论文部分内容阅读
摘要：本文主要阐述了混凝土外加剂的发展状况及在国内外目前的现状，对目前应用较多的几种混凝土外加剂的功能、作用机理、使用情况、在施工过程中应该注意到的问题做了简单的介绍和說明，对混凝土外加剂品种的选择、外加剂产量的确定、外加剂掺入方法的确定进行了相关的简单论述。在本文的最后对混凝土外加剂发展趋势进行了展望。在现在的混凝土施工中，外加剂随处可见，然而有很多人却不能很好的认识和正确的使用外加剂，结果导致出现很多由于外加剂而引起的工程事故。因此，在混凝土施工中认识和正确使用外加剂是非常有必要的。
关键词：混凝土;外加剂;工程事故
一、混凝土外加剂的名称及种类
（一）外加剂命名
我国的标准对不同品种的混凝土外加剂分别定义如下：
（1）普通减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。此类减水剂主要有：木质素磺酸盐类，轻基梭酸盐类，多元醇类。聚氧乙烯烷基醚类，腐植酸类减水剂等。
（2）高效减水剂在混凝土坍落度基本相同的情况下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。高效减水剂主要品种有：蔡磺酸甲醛缩合物，磺化三聚氰胺水溶性树脂;多环芳轻磺酸盐缩合物;磺化煤焦油系;氨基磺酸盐系;马来酸共聚物系;聚丙烯酸盐接枝共聚物等。
（3）引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气减水剂兼有引气和减水功能的外加剂。主要类型有：松香树脂类，如松香皂、松香热聚物;烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磷酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚;脂肪醇磺酸盐类，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠。
（二）混凝土外加剂按功能分类
混凝土外加剂按其功能主要分为以下几类：
（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂。
（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）改善混凝土耐久性能的外加剂，包括引气剂、减水剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。
（4）改善混凝土变形性能的外加剂，包括膨胀刊和最近新发展起来的减缩剂等。减缩剂是近年来新开发的混凝土外加剂，主要是以低级乙醇的氧化物为主要成分的非离子型有机物。
（5）改善混凝土其它性能的外加剂，如加气剂、着色剂、养护剂和脱模剂等。
二、外加剂在混凝土中的作用机理及应用情况
（一）减水剂
在保持新拌混凝土和易性相同的情况下，能显著降低用水量的外加剂叫混凝土减水剂，又称抗压强度比、钢筋锈蚀等。它具有增大混凝土流动性，改善和易性等特点，如木质素硫磺钙、糖蜜等普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓解减水剂、引气减水剂等。作用机理：减水剂属于表面活性物质。这类物质的分子分为亲水端和疏水端两部分。亲水端在水中可指向水，而疏水端则指向气体、非极性液体（油）或固态物质，可降低水一气、水一固相间的界面能，具有润湿、发泡、分散、乳化的作用。减水剂在混凝土中的减水功效是通过以下三个方面的作用共同起作用的结果：
（1）吸附—分散作用
水泥加水搅拌后，仍有一些絮凝状结构。在这些结构中包裹着很多拌合水，从而降低了新版混凝土的和易性。掺入减水剂后，减水剂的曾水集团定向依附于水泥颗粒表面带有相同符号的电荷，在电性斥力下，不但能使水泥—水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且能使水泥加水初期所形成的絮状结构分散解体，从而将絮状聚集体内的游离水释放出来，达到减水的，目的。
（2）润湿作用
减水剂作为一种表面活性剂渗入到混凝土中，能大大降低水的表面张力，这样不但能使水泥颗粒有效的分散，而且由于湿润作用会增大水泥颗粒的水化面积，加速水泥水化。
（3）润滑作用
减水剂离解后的亲水集团定向吸附于水泥颗粒表面，很容易和水分子以氢键形式缔合。这种氢键缔合作用的作用力远大于该分子与水泥颗粒之间的分子吸引力。当水泥颗粒吸附足够的减水剂后，借助于极性亲水团与水分子之间的缔合作用，再加上水分子间氢键缔合，水泥颗粒之间形成一层稳定的溶剂化水膜，组织了水泥颗粒之间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用。另一方面，掺入减水剂后，将引入一定量的微小气泡，他们被减水剂定向吸附的分子膜包围，并与水泥颗粒分散从而增加了水泥颗粒间的滑动能力。
（二）防冻剂
在一定的负温条件下，在混凝土拌合物中加入的能显著降低混凝土中也想冰点，使混凝土不发生冻结或部分冻结，并能保持水泥正常水化的外加剂。主要作用是使混凝土中的水分在尽可能地的环境中结冰，防止水分冻结而产生的冻胀能力。作用机理：防冻剂是加入混凝土混合料后，使混凝土的放抗冻性能大大提高，一般认为是有以下几个方面引起的综合作用的结果：（1）降低混凝土中液相的冰点;（2）降低混凝土早期受冻的临界强度;（3）降低水泥砂浆冻结时的冻胀应力;（4）促使新拌混凝土内固相水—冰的结晶变形;（5）改变冰的结晶状态;（6）提高混凝土的早期强度。
三、外加剂的选择和使用
（一）外加剂品种的选择
几乎是各种混凝土都可以掺加外加剂，要根据工程特点选用具体的适合的外加剂。外加剂的掺加效果的有效发挥主要依靠与水泥的种类、掺合料种类及其性能、粗细集料的性能及其所含的杂质、混凝土的配合比和混凝土拌合物的搅拌形式、搅拌时间、混凝土温度以及环境条件等多种因素。
（二）外加剂掺量的确定
每种外加剂都有适宜的掺量，即使使用同一种外加剂，不同的用途也会有不同适宜的掺量。外加剂掺量过大，不仅在经济上不合理，而且可能就会失去应有作用而造成质量事故;掺量过小，就起不到应有的掺加效果。外加剂的最佳掺量是获得最好技术效果和经济效果的重要因素。外加剂生产厂家产品说明书中提供的只是使用时的掺量范围，使用单位在使用前必须通过混凝土试配的结果来确定最佳掺量。根本的原则是在满足混凝土性能要求的前提下，采用最低掺量。
不同类型的外加剂的确掺量是有一定规律的。通常，无机盐类早强剂掺量为水泥含量的1%～2%，有机缓凝剂掺量为0.02%～0.1%，引气剂掺量为0.002%～0.006%，普通减水剂掺量为0.2%～0.3%，高效减水剂掺量为0.5%～1.0%。同一种外加剂用于不同混凝土时掺量也不尽相同，例如高效减水剂用于蒸养混凝土时掺量为0.3%～0.5%，用于普通混凝土时掺量为0.5%，用于液态混凝土时掺量为0.75%用于高强混凝土时掺量为1.0%。
（三）外加剂掺入方法的确定
（1）先掺法： 粉剂外加剂与水泥混合，再加集料与与水搅拌称作先掺法。该法有利于外加剂的分散，减少集料对外加剂的吸附量，但实际工程使用不方便，一般是试验室用做试配;（2）后掺法：混凝土加水搅拌一些时间后（水泥水化反应进行一段时间后），再加入外加剂进一步搅拌，保持了混凝土液相中的外加剂浓度不会很快降低;（3）同掺法：水剂粉剂与混凝土材料一起倒入搅拌机搅拌，或液体外加剂与水混合，然后与其他材料一起拌合。此方法混凝土在一开始水化时就有外加剂介入，立即被水泥颗粒表面吸附，从而迅速降低了液相中的浓度;
四、结论
随着社会经济的不断发展，建筑施工建设力度逐渐加大，混凝土外加剂的生产将进入一个高速发展阶段，今后混凝土外加剂将朝一个明确的方向发展，即：节能、高效、环保、可持续性发展。
参考文献
[1] 王瑞燕.建筑材料[M].重庆大学出版社2009.（1000）.
[2] 孙启华钢筋混凝土阻锈剂的研究[D].北京工业大学2010.
[3] 孙启华钢筋混凝土阻锈剂的研究[D].北京工业大学2010.
[4] 晏伟.浅谈掺减水剂节省水泥用量的机理[J].建材研究与用2002.（59-60）
关键词：混凝土;外加剂;工程事故
一、混凝土外加剂的名称及种类
（一）外加剂命名
我国的标准对不同品种的混凝土外加剂分别定义如下：
（1）普通减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。此类减水剂主要有：木质素磺酸盐类，轻基梭酸盐类，多元醇类。聚氧乙烯烷基醚类，腐植酸类减水剂等。
（2）高效减水剂在混凝土坍落度基本相同的情况下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。高效减水剂主要品种有：蔡磺酸甲醛缩合物，磺化三聚氰胺水溶性树脂;多环芳轻磺酸盐缩合物;磺化煤焦油系;氨基磺酸盐系;马来酸共聚物系;聚丙烯酸盐接枝共聚物等。
（3）引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气减水剂兼有引气和减水功能的外加剂。主要类型有：松香树脂类，如松香皂、松香热聚物;烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磷酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚;脂肪醇磺酸盐类，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠。
（二）混凝土外加剂按功能分类
混凝土外加剂按其功能主要分为以下几类：
（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂。
（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）改善混凝土耐久性能的外加剂，包括引气剂、减水剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。
（4）改善混凝土变形性能的外加剂，包括膨胀刊和最近新发展起来的减缩剂等。减缩剂是近年来新开发的混凝土外加剂，主要是以低级乙醇的氧化物为主要成分的非离子型有机物。
（5）改善混凝土其它性能的外加剂，如加气剂、着色剂、养护剂和脱模剂等。
二、外加剂在混凝土中的作用机理及应用情况
（一）减水剂
在保持新拌混凝土和易性相同的情况下，能显著降低用水量的外加剂叫混凝土减水剂，又称抗压强度比、钢筋锈蚀等。它具有增大混凝土流动性，改善和易性等特点，如木质素硫磺钙、糖蜜等普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓解减水剂、引气减水剂等。作用机理：减水剂属于表面活性物质。这类物质的分子分为亲水端和疏水端两部分。亲水端在水中可指向水，而疏水端则指向气体、非极性液体（油）或固态物质，可降低水一气、水一固相间的界面能，具有润湿、发泡、分散、乳化的作用。减水剂在混凝土中的减水功效是通过以下三个方面的作用共同起作用的结果：
（1）吸附—分散作用
水泥加水搅拌后，仍有一些絮凝状结构。在这些结构中包裹着很多拌合水，从而降低了新版混凝土的和易性。掺入减水剂后，减水剂的曾水集团定向依附于水泥颗粒表面带有相同符号的电荷，在电性斥力下，不但能使水泥—水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且能使水泥加水初期所形成的絮状结构分散解体，从而将絮状聚集体内的游离水释放出来，达到减水的，目的。
（2）润湿作用
减水剂作为一种表面活性剂渗入到混凝土中，能大大降低水的表面张力，这样不但能使水泥颗粒有效的分散，而且由于湿润作用会增大水泥颗粒的水化面积，加速水泥水化。
（3）润滑作用
减水剂离解后的亲水集团定向吸附于水泥颗粒表面，很容易和水分子以氢键形式缔合。这种氢键缔合作用的作用力远大于该分子与水泥颗粒之间的分子吸引力。当水泥颗粒吸附足够的减水剂后，借助于极性亲水团与水分子之间的缔合作用，再加上水分子间氢键缔合，水泥颗粒之间形成一层稳定的溶剂化水膜，组织了水泥颗粒之间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用。另一方面，掺入减水剂后，将引入一定量的微小气泡，他们被减水剂定向吸附的分子膜包围，并与水泥颗粒分散从而增加了水泥颗粒间的滑动能力。
（二）防冻剂
在一定的负温条件下，在混凝土拌合物中加入的能显著降低混凝土中也想冰点，使混凝土不发生冻结或部分冻结，并能保持水泥正常水化的外加剂。主要作用是使混凝土中的水分在尽可能地的环境中结冰，防止水分冻结而产生的冻胀能力。作用机理：防冻剂是加入混凝土混合料后，使混凝土的放抗冻性能大大提高，一般认为是有以下几个方面引起的综合作用的结果：（1）降低混凝土中液相的冰点;（2）降低混凝土早期受冻的临界强度;（3）降低水泥砂浆冻结时的冻胀应力;（4）促使新拌混凝土内固相水—冰的结晶变形;（5）改变冰的结晶状态;（6）提高混凝土的早期强度。
三、外加剂的选择和使用
（一）外加剂品种的选择
几乎是各种混凝土都可以掺加外加剂，要根据工程特点选用具体的适合的外加剂。外加剂的掺加效果的有效发挥主要依靠与水泥的种类、掺合料种类及其性能、粗细集料的性能及其所含的杂质、混凝土的配合比和混凝土拌合物的搅拌形式、搅拌时间、混凝土温度以及环境条件等多种因素。
（二）外加剂掺量的确定
每种外加剂都有适宜的掺量，即使使用同一种外加剂，不同的用途也会有不同适宜的掺量。外加剂掺量过大，不仅在经济上不合理，而且可能就会失去应有作用而造成质量事故;掺量过小，就起不到应有的掺加效果。外加剂的最佳掺量是获得最好技术效果和经济效果的重要因素。外加剂生产厂家产品说明书中提供的只是使用时的掺量范围，使用单位在使用前必须通过混凝土试配的结果来确定最佳掺量。根本的原则是在满足混凝土性能要求的前提下，采用最低掺量。
不同类型的外加剂的确掺量是有一定规律的。通常，无机盐类早强剂掺量为水泥含量的1%～2%，有机缓凝剂掺量为0.02%～0.1%，引气剂掺量为0.002%～0.006%，普通减水剂掺量为0.2%～0.3%，高效减水剂掺量为0.5%～1.0%。同一种外加剂用于不同混凝土时掺量也不尽相同，例如高效减水剂用于蒸养混凝土时掺量为0.3%～0.5%，用于普通混凝土时掺量为0.5%，用于液态混凝土时掺量为0.75%用于高强混凝土时掺量为1.0%。
（三）外加剂掺入方法的确定
（1）先掺法： 粉剂外加剂与水泥混合，再加集料与与水搅拌称作先掺法。该法有利于外加剂的分散，减少集料对外加剂的吸附量，但实际工程使用不方便，一般是试验室用做试配;（2）后掺法：混凝土加水搅拌一些时间后（水泥水化反应进行一段时间后），再加入外加剂进一步搅拌，保持了混凝土液相中的外加剂浓度不会很快降低;（3）同掺法：水剂粉剂与混凝土材料一起倒入搅拌机搅拌，或液体外加剂与水混合，然后与其他材料一起拌合。此方法混凝土在一开始水化时就有外加剂介入，立即被水泥颗粒表面吸附，从而迅速降低了液相中的浓度;
四、结论
随着社会经济的不断发展，建筑施工建设力度逐渐加大，混凝土外加剂的生产将进入一个高速发展阶段，今后混凝土外加剂将朝一个明确的方向发展，即：节能、高效、环保、可持续性发展。
参考文献
[1] 王瑞燕.建筑材料[M].重庆大学出版社2009.（1000）.
[2] 孙启华钢筋混凝土阻锈剂的研究[D].北京工业大学2010.
[3] 孙启华钢筋混凝土阻锈剂的研究[D].北京工业大学2010.
[4] 晏伟.浅谈掺减水剂节省水泥用量的机理[J].建材研究与用2002.（59-60）