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1、混凝土外加剂技术及其应用一、混凝土外加剂的发展简史外加剂的使用已有100年的历史。最早使用的有2、42H2O、等，都是作为水泥的调凝剂而使用 的。再追溯到古代，动物血、糯米汤、豆腐汁也作为石灰、粘土、草木灰等效结材料中的添加剂来改善 其粘结性。近代外加剂的使用是30年代在美国首先开始的。随着公路交通的发展，混凝土路面发生裂纹、酥 松等过早破坏的现象相应增多，尤其是在严寒气候地区问题更为严重，在研究对策中，最初发现掺有树 脂与油类的水泥配制的混凝土性质有了变化。开始注意到引气的作用减水效果，即可以提高拌合物的与 易性与混凝土的抗冻性，于是在道路工程中首先使用了引气剂。接着又研究制造成功的以纸浆废
2、液中木 质磺酸盐为主要成分的“普浊里”减水剂。于1937 年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利。 1954 年制 定了第一批混凝土外加剂检验标准。随着混凝土技术的发展，外加剂与外掺料成为配制百年耐用混凝土不可缺少的添加材料，如各类减 水剂、缓凝剂、引气剂、阻锈剂、防水剂、泵送剂及其各类复合的外加剂等相继诞生，目前总的外加剂 品种有 500 种左右。正是由于外加剂的作用，引起了各国普遍的重视，尤其是发达国家，要求制造的 混凝土工程要美观而经久耐用，更把外加剂作为保证混凝土技术、经济效益的手段。目前，混凝土外加剂使用最普遍的国家有日本、澳大利亚、挪威、美国。这些国家80%以上的混凝 土中应用外加剂
3、，且日本、澳大利亚已达100%。其次是德国、丹麦、瑞典等国使用外加剂的混凝土也 达 50%以上。我国正式使用混凝土外加剂是20世纪50年代，当时由前苏联专家将松香皂化物引气剂引入国内。 在天津塘沽新洪、武汉长江大桥及佛子岭水库应用，取得了一定的效果。以后又使用过以亚硫酸盐法造 纸的纸浆废液、制糖工业废蜜为原料的混凝土塑化剂，同时氯化钙、氯化钠、三乙酸胺等也作为早强剂 使用。随后由于有些工程使用不当曾出现过工程质量问题，再加上众所周知的原因，直到70年代初中 国混凝土外加剂还未得到推广应用。我国形成使用外加剂的规模，是到20世纪70年代中期后，由于国内生产建设恢复的需要，加之国 际上也正是进入混
4、凝土技术因使用减水剂而进入第三次飞跃时期（第一次飞跃是创造了钢筋混凝土技 术，第二次飞跃是发明了预应力混凝土技术，第三次飞跃就是高效能外加剂与高性能混凝土的问世）。 我国出现了一个大量研究生产外加剂的高潮。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一拥而出300多种，几乎国外常用的类型我国也都相继研制成功，虽 然质量上还有一定差距。目前我国研制的各类外加剂性能不断提高，生产应用水平已向国际先进水平靠 拢，制定的生产应用标准也逐渐与世界先进水平接轨。二、各类外加剂的作用与应用范围1混凝土外加剂的分类混凝土外加剂按其材料组成、化学作用与使用目的、效果可分为
5、以下五大类：1）改善新拌混凝土流变性能减水剂、引气剂、保水剂等；2）调节混凝土凝结、硬化性能缓凝剂、早强剂、速凝剂等；3）调节混凝土气体含量引气剂、发气剂、泡沫剂、消泡剂等；4）改善混凝土耐久性引气剂、阻锈剂、抗冻剂、抗渗剂、防腐蚀剂等；5）为混凝土提供特殊性能发气剂、泡沫剂、着色剂、膨胀剂、碱骨料反应抑制剂等。2。基本作用各类外加剂都有各自的特殊功能。综合起来，外加剂可以在以下方面发挥作用：1）能改善施工条件，减轻体力劳动，并有利于机械化施工，对保证及提高工程质量有积极的作 用，能使现场条件下完成过去难以完成的要求高质量的工程，例如可掺加高效能外加剂在工地条件下配 制C80C100的超高强混
6、凝土，掺加减水剂可配制远距离与高层建筑泵送的混凝土等。2）能减少养护时间，或预制厂缩短蒸养时间，可以提早拆模加速模板周转，还可以提早以预应 力钢筋混凝土钢筋放张、剪筋，总之可以加快施工进度。3）能提高或改善混凝土质量。许多外加剂可以提高混凝土的强度，增加耐久性、密实性，增强 抗冻性、抗渗性，改善干燥收缩及流变性能，有些外加剂能提高钢筋的耐蚀性等，要根据需要的性能选 用，只要掺用得当对混凝土就有利，否则会适得其反。4）在采取一定措施的条件下，保证混凝土质量并还可适量地节约水泥。各类外加剂节约水泥情况夕卜力口剂类别节约水泥（）木质素、糖蜜、胡敏酸盐类510减水齐U萘系磺酸盐类10 20树脂、聚羧酸
7、类15 25无机盐类一早强齐U普通复合剂510高效复合剂10 15引气齐U松香皂类、表面活性剂583应用范围 外加剂的应用范围十分广泛，在以下条件下都可以使用外加剂。1）自然条件下养护的混凝土制品或构件，掺用减水剂能改善与易性，或提高强度，或节约水泥。2）冬季现场浇注混凝土施工时，可掺用早强剂或早强型复合减水剂，在能够保温至一定温度条件 下使混凝土早期强度提高，达到抗冻临界强度。3）夏季滑模施工、水坝等大体积混凝土，以及灌注钢管拱混凝土，可掺用缓凝剂或缓凝型复合 减水剂，以延缓混凝土凝固时间与延缓水泥放热过程，可减少收缩裂缝而保证混凝土质量。4）喷射混凝土、放水堵漏工程中可掺用速凝剂、水泥快硬
8、剂，使混凝土很快凝结、硬化。5）大模板或钢筋密集的预应力混凝土工程，可使用高效减水剂以利浇筑，保证工程质量。6）港工、水工或受各类酸、碱盐侵蚀的混凝土，可掺用引气剂、减水剂并掺加掺与料，或选用 相应的特种水泥、掺加防腐蚀剂等，提高混凝土与易性与耐久性。7）高等级（C40C70）、超高等级（C70以上）混凝土，应掺用高效减水剂来配制。8）大型设备基础螺栓孔灌浆、锚杆注浆、大体积混凝土防止裂缝、补偿混凝土收缩与地下防水 等工程，可掺用微膨胀剂。9）预制构件根据不同生产条件与构件用途选择应用外加剂，有的可减少蒸养时间，有的可改善 强力振捣的工艺，这些均有利于提高制品质量。部分外加剂（仅例举引气、减水
9、、早强等复合类）在不同种类混凝土中的选择使用参见下表。部分外加剂在不同种类混凝土中的选用表混凝 土种类减水剂;ll引气型减水齐|标准型缓凝型早强型标准型缓凝型早强型构件类型大体积混凝土VVVxVVVx高强度混凝土vv（在满:足强度要求的前提下）施工条件低温施工的混凝十VxVVVxVV高温施工的混凝十VVVxVVVx特殊条件受海水作用的混凝土VVV水密或气密混凝土VVV受冻融作用的混凝十VVV施工方法水下灌注混凝十VVVxVVVx预应力混凝土VVVxVx滑模施工混凝十VVVVVV预填骨料灌浆混凝土VVVxVVVx蒸汽养生混凝土VVVVVV湿式喷射混凝土VxVVVxVV表中符号说明：丿丿为最适宜使
10、用；丿为可使用；x为最好不用。三、常用外加剂品种、使用功能及使用范围1普通减水剂（塑化剂）1）主要品种：（1）木质素类减水剂；（2）糖密类减水剂；（3）胡敏酸盐类减水剂。2）功能作用：在混凝土坍落度基本相同的条件下减水率一般为5%10%，起到节约水泥、改善拌 合物与易性、提高混凝土强度。3）适用范围：适用于普通混凝土，钢筋混凝土及最低气温在5C以上施工的混凝土工程，及泵送 与有耐久性要求的混凝土工程。2高效减水剂（超塑化剂）1）主要品种：（1）普通减水剂基改性类；（2）聚烷基芳基磺酸盐类；（3）三聚氰胺类；（4） 树脂磺酸盐类；（5）聚羧酸类。2）功能作用：在混凝土坍落度基本相同的条件下减水率
11、一般为：普通减水剂基改性类12%20%； 聚烷基芳基磺酸盐、三聚氰胺、树脂磺酸盐类等15%30%；聚羧酸类为25%50%。起到节约水泥、改 善拌合物与易性、提高混凝土强度。3）适用范围：适用于最低气温0C以上的混凝土施工，用于配制高强大流动度、泵送、耐久性 高的混凝土工程。3早强剂1）主要品种：常作为混凝土早强剂的化工原料有：氯盐类（预应力及钢筋混凝土不允许使用）、 硫酸盐类、亚硝酸盐类、三乙醇胺及三乙丙醇胺等。2）功能作用：提高混凝土早期强度、缩短施工周期。3）适用范围：适用于蒸养混凝土及常温、低温与最低温度不低于-5C环境中施工的有早强或防冻 要求的混凝土工程；4复合早强剂1）主要品种：利
12、用各种钠盐与三乙醇胺或三乙丙醇胺及其它有机、无机原料复合配成的早强剂。2）功能作用：提高混凝土早期强度、缩短施工周期。3）适用范围：适用于蒸养混凝土及常温、低温与最低温度不低于-5C环境中施工的有早强或防冻 要求的混凝土工程；5早强减水剂1）主要品种：普通型早强减水剂、高效型早强减水剂。2）功能作用：提高混凝土早期强度、缩短施工周期；改善拌合物流动性；节约水泥。3）适用范围：适用于蒸养混凝土及常温、低温与最低温度不低于-5C环境中施工的有早强、防冻 要求的混凝土工程。6泵送剂1）主要品种：普通型泵送剂、高效型泵送剂2）功能作用：提高拌合物的与易性，降低泵送阻力，改善泵送性能。3）适用范围：适用
13、于各类建筑物的泵送施工混凝土；适用于大体积混凝土、高层建筑与超高层建筑的滑模施工。1）主要品种：常作为混凝土缓凝剂的化工原料有各种木质素的糖类、酸类与无机盐类。2）功能作用：不明显改变混凝土其它性能情况下，使混凝土的凝结时间延长。3）适用范围：适用于大体积混凝土，碾压混凝土，炎热气候条件下施工的混凝土，大面积浇注的 混凝土，避免冷缝产生的混凝土，自流平免振混凝土及其它需要延缓凝结时间的混凝土。8缓凝减水剂1）主要品种：普通型缓凝减水剂、高效型缓凝减水剂2）功能作用：有缓凝并有减水功能。能改善混凝土拌合物与易性，节约水泥，有缓凝作用，可 降低水泥早期水化热，防止混凝土开裂。3）适用范围: 适用于
14、大体积混凝土，碾压混凝土，炎热气候条件下施工的混凝土，大面积浇 注的混凝土，避免冷缝产生的混凝土，自流平免振混凝土及其它需要延缓凝结时间的混凝土。9防冻剂1）主要品种：低温早强型防冻剂、低温防冻型防冻剂。2）功能作用：能使混凝土在一定的负温下硬化，提高早期强度，防止混凝土早期受冻破坏。3）适用范围：适用于负温条件下施工的混凝土。10微膨胀剂1）主要品种：硫铝酸钙类、硫酸铝氧化钙类、氧化钙类。2）功能作用：能使混凝土产生一定体积膨胀，防止混凝土开裂，提高混凝土抗渗性能，增强混 凝土的体积稳定性。3）适用范围：补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土、填充用膨胀砂浆。12防水剂1）主要品种：（1）无机化合
15、物类：如3，硅灰，膨胀剂及其盐类等；（2）有机化合物类：有机硅 表面活性剂；（3）混合物类：无机类混合物，有机类混合物等；（4）复合类：由上述各类与引气剂、 减水剂等组分复合而成。2）功能作用：能降低混凝土在静水压力的透水性，提高混凝土的密实性、防渗性。3）适用范围：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。四、使用外加剂应注意的事项1根据工程特点选用合适的外加剂几乎各种混凝土都可以掺用外加剂，但必须根据工程混凝土不同的标准要求、施工条件与施工 工艺等选择合适的外加剂种类。如一般混凝土主要掺用普通减水剂；高强混凝土掺用高效减水剂；气温 高时，掺用缓凝型减水剂；气温低时，掺用复合早强减水剂；冬季施工气温达到较低负温时，还可以掺
