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来源：职称驿站所属分类：化工论文 发布时间：2012-08-25浏览：68次
摘要：在现今建筑工程中，混凝土是用途最广、用量最大的建筑材料之一。不断提高混凝土的性能成为它主要的发展趋势。而对于如何提高有很多的方法，掺外加剂就是其中一种，其特点是品种多、掺量少，在改善新拌和硬化混凝土性能中起着重要的作用，又是混凝土改性的主要技术途径，不同的外加剂有着不同的作用机理,能够从不同方面提高混凝土的性能,但是在实际使用过程中,必须正确使用,防止不当使用给混凝土性能带来负面影响。
关键词：外加剂，混凝土，减水剂，相容性，强度
混凝土外加剂是指在拌制混凝土的过程中掺入用以改善混凝土性能的物质。混凝土外加剂的掺量一般不大于水泥质量的5%。混凝土外加剂产品的质量必须符合国家标准《混凝土外加剂》（GB8076-2008）的规定。
外加剂按主要功能分为四类：
(1)改善混凝土拌合物和易性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等；
(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、防水剂和泵送剂等。
施工过程中要根据不同的要求选择合适的外加剂种类及用量。在混凝土工程中为了满足混凝土施工工作性要求，即用水量大、水灰比高的特点，会导致混凝土的孔隙率很高，（约占水泥石总体积的25%-40%），特别是其中毛细孔占相当大部分，水分、各种侵蚀介质、氧气、二氧化碳及其它有害物质通过毛细孔进入混凝土内部的通道，引起混凝土耐久性的不足。而外加剂的掺入在一定程度上降低混凝土的水胶比，改善新拌混凝土的工作性和控制混凝土的坍落度损失，并赋予混凝土优良的施工性能及高密实性[2]。外加剂己成为混凝土的重要组成部分，其品种日益增多，性能不断提高。新品种外加剂的研究开发，是21世纪混凝土新技术向前发展的关键。在提高新拌和硬化混凝土的性能中起着越来越重要的作用，但外加剂与水泥的相容性问题制约了混凝土高性能化的发展。
因其涉及到水泥化学、高分子材料学、表面物理化学和电化学等多方面的知识，是一个极其复杂的问题。通过研究证明，水泥中的四大矿物成分对外加剂有一定的吸附作用，尤其是对减水剂而言。其吸附程度的大小顺序为：C3A>C4AF>C3S>C2S,其原因是C3A和C4AF在水化初期其动电电位呈正值，因而较强的吸附减水剂（大多数减水剂为阴离子表面活性剂），且C3A含量对相容性的影响要远远大于C4AF，这是由于C3A水化速度比C4AF快，减水剂优先吸附于C3A。C3S和C2S在水化初期动电电位呈负值，因而吸附减水剂的能力较弱。因此水泥中的C3A和C4AF的比例越大，减水剂与水泥的相容性越差。实验证明：当商品混凝土中使用铝酸盐含量较高的水泥时，容易造成需水量增加，混凝土坍落度损失加快[1]。
在外加剂的试验项目中，有硫酸根的这项检验。这是因为在水泥浆体中，硫酸根离子是控制浆体流变行为的一个重要因素，当硫酸根离子浓度与C3A量相对应时，浆体成分的相容性较好。当水泥中硫酸盐溶解慢，即浆体中硫酸根离子浓度较少，需要影响C3A的量却相对较多时,由于缺少足够多的SO42-，较多的C3A快速水化，高效减水剂就会吸附于C3A及其初期水化产物，降低了液相中有效减水剂的浓度，分散作用减小，坍落度损失加剧。含半水石膏、二水石膏的水泥与高效减水剂的相容性比含硬石膏的要好，原因是前二者释放SO42-的速度比后者快，故石膏的掺量及其溶解速率有重要影响[3]。
碱含量也是外加剂检验项目之一，影响水泥的碱含量主要是指Na2O和K2O的含量，通常以Na2O的等当量质量百分数来表示。水泥中碱的存在有助于铝酸盐相的溶出，导致水泥粒子对外加剂的吸附量增加，所以随着水泥碱含量的增加，外加剂的塑化效果变差，而且碱含量的提高还会导致混凝土凝结时间的缩短和坍落度损失的加剧。在一定范围内，当水泥的碱式硫酸盐的数量增加时，吸附于水泥颗粒上高效减水剂的数量成准线性降低。
水泥颗粒对外加剂分子有较强的吸附性，在掺加外加剂的水泥浆体中，水泥颗粒越细，对外加剂分子的吸附量越大。而且，水泥颗粒本身具有絮凝的作用，水泥颗粒越细，这种絮凝作用就越明显，而要破坏这种絮凝所用到的外加剂就会越多。所以外加剂在相同掺量的情况下，水泥越细，其塑化效果就越差。在水泥细度相近时，水泥颗粒级配对外加剂相容性的影响主要表现在水泥颗粒中微细颗粒含量的差异，因而会对外加剂与水泥的相容性产生很大的影响。
外加剂掺加时的状态也会影响其对水泥的分散效果。掺加粉状的外加剂分散效果比掺加液态外加剂时约低5％，其原因是粉状外加剂的分子呈缠绕状结构，而外加剂溶解在水中1d以上时则其分子呈直链形结构，因此吸附在水泥颗粒上所起的分散效果就要大一些。而且，不同的外加剂对于同种水泥，同种外加剂对于不同的水泥的分散效果差别也很大[1]。
混凝土减水剂并不与水泥直接起化学反应，减水剂对混凝土的作用主要是通过对新拌混凝土的塑化作用，其对新拌混凝土的塑化作用的机理主要表现在以下3个方面[4]：吸附分散作用、润湿作用、润滑作用。
混凝土的流动性一般是由坍落度值表示的。在混凝土用水量和水泥用量不变的情况下，掺加减水剂可增大混凝土的坍落度。绝大部分减水剂掺入混凝土中，会使混凝土的含气量有所增加。混凝土中掺入减水剂，尤其是引气型减水剂，在相同和易性条件下，可显著降低混凝土的泌水率[5]，原因是混凝土的水灰比降低，以及混凝土的分散性得到提高。掺加减水剂会延长混凝土的凝结时间，当减水剂超量掺加时，将导致混凝土出现严重缓凝，甚至发生长时间不凝结现象，并且对混凝土强度产生较大的副作用。由于减水剂的掺入，可使混凝土在保持相同流动性的情况下，大幅减小水灰比，因而，混凝土内部水泥石的孔隙率减小，孔结构得到改善，强度提高。在保持相同水泥用量和相同坍落度的情况下，掺加减水剂由于可以提高混凝土的强度，因而会增大弹性模量。掺加减水剂，能够减小混凝土水灰比，细化孔径，增加混凝土的抗渗透性，减小碳化速度，提高混凝土的抗钢筋锈蚀性。所以在外加剂的检测项目中，有凝结时间差、泌水率比、含气量、抗压强度比等试验项目。
结语：因为混凝土是一种复合体系，外加剂最终多用在制备混凝土中，所以对于外加剂相容性问题的研究最终是对混凝土复合体系的相容性研究。研究外加剂相容性问题不仅包括外加剂与其中某些组分的相容，还要考虑整个体系的相容问题，。混凝土流动性的增加往往造成稳定性的下降，同样为增加混凝土的稳定性，减少离析、泌水程度，必须以降低流动性来实现。只有解决好这一矛盾的两个方面，才能生产出性能优越的混凝土。对抗冻融性能要求高的混凝土，所用的外加剂最好是同时具节约资源和能源，保护环境，促进建筑业的可持续发展而努力。有高效减水和引气性能的复合型产品。若混凝土在低温下施工，则选用的外加剂除有引气、减水成分外，还应有防冻和早强成分。对抗渗要求高的混凝土，应该用减水率高的外加剂来减少混凝土用水量，提高密实度，同时加入引气成分，使混凝土中形成大量微小气泡，减少泌水通道，提高抗渗性能。混凝土的碳化与钢筋锈蚀有着密不可分的关系。通过在混凝土中掺加高效减水剂，增加混凝土密实度，可明显减缓混凝土的碳化速度，pH值降低缓慢，钢筋产生锈蚀的危害也明显减慢。
参考文献
[1]张德成等.外加剂相容性及其对混凝土性能的影响.硅酸盐通报，2006.8：25-4
[2]冯乃谦．高性能混凝土结构[M]．北京：机械工业出版社，2004．1．
[3]丁铸，张宁，张德成等．水泥与减水剂相容性的研究[J]．水泥技术，1999(5)：13—17．
[4]陈银洲混凝土外加剂研究概况与进展[期刊论文]-武汉工业大学学报2006(02)
[5]王栋民;金欣;何丹混凝土外加剂的最新发展与动态[期刊论文]-建筑技术开发2006(05)
《浅析外加剂对混凝土的影响》
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文章名称： 浅析外加剂对混凝土的影响
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