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混凝土原材料——外加剂

科学讲堂。外加剂是混凝土的重要组成部分，品种繁多，功能多样。

（一）减水剂

减水剂的重要用途之一是在保持水胶比不变的情况下，降低混凝土的用水量，改善混凝土的流动性，以满足混凝土运输和施工的要求。大多数减水剂都有饱和含量。如果含量超过饱和含量，减水率不会增加，会发生泌水和离析。饱和含量既与混凝土原材料有关，也与混凝土配合比有关。

(1)萘系高效减水剂。

根据Na 2SO4的含量，萘系高效减水剂可分为高浓度产品(Na 2SO4含量3%)、中浓度产品(Na2SO4含量3% ~ 10%)和低浓度产品(Na2SO4含量10%)。萘系减水剂的用量范围：粉料为水泥质量的0.5 ~ 1.0%；溶液的固含量一般为38% ~ 40%，掺量为水泥质量的1.5% ~ 2.5%，减水率为18% ~ 25%。萘系减水剂不引气，对凝结时间影响不大。与葡萄糖酸钠、糖类、羟基羧酸及其盐类、柠檬酸、无机缓凝剂复配，并加入适量引气剂，可有效控制坍落度损失。低浓度萘系减水剂的缺点是硫酸钠含量高，当温度低于15时，出现硫酸钠结晶现象。

氨基磺酸高效减水剂是氨基芳基磺酸盐、苯酚和甲醛缩合的产物。氨基磺酸盐高效减水剂的掺量一般为0.4% ~ 0.7%，减水率为25% ~ 30%，混凝土坍落度损失小。然而，这类产品在生产和应用中也存在以下问题：1。保水性差，泌水严重，导致预拌混凝土胶凝材料和砂石涂层不良，降低混凝土性能；2.对内容敏感。含量过低，混凝土坍落度小，含量过大，会导致严重泌水，造成混凝土拌合物、板混凝土离析分层，造成施工困难和混凝土质量下降。

(3)脂肪族高效减水剂。

脂肪族高效减水剂固含量为35% ~ 40%，掺量为1.5% ~ 2.2%，减水率为15% ~ 25%。它具有分散效果好、增强特性明显、耐高温、保塑性好、减水率高、对水泥适应性好的特点。脂肪族高效减水剂可广泛用于制备泵送剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、引气剂等多种复合高效减水剂，并可与萘系高效减水剂、氨基系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂组合使用。其主要缺点是在混凝土初凝前，表面会分泌一层黄色糊状物，混凝土凝固后颜色自然消失，不会影响混凝土的内部和表面性能。

(4)聚羧酸减水剂。

聚羧酸减水剂被认为是新一代高性能减水剂，人们一直期望它在应用上比传统的萘系减水剂更安全、更高效、适应性更强。聚羧酸减水剂的性能优势有：掺量低(0.15% ~ 0.25%(固含量)，减水率高(一般为25% ~ 35%)，保坍性好，收缩率低，有一定的进气量，总碱含量极低。

但是，在实践中，聚羧酸减水剂也会遇到一些问题，如：1。减水效果很大程度上取决于混凝土原材料和配合比，受砂石含泥量和矿物掺合料质量影响较大；2.减水保坍效果在很大程度上取决于减水剂的用量，低用量时保坍困难。3.使用高浓度混凝土或高强混凝土对用水量敏感，用水量波动小可能导致坍落度变化大；4.与其他类型的减水剂和其他外加剂存在相容性问题，甚至没有叠加；5.有时混凝土会大量泌水，严重夹带空气，并有许多气泡。6.有时温度变化会影响

影响水泥与聚羧酸减水剂相容性的因素如下：1 .C3A/C4af和C3S/C2S的比例增加，相容性降低，C3A增加，混凝土用水量增加。当C3a含量超过8%时，混凝土坍落度损失增大；2.碱含量过多或过少都会对它们的相容性产生不利影响；3.水泥混合料质量差也会影响它们之间的相容性；4.石膏的不同形态；5.温度超过80的高温水泥，可能引起快速凝结；6.新拌水泥具有很强的电性能和很强的吸附减水剂的能力；7.水泥比表面积。

（二）缓凝剂

混凝剂可以延长混凝土的凝结时间，满足混凝土施工的要求。不同的水泥有不同的缓凝剂用量上限。缓凝剂的过量使用会导致混凝土长期缓凝剂化，甚至影响后期强度。一般情况下缓凝时间不超过48h，对混凝土后期强度影响不大，只需加强养护即可。如果缓凝时间超过4d，会影响后期强度。

在生产实践中，加入一定量的缓凝剂可以抑制混凝土的坍落度损失，这给一些技术人员造成了只有加入缓凝剂才能控制混凝土坍落度损失的错觉，这是造成混凝土缓凝事故的罪魁祸首。混凝土坍落度损失的原因很多，包括混凝土原材料、混凝土配合比、气候等因素。如果不能分析原因，采取正确的措施，盲目增加缓凝剂的用量，不仅会解决问题，还会导致混凝土缓凝事故。

（三）引气剂

引气剂是一种能在搅拌过程中向混凝土中引入大量微小、封闭、稳定气泡的添加剂。引气剂的用量很少，但可以使混凝土在搅拌时引气，大大提高混凝土在冻融循环中的耐久性。加入引气剂或引气减水剂，会在混凝土中引入大量微小且独立的气泡，像球一样，大大提高混凝土的和易性。这种效果在骨料颗粒形状较差的碎石或人工砂混凝土中尤为明显。在新拌混凝土工作性中加入引气剂或引气减水剂。

改善主要表现在坍落度的增加、泌水离析现象的减少等。

掺加引气剂对混凝土的力学性能和耐久性均有较大的影响：

在混凝土单位用水量和坍落度不变的情况下，掺入引气剂或引气减水剂，一方面可以增加混凝土的含气量，另一方面可减少混凝土的单位用水量，即降低水胶比，因而会对其强度产生影响。从减水的结果来讲，混凝土强度会提高，但从引气的角度来讲，混凝土的强度一般是下降的（多数情况如此）。因此，掺加引气剂或引气减水剂对混凝土强度影响是两种作用的综合结果。

掺入引气剂或引气减水剂改善混凝土性能的效果如何，不仅与混凝土的含气量有关，还与所引入的气泡大小、结构等因素有关。就引气剂的引气效果来讲，也受到诸多因素的影响，如引气剂的掺量、水泥的品种及用量、掺合料的掺量和品种、骨料、搅拌方式和时间、停放时间、环境温度、振捣方法和时间等。

（四）防冻剂

防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期足够防冻强度的外加剂。防冻剂有三种：第一种是能降低冰点而使混凝土在负温下保持一定的液相，仍能进行水化作用的外加剂，如亚硝酸盐、氯盐等；第二种是加入混凝土中具有降低水的冰点，而且对冰晶体的形成产生干扰作用的外加剂，如醇类、尿素；第三种虽然不能明显降低混凝土中的冰点，但它的作用直接与水泥发生化学反应加速混凝土的凝结硬化，有利于混凝土强度的发展，如氯盐、碳酸盐。氯盐对钢筋有腐蚀作用，目前已限制使用。亚硝酸盐会引起混凝土碱骨料反应，且为致癌物，近年来也日益减少使用。

冬期施工时，为防止冻害，保障混凝土质量，一般会加入一定量的防冻剂。一线施工人员往往错误认为混凝土中已经加入防冻剂了，不用再养护也可以防止冻害，这种思想支配下的后果往往是加了防冻剂反而混凝土受冻更严重。防冻剂虽然可以降低混凝土中液态水的结冰点，但在负温环境条件下水泥水化缓慢或停止，甚至会造成冻害。

《建筑工程冬期施工规范》JGJ/T104-2011 规定，负温养护施工的混凝土，起始养护温度不应低于5℃，这就说明，掺防冻剂的混凝土也应该加强养护，保温至受冻强度以上。