浅谈混凝土外加剂的选用原则与应用技术

　　随着社会经济的发展，为改善和调节混凝土的性能、满足工程建设要求、节约水泥而掺加的有机、无机或复合的化合物叫混凝土外加剂。混凝土外加剂在工程中的应用越来越受到重视;现代建筑工程中，混凝土往往是其中最主要的建筑材料之一。由于外加剂的应用，混凝土施工技术的新工艺如泵送、喷射等才能实现;特殊工程需要的如特殊防水混凝土、流态混凝土、速凝混凝土、高强混凝土等才可能出现;同时为结构轻质高强开辟了途径;为大面积的现浇和结构大型化创造了条件。几乎各种混凝土都可以掺用外加剂，但必须根据工程需要、施工条件和施工工艺等选择合适的外加剂。对一般混凝土主要采用普通减水剂，配早强，高强混凝土同时采用高效减水剂;在气温高时，掺用引气性大的减水剂或缓凝减水剂;在气温低时，一般不用单一的引气型减水剂，多用复合早强减水剂;为了提高混凝土的和易性，一般要掺引气减水剂;湿热养护混凝土多用非引气型高效减水剂。北方低温施工的混凝土要采用防冻剂，有防水要求时需采用防水剂、抗渗剂，高层建筑、大体积结构采用泵送混凝土时应使用泵送剂等。根据不同混凝土施工及性能要求选用外加剂种类，各种外加剂有各自的特点，不宜互为代用。

　　一、混凝土主要外加剂的类型、功能和适用范围

　　减水剂：其功能是在同比条件下，节约水泥用量，减少用水量，提高水泥强度，增大混凝土流动性。适用于大模板施工、滑板施工、大体积混凝土、泵送混凝土等，制备早强、高强混凝土及流动性混凝土。

　　引气剂：改善混凝土拌合物的工作性，增加硬化混凝土的抗冻融性，适用于配制抗冻混凝土、泵送混凝土、港口混凝土、防水混凝土、轻集料混凝上以及骨料质量差、泌水严重的混凝土。

　　缓凝剂：延缓混凝土迅速凝结硬化的外加剂，适用于远距离运输的混凝土拌合物及夏季滑模施工混凝土。

　　速凝剂：使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，在喷射混凝土、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。

　　早强剂：加速混凝土早期强度发展的外加剂，用于蒸养混凝土，早强混凝土。

　　防冻剂：混凝土在负温条件下，使拌合物中仍有液相的自由水，以保证水泥水化，使混凝土达到预期强度，常应用于冬期负温混凝土施工。

　　泵送剂：可提高混凝土可泵性，增加水的粘度，防止泌水离析，适用于各类建筑物的泵送施工混凝土;适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层建筑的滑模施工。

　　膨胀剂：水泥凝结硬化过程中，能使混凝土产生可控膨胀、减少收缩的外加剂，应用于大型设备基础螺栓孔灌浆、大体积混凝土防止裂缝、补偿混凝土收缩、防止裂缝和对混凝土补强时的屋面、地下防水等工程。

　　阻锈剂：是减少或防止混凝土中钢筋锈蚀的外加剂，防绣剂有延缓放热的作用。

　　粘结剂：是提高新老混凝土间的粘结强度的外加剂和增加混凝土与钢筋之间粘结强度的外加剂，适用于新老混凝土间的粘结。

　　防水剂：改善砂浆及混凝土的耐久性，降低其在静水压力下的透水性的一种外加剂，适用于工业与民用建筑的屋面、地下室、隧道、巷道给排水池、水泵站等有防水抗渗要求的混凝土工程。

　　二、混凝土外加剂的选用原则

　　商品混凝土搅拌站使用的大部分外加剂是复配制成的水剂产品，有些是外加剂生产厂直接生产的水剂产品，剂产品由搅拌站自行在站内复配。由于搅拌站自行复配受场地、设备、技术力量的限制，专业化及多品种复配往往难以实现，看起来节约成本实际上可能得不偿失。外加剂使用不当而造成的危害和经济损失远有些是较远的厂家提供粉远大于其本身价值。因此选择一家或几家生产稳定、在附近有水剂生产厂或复配站的供应商尤为重要。太远的水剂供应不经济，就近选择水剂厂具有便捷性、经济性。

　　外加剂还存在与水泥相容性、适应性问题。不同品种的水泥，其矿物组成、调凝剂、混合材及细度等各不相同，若在外加剂和掺量均相同的情况下，则应用结果(减水率、坍落度、泌水离析等)会有差别。在初步选用外加剂品牌后，就要进行水泥与外加剂适应性试验。

　　外加剂适应性试验方法及步骤：(见GB50119-2003《混凝土外加剂应用技术规范》)。

　　1.将玻璃板放置在水平位置，用湿布将玻璃板、截锥圆模、搅拌器及搅拌锅均匀擦过，使其表面湿而不带水滴。

　　2.将截锥圆模放在玻璃板中央，并用湿布覆盖待用。

　　3.称取水泥600克，倒入搅拌锅内。

　　4.称取不同掺量的该种外加剂试样分别进行试验。

　　5.加入210克水，搅拌4分钟。

　　6.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向提起，同时，开启秒表计时，到30秒时用直尺量取流淌水泥净浆互相垂直的两个方向的最大直径，取平均值作为水泥净浆初始流动度。

　　7.已测定过流动度的水泥浆应弃去，不再装入搅拌锅中，水泥净浆停放时，应用湿布覆盖搅拌锅。

　　8.剩留在搅拌锅内的水泥净浆，加水后30分钟、60分钟后开启搅拌机，搅拌4分钟，按第6条的方法分别测定相应时间的水泥净浆流动度。

　　9.试验结果分析：绘制以掺量为横坐标，流动度为纵坐标的曲线。其中饱和点(外加剂掺量与水泥净浆流动度化曲线的拐点)外加剂掺量低、流动度大、流动度损失小的外加剂对水泥的适应性好。

　　对于搅拌站较长期大量使用的水泥品种，若适应则外加剂可用，若不适应则考虑试用别的品牌外加剂。另外，还需进行正常的取样检验，质量合格的外加剂才能用于生产并跟踪质量。 来源:考试

　　三、外加剂的调配方法及配合比设计调整

　　对不同的气候差异、集料差异、水质差异、掺合料差异及掺加方法等方面的变化均有可能引起对外加剂成分的调配和掺量的调整。

　　1. 气候差异

　　(1)冬季施工外加剂的调配。冬季施工由于气温低，坍落度损失小，但强度发展会受到阻碍。要达到早强防冻，较为经济又有效的办法是：应用早强水泥，使用早强剂、早强减水剂或减水剂复合早强剂。在南方气温不太低的冬季，只需复配厂在减水剂中减少木钙和糖分含量，或者减水剂用量可适当减少。

　　(2)夏季施工外加剂的调配。夏季施工混凝土由于原材料、搅拌、运输的温度高，水分挥发快，反应速度快，因而坍落度损失大，混凝土容易变稠、变硬。变稠不易泵送，干燥块硬使混凝土硬化初期易发生裂缝和出现混凝土每层之间结合不好等问题。因而，夏季施工混凝土必须增大流动性，并延缓凝结时间，掺加缓凝剂或缓凝减水剂是极为有效的。一般可选用木钙、糖蜜、腐植酸等，必要时可用高效减水剂或采用复合措施。

　　(3)负温下施工外加剂的调配。除使用复合防冻剂外，下列低温早强减水剂能使混凝土在温度降至O℃前就能获得必要的强度并能在以后继续硬化。a，高效减水剂(0.25%)和三乙醇胺(0.03%)复合使用。b.三乙醇胺(0.05%)、氯化钠(1%)、亚硝酸钠(1%)复合剂。c.减水剂、三乙醇胺(0.05%)复合使用。d.硫酸钠(2%～3%)和三乙醇胺(0.03%)复合使用。

　　以上几类低温早强剂必须结合工程实际作出现场试配，经试验验证可行后才能在工程上应用。

　　2. 集料差异。

　　(1)碎石、卵石作为配料时，对混凝土拌和物流动度、和易性有较大的影响。碎石作骨料，虽然水泥石胶结牢固强度大，但因碎石有棱角，不易流动，掺外加剂要相应的增加掺量。卵石圆滑，掺外加剂可适当减量。

　　(2)细集料为粗砂、中砂和细砂，不同的细度模数对混凝土拌和物的和易性有很大影响，也影响了外加剂的掺人量。砂子粗时，流动度差，相应增加掺量;砂子细时，流动度好，可相应减少外加剂掺量。

　　3水质差异

　　混凝土及砂浆的拌和用水，通常使用自来水和不含有害物质且清洁的井水、河水、湖水及溪涧水(PH值不得小于4)，但不得使用沼泽水、泥炭地下水、工厂废水及含矿物质较高的硬水。水中含有脂肪、植物油、糖类及游离酸等杂质时也禁止使用。不得使用海水和其他含有盐类的水拌制混凝土。

　　当使用的拌和水有改变时，如原来采用自来水后来用河水，由于水质的不同，外加剂的掺量也会受一定的影响，先要经试配，测坍落度大小，看泌水离析是否发生，是否严重，再确定外加剂用量。

　　4掺合料差异

　　掺粉煤灰、矿渣粉取代水泥，掺量较大，均超过了5%，40%也常见。这些矿物掺合料对外加剂的敏感度虽不如水泥，但也需要考虑与外加剂相容性、适应性的问题。

　　当掺早强剂的混凝土中配掺合料后，其早强效果要略低于不配掺合料的。而在应当掺入缓凝剂的混凝土中，则由于掺入了矿物掺合料可以少掺或者不掺也可取得同样效果。掺钢筋防锈剂时与混凝土的含碱量有关，掺入矿物掺合料后会降低混凝上含碱量，防锈剂应适当增加一些。速凝剂与矿物掺合料相容性也必须注意，掺合料会延长速凝剂的初、终凝时间。总之在掺合料用量大(大于水泥用量20%以上)时，必须考虑与外加剂适应性，必须经过试验，经调整掺量或配方而达到预期效果。

　　5.掺加方法差异

　　在混凝土搅拌过程中，外加剂的掺加方法对外加剂的使用效果影响较大，也影响了外加剂的掺量。如减水剂掺加方法大体分为先掺法(在拌和水之前掺入)，同掺法(与拌和水同时掺入)，滞水法(在搅拌过程中减水剂滞后于水2～3分钟加入)，后掺法(在拌和后经过一定时间才按1次或几次加入到具有一定含量的混凝土拌和物中，再经2次或多次搅拌)。使用萘系高效减水剂以后掺法为好;使用木钙类减水剂用同掺法为好。根据不同的掺加法，经试拌确定外加剂的掺量。

　　一般地说，外加剂对混凝土配合比没有特殊要求，可按普通方法进行设计。但在减水或节约水泥的情况下，应对砂率、水泥用量、水灰比等作适当调整。

　　(1)砂率。砂率对混凝土的和易性影响很大。由于掺入减水剂后和易性能获得较大改善，因此砂率可适当降低，其降低幅度为1%～4%，如木钙可取下限1%～2%，引气性减水剂可取上限3%～4%。若砂率偏高，则降低幅度可增大，因为过高的砂率不仅影响混凝土强度，也给成型操作带来一定困难。具体配比均应由试配结果来确定。

　　(2)水泥用量。混凝土中掺用减水剂均有不同程度节约水泥的效果，使用普通减水剂可节约5%～10%，使用高效减水剂可节约10%～15%。用高强度等级水泥配制混凝土，掺减水剂可节约更多的水泥。

　　(3)水灰比。掺减水剂混凝土的水灰比应根据所掺品种的减水率确定。在节约水泥后为保持坍落度相同，其水灰比与未省水泥时相同或者增加约0.01～0.03。

　　四、商品混凝土试配、生产、施工成型中掺外加剂的注意事项

　　1.投料均匀。外加剂水剂贮存在池库中，所含固体颗粒有下沉的趋势，底部浓度大，上层浓度小，生产时应避免在最底层或最上层取料，应搅动后取料;试配时，将存放样品的容器桶摇匀后称取，利于试验的准确性。

　　2.计量准确。外加剂虽然掺量小，但对混凝土的性能影响巨大。如称量料斗出问题，掺量过大，不仅在经济上不合算，而且可能造成严重的工程质量事故。如木钙掺量大于水泥质量的0.5%，会引入过量空气而使初凝缓慢，降低混凝土早期强度，糖蜜、腐植酸类减水剂也有同样情况，甚至混凝土几天还不凝结硬化。

　　3.坍落度损失补偿措施。搅拌车到达现场后，如因路程长，压车等待等原因造成坍落度损失大，甚至泵不出去的情形，不准随意加水，可采取减水剂后掺法，进行二次流化，即掺加与原配合比相同的泵送剂(减水剂)，在搅拌筒内进行2分钟的高速搅拌，搅匀后方可卸料，此法必须严格掌握，要有技术人员在场。

　　综上所述，混凝土外加剂的开发与应用具有长远意义，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。随着科研技术能力的提高，混凝土外加剂品种的也将不断开发增加，质量逐步提高，应用范围和使用量将逐步增加，外加剂在建筑业中会发挥更大的作用和良好的效益。

《浅谈混凝土外加剂的选用原则与应用技术》

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