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1、1混凝土外加剂的应用及发展前景【提要】混凝土技术的发展在很大程度上取决于外加剂技术的发展，外加剂技术的发 展正是为了解决棍凝土技术发展中所遇到的问题。外加剂以较少的掺量提高混凝土度.耐久 性.适用性等作用.达到减少建筑耗能的目的.外加剂的研究与应用是现在混凝土应用中不可 缺少的环节。本文针对外加剂种类繁多，适用性各异和外加剂的改性与开发，存在的问题 及发展方向等问题进行了论述。【关键词】外加剂;应用;适用性;开发;存在问题;发展方向1.外加剂在混凝土中的应用主要有以下特点：1.1 节约水泥用量 (约 10)，降低工程造价。例如使用 1t 木质素减水剂可节省水泥 2030t，使用 1t 高效减水
2、剂可节省水泥 30 40t。 1.2 改善混凝土性能 。方便施工 根据混凝土的施工工艺要求，为保证混凝土浇筑的连续性，要求在分层浇注的过程中应在 下层混凝土初凝前完成上层混凝土的浇注，以保证其整体粘结。因此在进行大体积混凝土 的浇注过程中，混凝土中掺加缓凝剂用以减缓混凝土的初凝时间。目前在进行大坝工程、 结构物基础等大体积混凝土的浇注过程中缓凝剂被普遍采用并取得 了较好的效果和经济效 益。 1.3 提高混凝土早期强度。加快施工速度 早强剂可明显提高混凝土的早期强度。如氯盐和硫酸盐可使混凝土 3d 强度提高 (30 40)以上，复合早强剂可提高 (508O)；7d 强度可提高(1530)以上，复
3、合早强剂 可提高 (2060)。对于预应力混凝土结构，混凝土早期强度的提高，可加快预应力的施 加，进一步加快施工速度。目前早强剂已普遍应用于预应力混凝土结构 。 1.4 提高混凝土防冻能力 防冻剂已在东北严寒地区混凝土的冬季施工中得到成功应用 (可适应 一 30)。混凝 土外加剂在混凝土中的广泛应用，己使其成为混凝土中必不可少的第五组分，它对改善新 拌混凝土和硬化混凝土性能起着重要的作用.众所周知，当前混凝土发展的主要方向是高强 化、高性能化与绿色环保化，而混凝土外加剂技术的发展是混凝土实现其“三化”的一种 极其有效的途径，因此说混凝土技术的发展过程中遇到的问题正是外加剂的发展方向。2.按使用
4、要求设计外加剂不同条件下使用的混凝土对外加剂的要求也不同，有时甚至要求外加剂具有多种功能，这就要求我们按性能设计外加剂。按性能设计外加剂可减少混凝土材料成本、满足高性能混凝土按性能设计的要求，使外加剂和混凝土性能最优.化学合成和物理2复配是按使用要求设计混凝土外加剂的两条技术途径，只要满足要求无论使用哪种途径都是可取的。目前新型减水剂的分子结构设计向多功能方向发展，主要通过在分子主链或侧链上引入强极性基团梭基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，通过极性基与非极性基的比例可调节引气性:可通过调节聚合物分子量而增大碱性、质量稳定性:通过调节侧链分子量，增加立体位阻作用而提高分散性保持性。可见按使用要求设计外
5、加剂有其优越性，因此也会成为今后混凝土外加剂开发的一个主要方向。外加剂的物理复合技术也是按使用要求设计外加剂的一种重要手段.外加剂的复合不仅包括具有不同功能外加剂的复合，使所得产品具有一种以上功能，而且包括具有同种功能而品种不同外加剂的复合，使所得产品在某一种功能方面取得超叠加效应，或取得同等效应时减少了掺量.外加剂的复合应用有以下几种类型:(1)具有不同功能外加剂的复合;(2)早强剂与早强剂的复合:(3)减水剂与减水剂的复合.3混凝土外加剂的发展现状外加剂最普遍的定义是:为改苦新拌的及硬化后的砂浆或混凝土性质而掺入的物质。 在混凝土中掺入外加剂对改善混凝土的和易性，提高耐久性、节约水泥、加快
6、上程进度、 保证工程质量、方便施工、提高设备各利用率等.是行之有效的措施.其技术经济效果十分 显著。混凝土外加剂的特点是掺量少、作用大.所以有人将其比作食品中的调味素.也有人 称其能起“四两拨千斤“的作用。自 20 世纪 30 年代被发现以来.混凝土外加剂不断得到 发展和应用.已成为混凝土配比中小可缺少的第五组分.其产品的优劣.能影响到我国何年数 千亿元基础设施混凝土上程质量的好坏、耐久性和使用寿命.影响到国家经济建设、基础设 施建设的技术经济效益和社会效益。混凝土外加剂技术的发展虫然只有 5060 年的历史.比混凝土历史短了 100 多年.但 它的发展速度却非常快.并且在今后的高性能混凝土技
7、术发展中扮演着重要的角色。我国正 式使用混凝土外加剂是 20 世纪 50 年代.形成使用外加剂的规模.是到 20 世纪 70 年代中期 后。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 复合剂等共有 300 多种。4混凝土主要外加剂的类型、功能和适用范围3减水剂:其功能是在同比条件卜.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。适用于大模板施上、滑板施上、大体积混凝土、泵送混凝土等.制各早强, i0o 强混凝土及流动性混凝土;引气剂:改苦混凝土拌合物的上作性.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
8、料混凝上以及骨料质量差、泌水严重 的混凝土;缓凝剂:使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 滑模施上混凝土。速凝剂:使混凝土迅速凝结硬化的外加剂.在喷射混凝土、放水堵漏上程中可掺用速 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:混凝土在负温条件卜.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上。泵送剂:可提高混凝土可泵性.增加水的粘度.防门_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上。膨胀剂:水泥
9、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、地下防水等上程。阻锈剂:是减少或防门_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:改苦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而、地卜室、隧道、巷道给排水池、水泵站等有防水抗渗要求的 混凝土上程。5.外加剂发展存在的几点问题5.1 在品种上发展也小平衡。减水剂特别
10、是高效减水剂品种和数量发展相刘慢一些.还 小能满足高标号、大流动度混凝土的要求。而一些上工艺简单掺量大的早强剂、防冻剂发 展过快、品牌较多.质量差异也较大.反倒让使用单位小知如何选择为好。45.2 产品生产技术封闭.信息交流迟缓.致使各地生产厂无章可循。各行其是，产品牌 号五花八门.品种繁多.造成混乱.某些品种因重复生产而过剩。5.3 由于外加剂的掺量一般均很小.为了达到对混凝土改性的预期目的，必须严格控制 质量。且要求有高度的均质性。5.4 外加剂的科技上作跟小上生产的需要.例如在机理探讨、新品种开发、应用技术以 及生产新上艺等力而迫切需要进一少强化探究。5.5 尽管各级领导部门多次鼓吹要大
11、力推广外加剂.但有些基层建筑单位刘使用外加剂 缺乏正确的认识.担心增加成本费用;有的想用而小得其法.甚至刘外加剂一无所知。5.6 外加剂的应用水平也小平衡。日前大城市和沿海发达地区外加剂应用量大.相应上 程质量及技术经济指标都较先进。而中西部地区发展较慢.有些地力甚至小知道什么混凝土 外加剂。5.7 在国家建筑法规中.没有明确规定在各类混凝土中掺用外加剂.在建筑预算标准中 也末将减水剂等外加剂列入其中.承建单位必须从预算外挤山资金来购买外加剂.从而挫伤 了使用单位的积极性。针对以上的问题.应加大外加剂的科技资金投入.使之在机理探讨、新品种开发、应 用技术以及生产新上艺等力而有进一步的发展加大外
12、加剂的宣传力度.组织相关人员学习外 加剂的知识.对使用外加剂的必要性和可行性进行宣传。在国家法规中规定添加外加剂.或 者实行使用外加剂时有一定的优惠政策.鼓励建筑行业加大外加剂的使用范围和用量。推进 外加剂的发展。6.新型高效减水剂的开发1)氨基磺酸盐系减水剂氨基磺酸盐系高效减水剂(氨基芳基磺酸盐一苯酚一甲醛缩合物，简称 ASPF)是一种非引气树脂型高效减水剂，属低碱型混凝土外加剂.氨基磺酸系高效减水剂具有对水泥粒子的高度分散性，减水率高达 30%:混凝土的耐久性好，并且有控制坍落度损失的功能:成本不高，且生产工艺简单。因此，是国内外当前最有发展前途的高效减水剂.氨基磺酸盐系减水剂的主链为线性
13、结构，同时带有多个支链，含有多个轻基、磺酸基和氨基活性基团，具有很好的分散作用和增强效果。其分子对水泥颗粒的吸附呈垂直的线型吸附，可形成立体屏蔽，因而能保持较长时间的分散效果，这样既能保持高的减水率，又能控制净浆流动度损失或混凝土坍落5度损失，还不会产生泌水。2)聚梭酸系高效减水剂聚梭酸类高效减水剂(简称 PC 系列减水剂)具有超分散性，能阻止混凝土塌落损失而且不引起明显缓凝，是目前国内外化学外加剂研究与开发的重点.聚狡酸系减水剂与不同水泥有相对更好的使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时具有低粘度和塌落度保持性能，所以它的应用推广很快.在众多系列的减水剂中，聚狡酸类减水剂与其它高效减水剂相比
14、，主要有这几个突出的优点:低掺量(0.2-0.5%)而发挥高的分散性能;保坍性好，90min 内坍落度基本无损失:在相同流动度下比较时，延缓凝结时间较少;由于合成不使用甲醛，因而对环境不造成污染，是一种绿色环保产品:与水泥和其它种类的混凝土外加剂相容性好:使用聚梭酸类减水剂可用更多的矿渣成粉煤灰取代水泥，从而降低成本.因聚梭酸系减水剂具有很多独特的优点，所以 21 世纪使用的重要外加剂将主要是聚梭酸系减水剂.目前聚梭酸盐系减水剂仍处于推广阶段，未大量使用，但其大量使用应该是个时间问题。7.外加剂的改性与开发1)木质素磺酸盐减水剂的改性与开发由于原料品质的劣化，导致了木质素磺酸盐减水剂的减水率下
15、降，引气量上升，凝结时间过长。为此，十分有必要对这种性能指标本来就不高的普通减水剂进行改性使其提高性能。常用的改性方法有:化学改性、物理改性、降糖(生物降糖和化学降糖)，使用木质素磺酸钠等。2)萘系减水剂接枝改性禁系减水剂是用量最大的高效减水剂。但多数情况下.萘系减水剂只有复合梭酸盐或其他组分后才能用。加之工业萘价格波动等，人们不得不考虑萘系减水剂的前途问题。因此这里以“市场导向”的立足点分析蔡系减水剂要么接枝改性要么被市场淘汰。8.新型膨胀剂开发应用6所谓新型膨胀剂，是指非钙矾石类膨胀剂及以工业废渣为主要原料生产的低钙矾石类膨胀剂.站在可持续发展的角度看的话，今后这一类膨胀剂应该是开发的重点
16、。9.混凝土外加剂的发展趋势91 以多组分复合外加剂取代单一外加剂 单一外加剂能改善混凝土的某种性能，而混凝土的其他性能即使在 比较好的条件下也 只能保持原有水平 。而利用复合外加剂，可以发挥外加剂各组分的叠加效果，改善水泥体 系的综合性能，消除或减轻单一外加剂的一些副作用，并提高外加剂技术的经济效益。对 于复合外加剂的研究开发，将成为发展混凝土外加剂的重要发展方向之一。目前我国已研 制出一批复合高效减水剂、复合早强减水剂、复合防冻剂、复合早强剂、复合防裂密实剂 等新型混凝土外加剂并逐步推广到建筑工程中。 92 利用工业废料制备混凝土外加剂随着工业的发展，环境污染问题越来越受到人们的重视 。利用工业废料制备混凝土外 加剂，即能减少环境污染，又能降低制造成本，是今后发展混凝土外加剂的重要途径。如 许多国家利用造纸工业的纸浆废液来生产木质素磺酸盐减水剂，该减水剂制备容易，成本 低，性能 良好，已引起世界各国的广泛关注。 93 对无腐蚀性外加剂的研究 钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土建筑物耐久性的一个重要因素，为防止钢筋锈蚀，很重要 的一点是在混凝土中尽
