混凝土外加剂材料应用的探讨

1 　混凝土外加剂的分类及作用

混凝土外加剂材料的研制、生产及应用，是继钢筋混凝土之后在混凝土工艺上的第二次突破，外加剂改善了混凝土浇筑性能，极大地提高了混凝土的产品质量，降低了工程造价。

混凝土外加剂从掺入混凝土中所起到的作用可分为：改善新拌混凝土的工作性(如增加流动性，减少流动性经时损失等) 和稳定性(如均匀性、不离析、不泌水等) ，调节水泥的水化过程(如延缓水化放热、早强、高强等) ，改善混凝土的孔节构(如达到轻质、高强、耐久等) ，提高混凝土体积稳定性(如补偿收缩、防渗、抗裂等) 。

根据混凝土外加剂作用通常分有早强剂、引气剂、减水剂、缓凝剂及其它外加剂。目前国内研制开发的大多数为新型多功能外加剂。

美国内务部垦务局研究成果表明，掺入外加剂的混凝土与普通混凝土相比，结构性和耐久性大为改善，强度最大增长差不多达到4倍，水的渗透率可降低到忽略不计的数值，吸水率降低了95% ，抗磨和抗侵蚀性能有显著改善，抗冻融能力大大提高，抗蒸馏水、硫酸盐溶液的腐蚀能力显著提高[1] (原试验各项性能比较表略) 。

1996年水利部颁发的“水工混凝土结构设计规范”中明确表述在混凝土抗冻等级标示中，黑龙江省的抗冻等级大部分在F150～F300 ，无抗冻要求的地区，混凝土抗冻等级也不宜低于F50 ，尤其是流速较大的过冰、多沙或推移质的过水、输水、引水工程中必须考虑抗冻要求[2] 。抗冻混凝土必须掺加引气剂。

2 　引气剂和引气减水剂的作用

由于混凝土拌合过程中带入空气，使混凝土中有1%～2%(占混凝土体积的百分比) 的空气含量，在这种情况下，带入的气泡不均匀，形状不规则，使混凝土的强度受到影响。如果掺入适量的引气剂和引气减水剂(0.002%～0.01%) ，使混凝土中的含气量达到3%～5% ，并在硬化的混凝土中形成均匀稳定的小气泡，大量的小气泡的存在对提高混凝土的抗冻性、抗渗性及耐久性是十分有利的。掺入引气剂和引气减水剂的混凝土由于引入了大量的微小独立的气泡，在这些球状气泡的滚动作用和浮托作用下，使拌合混凝土粘度增大。使混凝土的和易性和稳定性得到改善和提高，又由于气泡的吸附作用，水泥浆的粘度进一步增大，混凝土的泌水离析沉降就大大降低，增加了混凝土的抗拉强度。

引气剂的减水率为7%～9%，引气减水剂由于引气、减水双重作用减水率为12%～15%。由于含气量的增加，在单位体积的混凝土中，减少了水的用量，同时也节约了其它建筑材料[3] 。

由于大量微小气泡占据混凝土中的自由空间，破坏了毛细管的连续性，这样使混凝土的抗渗性能得到改善，同时与抗渗性有关的混凝土抗化学侵蚀作用和抗中性化作用也得到改善。混凝土单位用水量少，混凝土密实，毛管被气泡堵塞，气泡对水分冻结的局部压力增大起到了缓冲作用，从而提高了混凝土的抗冻融性， (大约是普通混凝土的10～20倍) 特别是对初期的抗冻融性更佳。

3 　结语

外加剂极大地改善了混凝土制作过程和混凝土成品的性能，因此在水工建筑物中，推广使用混凝土外加剂材料，创造优质产品尤为必要。如冬季负温(- 20℃) 环境混凝土施工，负温(-15℃) 环境下养护，选区用防冻系列外加剂，可以达到满意的设计强度。如商品混凝土夏季高温情况下施工，混凝土水坝及溢洪道大体积混凝土施工延缓凝结时间，减少水化热产生的温度应力，使混凝土产生裂缝，可选区用缓凝系列外加剂。如预制混凝土及预应力混凝土可选用早强系列外加剂。如岩石灌浆构造物裂缝处理可选用膨胀系列外加剂。如水塔、水池及水下建筑物可选用防水系列外加剂。如大跨度大荷载及有特殊要求的构造物，可选用高强系列外加剂等等。选用外加剂材料可使混凝土成品早强、高强、轻质、耐久，同时耗能低、成本低，适于快速施工。

[参考文献]

[1] 美国内务部垦务局，王圣培译.混凝土手册[M].北京：水利电力出版社，19901344-346.

[2] SL/ T 191 - 96 ，水工混凝土结构设计规范[S].

[3] 陈建奎.混凝土外加剂的原理与应用[M].北京：中国计划出版社，19971124 – 144.