混凝土-混凝土外加剂和掺合料（建筑材料）

混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的物质。一般情况掺量不超过水泥质量的5%。

第八节混凝土外加剂和掺合料一、外加剂按化学成分可分成三类：

（１）无机化合物，多为电解质盐类。

（２）有机化合物，多为表面活性剂。

（３）有机无机复合物。按功能分为四类：

（ｌ）改善流变性能。（减水剂、泵送剂、保水剂等）

（２）调节凝结时间，硬化性能。（缓凝剂、早强剂、速凝剂等）

（３）改善耐久性能。（引气剂、防水剂和阻锈剂等）

（４）改善其他性能。（膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂、碱骨料反应抑制剂、隔离剂、养护剂等。）

外加剂的分类减水剂是指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。1.减水剂的作用机理

（一）减水剂掺入减水剂前：水泥加水拌和后，产生许多絮状物而形成絮凝结构，使10％～30％的拌合水被包裹在其中，从而降低了混凝土拌合物的流动性。掺入减水剂后：减水剂分子定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基端指向水溶液。由于亲水基团的电离作用，使水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，致使水泥颗粒相互分散，导致絮凝结构解体，释放出游离水，从而有效地增大了混凝土拌合物的流动性。２.减水剂的经济技术效果在保持和易性不变，也不减少水泥用量时，可减少拌和水量5%-25%或更多，降低水灰比，提高混凝土的强度。在保持原配合比不变的情况下，可使拌合物的坍落度大幅度提高(可增大100-200mm)。若保持强度及和易性不变，可节省水泥10%-20%。

（一）减水剂3.常用的减水剂按主要功能分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂、引气减水剂等几种。目前，减水剂主要有木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系等几类。

（一）减水剂（1）木质素系减水剂主要有木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）和木质素磺酸镁（木镁）之分，其中以木钙使用最多，并简称Ｍ剂，它属于阴离子表面活性剂。Ｍ剂是以生产纸浆或纤维浆的亚硫酸木浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成，为棕黄色粉状物。Ｍ剂因原料丰富，价格低廉，并具有较好的塑化效果，故目前应用十分普遍。Ｍ剂为普通减水剂，其适宜掺量为0.2％～0.3％，减水率10％左右。Ｍ剂对混凝土有缓凝作用，一般缓凝１～３ｈ。（2）萘系减水剂萘系减水剂为高效减水剂，它是以工业萘或由煤焦油中分熘出的含萘及萘的同系物熘分为原料，经磺化、水解、缩合、中和、过滤、干燥而制成，为棕色粉末，其主要成分为β-萘磺酸盐甲醛缩合物，属阴离子表面活性剂。目前我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建Ｉ型、SN-２、AF等。萘系减水剂适宜掺量为0.5％～1％，其减水率较大，为10％～25％，增强效果显著，缓凝性很小，大多为非引气型。适用于日最低气温０℃以上的所有混凝土工程，尤其适用于配制高强、早强、流态等混凝土。（3）树脂类减水剂此类减水剂为水溶性树脂，主要为磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，简称密胺树脂减水剂。它是由三聚氰胺、甲醛、亚硫酸钠按适当比例、在一定条件下经磺化、缩聚而成，为阴离子表面活性剂。我国产品有SM树脂减水剂，为非引气型早强高效减水剂，其各项功能与效果均比萘系减水剂还好。SM适宜掺量为0.5％～２％，减水率达20％～27％。对混凝土早强与增强效果显著，能使混凝土1d强度提高一倍以上，７ｄ强度即可达空白混凝土２８d的强度，长期强度亦明显提高，并可提高混凝土的抗渗、抗冻性能及弹性模量。（4）糖蜜类减水剂糖蜜类减水剂为普通减水剂，它是以制糖工业的糖渣、废蜜为原料，采用石灰中和而成，为棕色粉状物或糊状物，其中含糖较多，属非离子表面活性剂。国内产品粉状有TF、ST、3FG等。糖蜜减水剂适宜掺量为0.2％～3％，减水率10％左右，缓凝3ｈ以上，故属缓凝减水剂。4.减水剂使用要点适应性：通过试验确定减水剂的品种、掺法和掺量；掺量：根据使用条件、施工条件、混凝土原材料等因素根据试验确定；掺法：先掺法、同掺法、后掺法

（一）减水剂

（一）减水剂先掺法：减水剂干粉先与水泥（和掺合料）混合，然后加入集料与水一起拌合均匀。

同掺法：将减水剂预先溶于水，配制成一定浓度的水溶液，搅拌混凝土时与拌合水同时加入。优点：计量准确，拌合质量均匀，搅拌程序较简单；缺点：随着时间的延续，拌合物坍落度损失较大。后掺法：预拌混凝土时，先不加入减水剂，而是在浇注混凝土拌合物前或在混凝土拌合物运输过程中加入，并进行二次搅拌。优点：拌合物坍落度损失较小，可避免在运输过程中产生分层和离析；缺点：需二次搅拌。加速混凝土早期强度发展，并对后期强度无显著影响的外加剂称为早强剂。目前常用的早强剂有无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。

（二）早强剂（１）氯盐类早强剂氯盐类早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等，其中以氯化钙应用最广。氯化钙早强作用主要因为它能与Ｃ3Ａ和Ｃa（ＯＨ）2反应，生成不溶性复盐——水化氯铝酸钙和氧氯酸钙，增加水泥浆体中固相比例，提高早期强度；同时液相中Ｃａ（ＯＨ）2浓度降低，也使Ｃ3Ｓ、C2S加速水化，使早期强度提高。氯化钙早强剂因其能产生氯离子，易促使钢筋产生锈蚀，故施工中必须严格控制掺量。我国规范中规定：在钢筋混凝土中氯化钙的掺量不得超过水泥质量的１％；在无筋混凝土中掺量不得超过３％。（２）硫酸盐类（硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠）硫酸盐早强作用主要与水泥水化产物Ｃa（ＯＨ）2

反应，生成高分散性的化学石膏，它与Ｃ３Ａ的化学反应比外掺石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫铝酸钙，增加固相体积，提高早期结构的密实度，同时也会加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期强度。硫酸钠的适宜掺量为1％～3％，常以复合使用效果更佳。（３）有机胺类（三乙醇胺，三乙丙醇胺）三乙醇胺是一种非离子型表面活性剂，它不改变水化生成物，但能在水泥的水化过程中起着“催化作用”，能够加速C3A的水化和钙矾石的形成，与其他早强剂复合效果更好。（４）复合早强剂有些减水剂具有早强效果。也有些早强减水剂是由早强剂和减水剂复合而成。如甲酸盐等。在搅拌混凝土的过程中，能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂称为引气剂。引气剂可在混凝土拌合物中引入直径为0.05-1.25mm的气泡，能改善混凝土的和易性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性，适用于抗冻、抗渗、防水混凝土及高性能混凝土等工程。常用的加气剂有松香热聚物、松香皂、烷基苯磺酸盐类、脂肪醇磺酸盐类等。适宜掺量为水泥质量的0.005-0.02%左右。

（三）引气剂能延长混凝土凝结时间，对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂称为缓凝剂。由于缓凝剂在水泥及其水化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。常用的缓凝剂有糖类、羟基羧酸及其盐类，如柠檬酸，酒石酸钾钠等。缓凝剂适用于长距离运输或长时间运输的混凝土、夏季和高温施工的混凝土、大体积混凝土等；不适用于5℃以下的混凝土及早强要求的混凝土及蒸养混凝土。

（四）缓凝剂防冻剂是指能降低混凝土拌和物液相冰点，使混凝土在相应负温下免受冻害，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。常用的外加剂有：①氯盐类：如氯化钙、氯化钠，或以氯盐为主的与其他早强剂、引气剂、减水剂复合的外加剂；

②氯盐阻锈类：氯盐与阻锈剂（亚硝酸钠）为主复合的外加剂；

③无氯盐类：以亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、乙酸钠或尿素为主复合的外加剂。防冻剂可用于负温条件下施工的混凝土。

（五）防冻剂速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。常用的速凝剂主要有红星1型、711型、782型等品种。速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧洞、引水涵洞、地下厂房等工程以及喷射混凝土工程。

（六）速凝剂常用速凝剂种类红星1型711型782型主要成分铝酸钠+碳酸钠+生石灰铝氧熟料+无水石膏矾泥+铝氧熟料+生石灰适宜掺量（占水泥质量）/%2.5～4.03.0～5.05.0～7.0初凝/min5终凝/min10强度1d产生强度，1d强度可提高2～3倍，28d强度为不掺的80%～90%能使混凝土在水化过程中产生一定的体积膨胀，并在约束条件下产生适宜自应力的外加剂为膨胀剂。加在水泥中，当水泥凝结硬化时，随之体积膨胀，起补偿收缩和充分填充水泥间隙的作用。目前主要使用可生成钙矾石或氢氧化钙、氢氧化镁的膨胀剂。常用于工程中的后浇带施工，或其他需要通过补偿收缩、减少开裂的工程部位。掺量一般为6%-8%，不影响早期强度和后期强度，真正做到等量替代水泥；不增加混凝土塌落度损失，具有良好的施工性能。

（七）膨胀剂能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂称为泵送剂。泵送性能——混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、粘塑性良好的性能。泵送剂采用由减水剂、缓凝剂、引气剂、减阻剂等复合而成。具有高流化、粘聚、润滑、缓凝功效，适合制作高强或流态型的混凝土。

（八）泵送剂外加剂品种的选择选择外加剂时，应根据工程需要、现场条件及产品说明书进行全面考虑。外加剂掺量的选择外加剂品种选定后，还要认真确定外加剂的