最新混凝土外加剂技术及其应用总结

混凝土外加剂技术及其应用

一、混凝土外加剂的发展简史

外加剂的使用已有100年的历史。最早使用的有CaCl2、CaSO4·2H2O、CaO等，都是作为水泥的调凝剂而使用的。再追溯到古代，动物血、糯米汤、豆腐汁也作为石灰、粘土、草木灰等效结材料中的添加剂来改善其粘结性。

近代外加剂的使用是30年代在美国首先开始的。随着公路交通的发展，混凝土路面发生裂纹、酥松等过早破坏的现象相应增多，尤其是在严寒气候地区问题更为严重，在研究对策中，最初发现掺有树脂和油类的水泥配制的混凝土性质有了变化。开始注意到引气的作用减水效果，即可以提高拌合物的和易性和混凝土的抗冻性，于是在道路工程中首先使用了引气剂。接着又研究制造成功的以纸浆废液中木质磺酸盐为主要成分的“普浊里”减水剂。于1937年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利。1954年制定了第一批混凝土外加剂检验标准。

随着混凝土技术的发展，外加剂和外掺料成为配制百年耐用混凝土不可缺少的添加材料，如各类减水剂、缓凝剂、引气剂、阻锈剂、防水剂、泵送剂及其各类复合的外加剂等相继诞生，目前总的外加剂品种有500 种左右。正是由于外加剂的作用，引起了各国普遍的重视，尤其是发达国家，要求制造的混凝土工程要美观而经久耐用，更把外加剂作为保证混凝土技术、经济效益的手段。

目前，混凝土外加剂使用最普遍的国家有日本、澳大利亚、挪威、美国。这些国家80%以上的混凝土中应用外加剂，且日本、澳大利亚已达100%。其次是德国、丹麦、瑞典等国使用外加剂的混凝土也达50%以上。

我国正式使用混凝土外加剂是20世纪50年代，当时由前苏联专家将松香皂化物引气剂引入国内。在天津塘沽新洪、武汉长江大桥及佛子岭水库应用，取得了一定的效果。以后又使用过以亚硫酸盐法造纸的纸浆废液、制糖工业废蜜为原料的混凝土塑化剂，同时氯化钙、氯化钠、三乙酸胺等也作为早强剂使用。随后由于有些工程使用不当曾出现过工程质量问题，再加上众所周知的原因，直到70年代初中国混凝土外加剂还未得到推广应用。

我国形成使用外加剂的规模，是到20世纪70年代中期后，由于国内生产建设恢复的需要，加之国际上也正是进入混凝土技术因使用减水剂而进入第三次飞跃时期（第一次飞跃是创造了钢筋混凝土技术，第二次飞跃是发明了预应力混凝土技术，第三次飞跃就是高效能外加剂和高性能混凝土的问世）。我国出现了一个大量研究生产外加剂的高潮。各种减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、防水剂、阻锈剂、泵送剂、抗冻剂及其各类复合剂等一拥而出300多种，几乎国外常用的类型我国也都相继研制成功，虽然质量上还有一定差距。目前我国研制的各类外加剂性能不断提高，生产应用水平已向国际先进水平靠拢，制定的生产应用标准也逐渐与世界先进水平接轨。

二、各类外加剂的作用和应用范围

1．混凝土外加剂的分类

混凝土外加剂按其材料组成、化学作用和使用目的、效果可分为以下五大类：

1）改善新拌混凝土流变性能——减水剂、引气剂、保水剂等；

2）调节混凝土凝结、硬化性能——缓凝剂、早强剂、速凝剂等；

3）调节混凝土气体含量——引气剂、发气剂、泡沫剂、消泡剂等；

4）改善混凝土耐久性——引气剂、阻锈剂、抗冻剂、抗渗剂、防腐蚀剂等；

5）为混凝土提供特殊性能——发气剂、泡沫剂、着色剂、膨胀剂、碱—骨料反应抑制剂等。

2。基本作用

各类外加剂都有各自的特殊功能。综合起来，外加剂可以在以下方面发挥作用：

1）能改善施工条件，减轻体力劳动，并有利于机械化施工，对保证及提高工程质量有积极的作用，能使现场条件下完成过去难以完成的要求高质量的工程，例如可掺加高效能外加剂在工地条件下配制C80～C100的超高强混凝土，掺加减水剂可配制远距离和高层建筑泵送的混凝土等。

2）能减少养护时间，或预制厂缩短蒸养时间，可以提早拆模加速模板周转，还可以提早以预应力钢筋混凝土钢筋放张、剪筋，总之可以加快施工进度。

3）能提高或改善混凝土质量。许多外加剂可以提高混凝土的强度，增加耐久性、密实性，增强抗冻性、抗渗性，改善干燥收缩及流变性能，有些外加剂能提高钢筋的耐蚀性等，要根据需要的性能选用，只要掺用得当对混凝土就有利，否则会适得其反。

4）在采取一定措施的条件下，保证混凝土质量并还可适量地节约水泥。

各类外加剂节约水泥情况

外加剂类别节约水泥(%)

减水剂木质素、糖蜜、胡敏酸盐类

萘系磺酸盐类

树脂、聚羧酸类

5～10

10～20

15～25

早强剂无机盐类

普通复合剂

高效复合剂

—

5～10

10～15

引气剂松香皂类、表面活性剂5～8

3．应用范围

外加剂的应用范围十分广泛，在以下条件下都可以使用外加剂。

1）自然条件下养护的混凝土制品或构件，掺用减水剂能改善和易性，或提高强度，或节约水泥。 2）冬季现场浇注混凝土施工时，可掺用早强剂或早强型复合减水剂，在能够保温至一定温度条件下使混凝土早期强度提高，达到抗冻临界强度。

3）夏季滑模施工、水坝等大体积混凝土，以及灌注钢管拱混凝土，可掺用缓凝剂或缓凝型复合减水剂，以延缓混凝土凝固时间和延缓水泥放热过程，可减少收缩裂缝而保证混凝土质量。

4）喷射混凝土、放水堵漏工程中可掺用速凝剂、水泥快硬剂，使混凝土很快凝结、硬化。

5）大模板或钢筋密集的预应力混凝土工程，可使用高效减水剂以利浇筑，保证工程质量。

6）港工、水工或受各类酸、碱盐侵蚀的混凝土，可掺用引气剂、减水剂并掺加掺和料，或选用相应的特种水泥、掺加防腐蚀剂等，提高混凝土和易性和耐久性。

7）高等级(C40～C70)、超高等级(C70以上)混凝土，应掺用高效减水剂来配制。

8）大型设备基础螺栓孔灌浆、锚杆注浆、大体积混凝土防止裂缝、补偿混凝土收缩和地下防水等工程，可掺用微膨胀剂。

9）预制构件根据不同生产条件和构件用途选择应用外加剂，有的可减少蒸养时间，有的可改善强力振捣的工艺，这些均有利于提高制品质量。

部分外加剂(仅例举引气、减水、早强等复合类)在不同种类混凝土中的选择使用参见下表。

部分外加剂在不同种类混凝土中的选用表

混凝土种类减水剂引气型减水剂

标准型缓凝型早强型标准型缓凝型早强型

构件类型

大体积混凝土

√√√

×√√√×

高强度混凝土√√√√（在满足强度要求的前提下）

施工条件

低温施工的混凝土√×√√

√

×√√

高温施工的混凝土√

√√×√√√×

特殊条件受海水作用的混凝土√√√水密或气密混凝土√√√受冻融作用的混凝土√√√

施工方法水下灌注混凝土√√√×√√√×预应力混凝土√√√×√×滑模施工混凝土√√√√√√

预填骨料灌浆混凝土√√√×√√√×蒸汽养生混凝土√√√√√√

湿式喷射混凝土√×√√√×√√

表中符号说明：√√为最适宜使用；√为可使用；×为最好不用。

三、常用外加剂品种、使用功能及使用范围