混凝土外加劑的特點(diǎn)是品種多、慘量小，而在混凝土改性中起到重要作用，因此它的質(zhì)量控制、應(yīng)用技術(shù)、品種選擇較之其他工程材料更為重要。
已制定有國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的十四中化學(xué)外加劑：
普通減水劑、引氣劑、引氣減水劑、高效減水劑、防凍劑、膨脹劑、緩凝高效減水劑、防水劑、泵送劑、早強(qiáng)劑、緩凝減水劑、早強(qiáng)減水劑、速凝劑。
混凝土外加劑的生產(chǎn)，是因?yàn)榛炷帘匦缘男枰?，混凝土外加劑的發(fā)展史；是和混凝土的發(fā)展史息息相關(guān)的。在某種程度上講，混凝土外加劑在追求自身發(fā)展的過程中，同時也推動了混凝土技術(shù)的發(fā)展。一般國際上公認(rèn)的混凝土第三次技術(shù)革命—高強(qiáng)混凝土的誕生，其技術(shù)依托重心乃是高效減水劑的重大突破。世界上最早出現(xiàn)的混凝土外加劑應(yīng)推1898年的疏水劑和塑化劑，但到1910年才成為工業(yè)產(chǎn)品。而較大規(guī)模的發(fā)展始于十九世紀(jì)三十年代，當(dāng)時美國以松香樹脂為原料，首先研制出一種AE引氣劑，由于解決了公路路面的抗凍問題曾風(fēng)行一時。到了十九世紀(jì)三十年代國外又研制出了以紙漿廢液為主要材料的M系減水劑，這咱外加劑在很大程度上改善了混凝土的可塑性，被譽(yù)主現(xiàn)代混凝土減水劑的開始。十九世紀(jì)六十年代，日本和聯(lián)邦德國先后推出了萘磺酸鹽和三聚氯胺高效減水劑，從此外加劑對混凝土的改性技術(shù)進(jìn)入了劃時期。迄今為此，為滿足高強(qiáng)度、大流態(tài)、保塑好的新型混凝土配制需要，多種被稱為高性能減水劑的產(chǎn)品已逐漸露出頭角。如羥基羧酸鹽復(fù)合性高性能減水劑、高效保塌減水劑、高分子保塌減水劑，這些新型減水劑一般減水率都大于20%，且具有良好的保塑作用。但究其本質(zhì)，主體材料仍為萘磺酸鹽或三聚氯胺樹脂。
我國的混凝土處加劑起步較晚，1950年華北窯業(yè)公司研究所制出我國第一個外加劑產(chǎn)品，即長城牌引氣劑。該產(chǎn)品首次應(yīng)用于天津飛機(jī)場跑道，使混凝土抗凍性、耐蝕性均有所提高，并在武漢長江大橋和其它水利工程中得以應(yīng)用。在以后的二十多年中，我國的外加劑發(fā)展仍十分緩慢，除了別單位采用紙漿廢液生產(chǎn)低品位的塑化劑，絕大部分工程都不使用減水劑，即是冬季施工防凍劑也都是以氯鹽為主體材料的。直到1973年，受國際建筑技術(shù)和混凝土新型工藝的影響，在我國才推動了高效減水劑的研制和生產(chǎn)。由于染料工業(yè)中的擴(kuò)散劑被成功的移植到混凝土減水劑行列，從此牽動了以煤焦尚未中各餾分，尤其是以萘及其同系物為主要原料所生產(chǎn)的減水劑獲得迅速發(fā)展。1974—1976年國家建材院研制了以甲基萘、萘殘油為主要原料的MF和建1兩種高效減水劑。清華大學(xué)研制了以萘為原料的NF高效減水劑、天津建材所研制了UNF、武漢冶金建研制了FDN，鑒于萘原料的缺乏，建材院研制了以蒽油為原料的AF減水劑。交航二局研制了以古馬隆樹脂為原料的CRS，于此同時，普通減水劑也獲得了長足的發(fā)展。1975年吉林開山屯化纖廠研制了木質(zhì)素磺酸鈣，廣東造約廠也制成了同類產(chǎn)品。普通減水劑和高效減水劑的廣泛生產(chǎn)，使復(fù)合外加劑相運(yùn)而生。針對改變混凝土性能而言，復(fù)合外加劑具有更廣闊的市場背景。各類工程所不同的技術(shù)要求，使復(fù)合生產(chǎn)廠家大有文章可作。具不完全統(tǒng)計，1973—1987年這十四年間，我國的外加劑廠已從廖廖無幾發(fā)展到150多家，其中80%以上屬復(fù)合廠家。而外加劑品種也從廖廖無幾發(fā)展到16咱300多品牌，這標(biāo)志著我國外加劑行業(yè)已初具規(guī)措并趨于成熟。為了更加強(qiáng)化技術(shù)管理和規(guī)范市場，1987年我國首次頒布了自己的《混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)》（GB8076—87）；同時頒布的還有《混凝土外加劑的分類，命定和定義》（GB8075—87）；《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》（GB8077—87）。這三個標(biāo)準(zhǔn)分別對混凝土外加劑從種類區(qū)分，技術(shù)指標(biāo)和檢驗(yàn)方法上作出了具體規(guī)定：現(xiàn)在GB8076—87已被GB8076—97代替。在以后的若干年里，我國又陸續(xù)頒布了《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GBJ119—88）；《混凝土防凍劑標(biāo)準(zhǔn)》（JC472—92）；《混凝土泵送劑標(biāo)準(zhǔn)》（JC473—92）；《混凝土膨脹劑》（JC476—98）等系列外加劑標(biāo)準(zhǔn)。
混凝土外加劑分類
按（GB8075—87）分類，混凝土外加劑按其主要功能可分為四類：
1． 改善混凝土拌合物流變性能的外加劑 ：包括各種減水劉、引氣劑和泵送劑等。
2． 調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間，硬化性能的外加劑：包括緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑等。
3． 改善混凝土耐久性的外加劑：包括引氣劑、防水劑、和阻銹劑等。
4． 改善混凝土其它性能外加劑：包括引氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、防水劑和泵送
劑等。
按（GB8075—87）外加劑的命名和定義，外加劑可分為16個名稱，其各自定義如下：
1． 普通減水劑：在混凝土塌落度基本相同條件下，能減少拌合用水量的外加劑；
2． 早強(qiáng)劑：加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑；
3． 緩凝劑：延長混凝土凝結(jié)時間的外加劑；
4． 引氣劑：在攪拌混凝土過程能引入大量均勻分布，穩(wěn)定而封閉的的微小氣泡的外加劑；
5． 高效減水劑：在混凝土塌落基本相同條件下，能大幅度減少拌合物用水量的外加劑；
6． 早強(qiáng)減水劑：兼有早強(qiáng)和減水功能的減水劑；
7． 緩凝減水劑：兼有緩凝和減水功能的減水劑；
8． 引氣減水劑：兼有引氣和減水功能的外加劑；
9． 防水劑：能降低混凝土在靜水壓力下的透水性的外加劑；
10． 阻銹劑：能抑制或減輕混凝土中鋼筋或其它預(yù)埋金屬銹蝕的外加劑；
11． 加氣劑：混凝土制備過程中因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出氣體，能使混凝土形成大量氣孔的外
加劑；
12． 膨脹劑：能使混凝土體積產(chǎn)生一定膨脹的外加劑；
13． 防凍劑：能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到足夠防凍強(qiáng)度的外加劑；
14． 著色劑：能制備具有穩(wěn)定色彩混凝土的外加劑；
15． 速凝劑：能使混凝土迅速硬化的外加劑；
16． 泵送劑：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑
混凝土外加劑的使用
在混凝土、砂漿和凈漿的制備過程中，摻入少量的（不超水泥用量的5％）能對混凝土、砂漿或凈漿改變性能的一種產(chǎn)品，稱為混凝土外加劑。
在混凝土中加入適量的外加劑，能提高混凝土質(zhì)量，改善混凝土性能，減少混凝土用水量，節(jié)約水泥，降低成本，加快施工進(jìn)度。隨著技術(shù)的進(jìn)步，外加劑已成為除水泥、粗細(xì)骨料、摻合料和水以外的第5種必備材料，摻外加劑是混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計和提高混凝土耐久性的一項重要措施。因此新修訂的《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144－2001）強(qiáng)調(diào)，水工混凝土中必須摻加適量的外加劑。
1 外加劑的分類
混凝土外加劑按其主要功能可分為以下4類：
（1）改善混凝土拌和物流變性能的外加劑。包括普通減水劑和高效減水劑、引氣劑和泵送劑等。
（2）調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑等。
（3）改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。
（4）改善混凝土其他性能的外加劑。包括膨脹劑、防凍劑、著色劑等。
水工混凝土常用的外加劑種類主要有減水劑、緩凝劑、引氣劑以及各種復(fù)合性的外加劑，如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、引氣減水劑，根據(jù)特殊需要，也摻用其它種類的外加劑，如泵送劑、防水劑、防凍劑等等。GB8076－1997《混凝土外加劑》、DL/T5100－1999《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對這些外加劑的性能指標(biāo)和技術(shù)規(guī)程都有嚴(yán)格要求，可根據(jù)混凝土的不同需要進(jìn)行選用。
2 減水劑
減水劑又稱塑化劑或分散劑。拌和混凝土?xí)r加入適量的減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時將水泥顆粒包裹的水份釋放出來，從而能明顯減少混凝土用水量。
減水劑的作用是在保持混凝土配合比不變的情況下，改善其工作性；或在保持工作性不變的情況下減少用水 量，提高混凝土強(qiáng)度；或在保持強(qiáng)度不變時減少水泥用量，節(jié)約水泥，降低成本。同時，加入減水劑后混凝土更為均勻密實(shí)，改善一系列物理化學(xué)性能，如抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性等，提高了混凝土的耐久性。
以往水工混凝土使用的減水劑一般是紙漿廢液、木鈣、糖蜜一類的普通減水劑，減水率不高，一般為5％～10％。隨著對水工混凝土質(zhì)量要求的提高，對減水劑的質(zhì)量要求也越來越高。二灘、三峽等大型水電工程大量應(yīng)用的萘系高效減水劑，減水率高達(dá)20%～30％，主要用來配制高強(qiáng)度和高流態(tài)混凝土或是需大幅度減少用水量的混凝土。高效減水劑對提高水泥使用效率具有明顯效果，可節(jié)省水泥用量20％左右。三峽工程花崗巖人工骨料混凝土使用普通減水劑時，用水量高達(dá)110 kg/m3左右，采用了優(yōu)選的ZB－1A高效減水劑，并和DH9引氣劑、Ⅰ級粉煤灰聯(lián)摻后，用水量降至85 kg/m3左右，達(dá)到了國內(nèi)外先進(jìn)水平。三峽工程還使用了減水率更高的丙烯酸類高效減水劑X404，減水率在30％以上，但這類減水劑的價格昂貴，主要用在高強(qiáng)度混凝土部位。
3 緩凝劑
緩凝劑能延緩混凝土凝結(jié)硬化時間，便于施工；能使混凝土漿體水化速度減慢，延長水化放熱過程，有利于大體積混凝土溫度控制。緩凝劑會對混凝土1～3 d早期強(qiáng)度有所降低，但對后期強(qiáng)度的正常發(fā)展并無影響。
一般緩凝劑可使混凝土的初凝時間延長1～4 h，但這對高溫情況下大倉面混凝土施工是不夠的。為了滿足高溫地區(qū)和高溫季節(jié)大體積混凝土施工需要，國家“八五”科技攻關(guān)項目研究出了高溫緩凝劑，這種緩凝劑能在氣溫為（35＋2）℃、相對濕度為（60＋5）％的條件下混凝土初凝時間為6～8 h。目前在三峽等工程中大量使用的緩凝高效減水劑，通過適當(dāng)增加摻量，都可使混凝土初凝時間達(dá)到6～8 h以上，滿足了35℃左右高溫季節(jié)大倉面混凝土施工需要。
4 引氣劑
引氣劑是一種表面活性物質(zhì)，是混凝土常用的外加劑之一，它能使混凝土在攪拌過程中從大氣中引入大量均勻封閉的小氣泡，使混凝土中含有一定量的空氣。好的引氣劑能引入混凝土中的氣泡達(dá)10億個之多，孔徑多為0.05～0.2 mm，一般為不連續(xù)的封閉球形，分布均勻，穩(wěn)定性好，這樣能顯著提高混凝土的抗凍性、耐久性（三峽工程內(nèi)部混凝土抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)150次以上，外部混凝土達(dá)300次以上）；同時還能改善混凝土和易性，特別是在人工骨料或天然砂顆粒較粗、級配較差以及在貧水泥混凝土中使用效果更好；改善混凝土的泌水和離析；減少混凝土滲透性，提高混凝土抗侵蝕能力。
引氣劑的摻量一般在水泥重量的萬分之0.3～2的范圍內(nèi)，由于摻量小，因此要稱量準(zhǔn)確，拌和均勻。另外，影響引氣量的因素很多，如水灰比、水泥用量、砂率、集料、振搗方式、攪拌時間、坍塌度、成型溫度等，都需嚴(yán)格規(guī)范操作，否則就達(dá)不到應(yīng)有效果。
5 復(fù)合外加劑
復(fù)合外加劑是具有兩種以上主要功能的外加劑，如緩凝減水劑同時具有緩凝和減水功能，引氣減水劑同時具有引氣和減水功能。
許多水電工程，特別是三峽工程，將兩種外加劑復(fù)合使用，如緩凝高效減水劑和引氣劑復(fù)合，同時具有高效減水、引氣、緩凝作用，取得了很好的效果，既滿足了大倉面澆筑混凝土緩凝的要求，又達(dá)到了減水和提高耐久性的目的。
6 外加劑的選用原則
一個工程使用什么樣的外加劑應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計和施工技術(shù)要求在工程開工之前進(jìn)行認(rèn)真優(yōu)選，并根據(jù)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的適應(yīng)性試驗(yàn)論證確定。三峽工程在開工初期曾對全國近30個外加劑正規(guī)廠家生產(chǎn)的30多個品種按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初選試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上，對初選出來的幾個品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品，由3個具有資質(zhì)的試驗(yàn)單位，結(jié)合三峽工程的原材料進(jìn)行了全面的混凝土適應(yīng)性試驗(yàn)，經(jīng)過充分論證和嚴(yán)格評審，最終優(yōu)選出了2～3個品質(zhì)優(yōu)選的、適合三峽工程實(shí)際情況的外加劑品種，滿足了大倉面、高強(qiáng)度混凝土施工需要，提高了混凝土的各種性能，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
為了方便管理，一個大中型工程優(yōu)選出1～2種同類外加劑為宜（包括備用在內(nèi)），一般情況下，在工程施工中不要隨便更換外加劑品種。
相對于其他原材料而言，外加劑摻量雖然較少，但對混凝土質(zhì)量至關(guān)重要，因此其摻量經(jīng)試驗(yàn)論證確定之后，應(yīng)嚴(yán)格控制，外加劑質(zhì)量及其穩(wěn)定性應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在出廠和使用過程中進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，外加劑的運(yùn)輸和儲存也要按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。
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