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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：浅谈混凝土外加剂
学习中心：
层 次： 专科起点本科
专 业： 土木工程
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2021 年02月04日
混凝土外加剂是在混凝土（包括砂浆、净浆）拌和时或掺入的一种能对混凝土的正常性能按施工要求而改性的精细化工产品，在现在的混凝土施工中，外加剂随处可见，然而有很多人却不能很好的认识和正确的使用外加剂，结果导致出现很多由于外加剂而引起的工程事故。因此，在混凝土施工中认识和正确使用外加剂是非常有必要的。基于此，本文简述了混凝土外加剂的定义及几种常见外加剂，总结了混凝土外加剂在工程中的技术效果和使用它们时应该注意的事项，以利于在工程建设中更好的了解和正确的使用外加剂。
关键词：混凝土；外加剂；作用机理；问题
目 录
推广应用混凝土外加剂不仅可以改善混凝土的物理力学性能，提高工程质量，节约水泥，节省能源、缩短工期，改善施工条件，满足特种混凝土的技术需要。同时，还具有投资少、见效快、技术经济效益明显，社会效益突出等特点。根据不同技术要求，使用不同类型的外加剂可以获得不同的经济效益。混凝土中掺加引气减水剂，一是使混凝土中的微细气泡均匀分布以提高抗冻和抗渗的能力；二是由于它的分散作用而带来减水增强效果。因而，既能改善新拌混凝土的和易性，又能提高混凝土的耐久性。
混凝土中掺加高效减水剂、早强减水剂，可使混凝土的1天强度提高1倍以上，这样使配制高强或超高强度混凝土就易于实现。而混凝土强度的提高，不仅扩大了混凝土的使用范围，在一定程度上也可改变目前结构设计中存在的“肥梁、胖柱、深基础”等状况。这样，既减轻了房屋的自重，又节省了建筑材料。混凝土中掺加缓凝减水剂。可延长混凝土由塑性状态进入固态所需的时间，减慢水泥水化放热速率．可满足不同工程，特别是大体积混凝土工程的施工及质量要求。
随着混凝土外加剂的发展和应用，使混凝土技术在以下几个方面得到了大力发展：早强和高强混凝土技术的应用，克服了工程中存在的“强度低、自重大、脆性高”的弱点；抗冻剂的使用，为严寒地区创造了冬期施工条件，确保了工程施工的连续性，大大缩短了工期；随着高效减水剂应用技术的不断发展，推动了流态混凝土技术及泵送浇注新工艺的发展；加速了商品混凝土的发展。而商品混凝土的发展给我国建筑业带来了很好的经济效益和环境保护效益，进一步推动了建筑业的发展和建筑技术的提高。
1 绪论
1.1 混凝土外加剂的发展概况
在建筑材料中掺用化学物质的历史可以追溯到很久以前。在最初的填然胶凝材料（如石灰、火山灰和粘土）的使用中，人们已经意识到加入一些有机物质（如血、油等脂肪类）可以使胶凝材料获得一些好的性能。据历史记载，公元258年，曹操曾将植物油加入灰土中建造了铜雀台；宋代将糯米汁加入石灰中修造了和洲城墙；清代乾隆年问曾用糯米汁、石灰、牛血修造了永定河堤；明代《大工开物》中记载用石灰1份加黄河砂2份，外加糯米、羊桃藤汁拌匀建造贮水池等。只是到了近年才搞清楚一些它们的机理，例如血色素是一种胶凝材料颗粒的分散剂，掺加动物血等于掺用了减水剂。
19世纪30年代，美国E.W斯克堪彻取得了用亚硫酸盐纸浆废液改善混凝土和易性，提高强度和耐久性的专利，拉开了现代混凝上外加剂的序幕。1962年，日本的服部健一等研制成功蔡磺酸盐甲醛缩合物（茶系高效减水剂），并于1964年作为商品销售（日本花王石碱公司）；1963年，联邦德国研制成功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物；随后前苏联建工部托拉斯伏尔加河岸地区建设总局又制造出一种新超塑化剂“Anuaccah”，由含硫酸盐的丙烯酸盐废料加工而成；同时，还出现了多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。这三种减水剂对水泥具有强的分散作用，减水率高达20%-30%，并且不引气。由于其不同于普通的塑化剂，在美国被称为High-range-water-reducing agent（高效减水剂），加拿大等国称为Superplasticizer（超塑化剂）。由于其减水率高，配制高强和大流动性混凝土成为可能。日本在世界上首先应用高强混凝土，在普通工艺条件下，使用高效减水剂配制出了80-120MPa的高强混凝上；七十年代初，联邦德国首先用三聚氰胺系高效减水剂研制成功流态混凝土，使混凝土的坍落度达到18-22cm，这样的混凝土拌合物能够达到泵送要求，垂直泵送最高高度为310m。流态混凝土的应用，提高了混凝土的工作性能，方便了混凝土的施工，具有节能、省工、省力、高效的效果，更促进了新的施工工艺的产生和商品混凝土的发展。
1948年，我国华北窑业公司引进了美国沙文引气剂，命名为长城牌引气剂，并成功应用于天津新港工程。20世纪50年代，我国在工程中已经开始应用自己生产的松香热聚物和松香皂类引气剂、亚硫酸盐纸浆废液塑化剂以及氯盐类防冻剂。80年代后，在改革开放的推动下，外加剂的商品化和产业化迅速发展，各种相关的标准也逐渐健全，混凝土外加剂成为了一门新兴建材行业。随着建筑对高层、高效和环保要求的提高，混凝土生产向集中搅拌的商品混凝土发展，在我国的大城市和沿海开放城市，外加剂的使用率均在70%以上，与发达国家利用水平相差不大。但从全国范围来看，我国外加剂应用还是很落后的。据对我国外加剂产量的初步计算，目前掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的38%，商品混凝土占混凝土总量的11-12%。与国外掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的50-80%、商品混凝土占混凝土总量的60-80%相比，我国的外加剂还有较大的发展空间。在混凝土减水剂和商品混凝土飞速发展的带动下，我国已形成了混凝土外加剂的完整体系，除减水剂之外，还有泵送剂、引气剂、早强剂、防冻剂、防水剂、速凝剂、缓凝剂以及膨胀剂等。目前总的混凝土外加剂品种在500种左右。这些各具功能的外加剂，满足了各种土木工程的不同需求，为混凝土技术进步以及提高工程质量做出了巨大的贡献l
在混凝土中使用外加剂已经被公认为是提高混凝上强度、改善混凝土性能、节省生产能耗、保护环境等方面的最有效措施。
1.2 混凝土外加剂的名称及种类
1.2.1 外加剂命名
国际标准化组织SIOTC71/SC3从1980年开始讨论了混凝土外加剂的国际标准。经在挪威奥斯陆和瑞士日内瓦二次会议后，提出混凝土外加剂的定义如下：“在混凝土、砂浆、净浆拌和时或在额外增加的拌和操作中掺加等于或少于水泥重量5%，使混凝土的正常性能得以按要求改性的一种产品”。
我国按国际标准化组织所提出的混凝土外加剂定义的原则，制订并颁布了国家标准GBSO75，其定义如下：“混凝土外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质。掺量不大于水泥重量的5%（特殊情况除外）”。
按上述定义，混凝土外加剂与水泥混合材料有所区别。一般混合材料掺量均较大（远远大于5%），并且大多在生产水泥过程中掺人。为满足水泥性能的特殊要求而掺加的少量物质，如调凝剂石膏和助溶剂等，一般都不划归为混凝土外加剂的范畴。
我国的标准对不同品种的混凝土外加剂分别定义如下：
（1）普通减水剂（Water-reducing admixture）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。此类减水剂主要有：木质素磺酸盐类，轻基梭酸盐类，多元醇类。聚氧乙烯烷基醚类，腐植酸类减水剂等。
（2）高效减水剂（Super plasticizer）在混凝土坍落度基本相同的情况下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。高效减水剂主要品种有：蔡磺酸甲醛缩合物，磺化三聚氰胺水溶性树脂；多环芳轻磺酸盐缩合物;磺化煤焦油系；氨基磺酸盐系；马来酸共聚物系；聚丙烯酸盐接枝共聚物等。
（3）引气剂（Air entraining admixture）在搅拌混凝土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。引气减水剂(Air entraining and water reducing admixture）兼有引气和减水功能的外加剂。主要类型有：松香树脂类，如松香皂、松香热聚物；烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磷酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚；脂肪醇磺酸盐类，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠。
（4）缓凝剂（Set retarder）延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂（Set retarder and water reducing admixture）兼有缓凝和减水功能的外加剂。这类减水剂主要有：糖类，如糖钙、糖蜜、蔗糖、葡萄撼；经基梭酸类，如柠横酸、酒石酸、水杨酸；多元醇类，如纤维隶、纤维素醚、聚乙烯醇:无机盐类，如三聚磷酸盐、锌盐、硼酸盐；木质磺酸盐类，如木钙、木钠、木镁等，但它们往往归入普通减水剂中叙述。
（5）早强剂（Hardening accelertor）加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强减水剂（Hardening accelerator and water reducing admixture）兼有早强和减水功能的外加剂。这类减水剂主要有：氯化物类，如氯化钙、氯化钠、氯化钾；硫酸盐类，如硫酸钠、硫酸钙、硫代硫酸钠；硝酸盐类，如硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙；有机物类，如三乙醇胺、三异丙醇胺。
（6）防冻剂（Anti-freezing admixture）能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂。防冻剂是一种复合型外加剂，主要防冻成分有如下类型：氯盐类。如氯化钙、氯化钠；硝酸盐类：如硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钙、亚硝酸钙：碳酸盐类：如碳酸钙、碳酸钾;氨水类，如氢氧化铵；有机类：如尿素、有机硫化物。
（7）速凝剂（Flash setting admixture）能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂大致可分为3类；铝氧熟料、碳酸盐系，以铝酸盐与碳酸盐为主体；铝氧熟料、明矾石系，以铝氧熟料与硫酸盐为主体；水玻璃系，以水玻璃为主复合其他无机盐。
（8）泵送剂（Pumping aid）能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。泵送剂是一种复合外加剂，其主要成分为减水剂、引气剂、缓凝剂等。
（9）其他特殊要求外加剂
a、防水剂（Water repellent admixture）能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。
b、阻锈剂（Anticorrosion admixture）能抑制或减轻混凝土中钢筋或其他预埋金属锈蚀的外加剂。
c、脱模剂涂刷于混凝土模板表面，在混凝土与模板间起隔离作用，便于脱模及保护混凝土与模板表面之间的整洁。
d、养护剂涂刷于混凝土表面，形成一层不透水的薄膜，防止在露天养护过程中混凝土表面失水而影响其水化物结构和混凝土强度的发展。
1.2.2 混凝土外加剂按功能分类
混凝土外加剂按其功能主要分为以下几类:
（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂。
（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。
（3）改善混凝土耐久性能的外加剂，包括引气剂、减水剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。
（4）改善混凝土变形性能的外加剂，包括膨胀刊和最近新发展起来的减缩剂等。减缩剂是近年来新开发的混凝土外加剂，主要是以低级乙醇的氧化物为主要成分的非离子型有机物。
（5）改善混凝土其它性能的外加剂，如加气剂、着色剂、养护剂和脱模剂等。
1.2.3 混凝土外加剂按化学成分分类
（1）无机物外加剂：包括各种无机盐类、一些金属单质和少量氢氧化物等。如早强剂中的氯化钙和硫酸钠、加气剂中的铝粉、防水剂中的氢氧化钠等。
（2）有机物外加剂:这类外加剂占混凝土外加剂的绝大部分。种类极多，其中大部分属于表面活性剂的范畴，有阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂等，如减水剂中的木质素磺酸盐、蔡磺酸盐甲醛缩合物等。有一些有机外加剂本身并不具有表面活性作用，但可作为优质外加剂使用。
（3）复合外加剂:适当的无机物与有机物复合制成的外加剂，往往具有多种功能或使某项性能得到显著改善，这是“协同效应”在外加剂技术中的体现，是外加剂的发展方向之一。
