-5分钟内初凝，10分钟内终凝。速凝剂有粉状和液体状之分。粉状速凝剂是以铝酸盐、碳酸盐等为主要成分的无机盐混合物等；液体速凝剂是以铝酸盐、水玻璃等为主要成分，与其他无机盐复合而成的复合物。

速凝剂主要用于喷射混凝土，比如用于隧道的喷射衬砌，可加快工程的建设进度。

4、引气剂

引气剂是指在混凝土拌合物在搅拌时能引入空气而形成大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡（孔径约为20-200um）的外加剂。引气剂一般为憎水性表面活性物质，引气剂的成分为松香衍生物以及各种磺酸盐，如烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠。

引气剂产生的大量微细气泡的存在能使混凝土拌合物中的水分较均匀的分布在气泡的表面上，从而可以大大改善拌合物的保水性和粘聚性，使其泌水现象减轻。气泡间于颗粒之间，能起到一定的润滑作用，使颗粒间摩擦力减小，从而提高混凝土拌合物的流动性。引气剂主要用于下列工程结构：

（1）气泡结构好，气泡半径小，抗冻指标高，用于高耐久性的混凝土结构，如水坝、高等级公路、热电站冷却塔、水池水工、港口等。

（2）撒除冰盐的混凝土公路及桥梁。

（3）高和易性混凝土工程。

（4）泵送混凝土。

引气剂和引气减水剂不宜用于蒸养混凝土以及预应力混凝土，必要时，应经试验确定。

5、缓凝剂

缓凝剂能减缓混凝土的凝结速度，有助于炎热气候下的施工和浇注、捣实大体积混凝土不致形成施工缝及减慢水化放热等。我国的主要产品有含糖的木质素磺酸盐类、酒石酸钠和含糖的碳水化合物等，有些促凝剂在低浓度使用时也起缓凝作用。

缓凝剂常用于商品混凝土、夏季施工混凝土、大体积混凝土和流态混凝土，能改善混凝土拌合物的流动性并且提高混凝土的强度，与高效减水剂复合还可以减少坍落度。

四、结语

推广应用混凝土外加剂不仅可以改善混凝土的物理力学性能，提高工程质量，节约水泥，节省能源、缩短工期，改善施工条件，满足特种混凝土的技术需要。同时，还具有投资少、见效快、技术经济效益明显，社会效益突出等特点。根据不同技术要求，使用不同类型的外加剂可以获得不同的经济效益。

大力开展和推广应用混凝土外加剂是促进建筑业科学进步的重要途径。随着混凝土外加剂品种的不断开发增加，质量逐步提高，应用会日益广泛，研究会更加深入，定会在建筑业中发挥巨大的作用和良好的效益。

参考文献：

*混凝土化学外加剂吴兆琦建筑研究院水泥所 1986年

*混凝土化学外加剂发展趋势乔建伟山西路桥新型建材有限公司 2005年

*混凝土化学外加剂的作用机理和特性王艳坤吴崇珍河南教育学院 2008年

*土木工程材料周士琼中南大学 2004年