刘 玮
清涧县交通工程质量技术服务站，陕西 榆林 718399
摘 要：外加剂的科学使用对于混凝土性能的提升具有重要的意义。选取经常使用的5类外加剂，分析了其特性、发展状况及应用特点，以期为特殊环境下混凝土外加剂的应用提供指导。
关键词：水泥混凝土；外加剂
引言
近年来随着混凝土在大型工程中的广泛应用，新拌混凝土和易性，混凝土的高强度和高耐久性已经变为混凝土发展的必然潮流[1]。而在一些特殊环境下，如大体积混凝土中对水化热提出了严格要求，隧道二衬混凝土中，其泵送性要求很高[2]。随着我国综合国力的增强，各类工程建设任务很重，各种矿物掺合料和外加剂在现代混凝土配制技术中得到推广，另外，各专家学者开始重视高性能混凝土及外加剂的研究，这不仅推动了混凝土技术的高速发展，而且使与混凝土外加剂有关的行业进入到发展黄金期。目前，外加剂在我国发展迅速，总体趋势表现为品种多、质量好、用量小[3]。混凝土中外加剂的使用不仅可以解决施工中遇到的大量技术难题，而且还可以降低生产费用，但当对它选择或使用不当时，也会带来一系列的技术问题。
1 外加剂分类、性能及作用
1.1减水剂
减水剂，又称塑化剂，可以降低混凝土在拌和过程中的需水量，是目前应用最广泛的混凝土外加剂[4]。减水剂按其化学成分可分为：萘系减水剂、聚羧酸系减水剂、复合减水剂等；按减水率大小可分为普通型减水剂、高效减水剂和高性能减水剂；按其对混凝土凝结时间及强度发展的影响，可分为标准型、缓凝型及早强型。萘系减水剂为第一代的减水剂，应用广泛，但其掺量较大，低温下会结晶析出。磺酸盐系减水剂具有掺量小，提高后期强度的作用，但其本身具有一定的缓凝及引气作用，混凝土早期强度低。聚羧酸系减水剂为新一代的高效型减水剂，具有掺量小，减水率高，与水泥适应性好等特点[4]。
减水剂也是一种表面活性剂，主要具有吸附、分散、润滑及润湿的作用 。例如，添加减水剂后，水泥颗粒的表面带相同的电荷，在电性斥力的作用下使水泥和水系统处于一个相对稳定的悬浮状态。此外，絮凝状的结构会在电斥力的作用下发生分散，将体系中积累的游离水释放出来，达到减水效果。
减水剂对塑性混凝土及硬化混凝土均有影响。在新拌混凝土中，可改善混凝土的工作性且不会对强度产生影响，即提高搅拌和易性，减少泌水，延缓水泥水化热峰值的出现，延缓其凝结硬化时间 。在硬化的混凝土中，在水泥用量和坍落度等参数相同时，掺加一定量的减水剂会使水灰比降低，且有利于提高混凝土的强度。同时，对于混凝土耐久性、抗碳化性能等均具有提升作用。
1.2引气剂
在拌制混凝土时，伴随引气剂的加入能引入大量分布均匀、稳定、封闭的微气泡，改善混凝土的和易性，还可以提升混凝土的抗冻及耐久性 。大量引入的微小封闭气泡具有提升和隔离水泥颗粒和骨料的作用，起到分散和润湿的双重作用，从而有助于混凝土的性能改善。引气剂在工程中应用广泛并且种类繁多，按化学组成可以划分为松香型引气剂、合成阴离子表面活性剂类引气剂、木质素磺酸盐类引气剂、石油磺酸盐类引气剂、蛋白质盐类引气剂、脂肪酸和树脂酸及其盐类引气剂、合成非离子型表面活性引气剂等。
松香类引气剂有一定的减水作用，可以改善混凝土的工作性，但加入后混凝土强度有所降低，尤其以早期强度为甚[5]；合成阴离子表面活性剂类引气剂主要有烷基磺酸钠、烷基硫酸钠等，易溶于水形成半透明溶液，对碱、弱酸和硬水都很稳定，具有发泡、分散等功能。其他类型的引气剂都存在引入气泡性能差、制备困难、使用数量小等问题。因此减水剂和引气剂的制备需要朝着复合型及高性能的方向发展。
1.3缓凝剂
如果施工的跨度较长或所处的环境温度比较高，混凝土可能会过早凝固，造成塑性损失，这也会对混凝土的浇筑质量产生很大影响。
因此，需要通过掺入缓凝剂延迟混凝土的硬化速度，改善混凝土和易性，减小混凝土拌和物坍落度经时损失，延缓水泥水化时间。此外，由于一些因素会造成施工进度放慢，也可能会出现质量问题，这时必须添加缓剂，防止裂缝。缓凝剂的分类大致可以分为以下几个大类：无机缓凝剂：磷酸盐、锌盐、硫酸铁、硫酸铜、硼酸盐等；有机缓凝剂：羟基羧酸及其盐，多元醇及其衍生物，糖类及碳水化合物等。
缓凝剂的使用需要按照使用目标进行优选，重点是控制混凝土坍落度经时损失，使混凝土在较长时间内能保持塑性。从目前研究来看，外界温度会对缓凝剂的缓凝效果产生影响，造成混凝土性能波动。因此，缓凝剂在使用时应辅以其他外加剂，防止出现混凝土长时间不凝结或低于设计强度等工程事故，以稳定其缓凝效果。
1.4早强剂
早强剂能够提高混凝土的早期强度，而对其后期强度没有明显影响。早强剂的种类也很多，按其化学组成，可分为无机、有机和复合型。该型外加剂常用于以下情景：（1）需要加快混凝土早期强度的发展的工程；（2）冬季施工工程或施工环境温度极低；（3）快速抢修项目。但混凝土强度加速程度受早期强剂的种类和用量影响很大。此外，还会受到所处环境温度、养护制度及水泥类型的影响。无机型早强剂是当前使用量最大的早强剂。常用品种主要有氯化钙和硫代硫酸钠盐。有机早强剂中以三乙醇胺应用较多，复合早强剂是早强剂未来发展的方向之一，可取得比单一组分更好的早强效果和一定的后期强度。
2 外加剂发展方向
（1）绿色生态。随着对外加剂的使用和需求的不断提升，对环境产生污染、危害人体的外加剂逐渐被退出市场潮流。在确保外加剂质量的大背景下，开发环保型、节能型外加剂已逐渐变成外加剂发展的风向标。一方面，要充分使用合适的工业等固体废料制备外加剂，减少水泥使用量，降低混凝土造价，从而减少混凝土工程的成本，达到节能的目的。从另一方面考虑，要注意原材料的选择、生产工艺和应用流程中是否会影响人体的健康、是否造成环境的危害等，切实以零危害、零污染及绿色生态为出发点。
(2)功能化。开发具有多功能的外加剂的好处是要在满足混凝土一些宏观性能的同时，还能符合混凝土的施工生产的工艺要求，大幅度的提高混凝土工程的经济效益，同时还要使其适应在不同类型的混凝土中。比如：某些工程不仅要求做到早强，对于混凝土的坍落度以及长期性能也有很高的要求。这就要求使用多功能类外加剂对混凝土的性能进行改善，从而满足实体工程对混凝土材料的要求。
（3）多元交叉。针对目前外加剂在使用过程中出现的各种不足与问题，如，无机外加剂效率相对较低、有害的金属离子进入混凝土较多、混凝土的坍落度损失大、外加剂的母材获取难题。需要在多学科发展的理念指导下，注重生产加工设备的改造更新，生产自动化的提升，改进和完善试验和检测设备及方法。同时加大新品种的发展，下降成本，多利用可再生资源，从而实现外加剂从无机外加剂向有机、复合型进行转变提升发展。
3 结语
普通混凝土目前正朝着高强度混凝土、高性能混凝土、环保型混凝土转变，外加剂作为改性关键材料，在工程建设中在工程建设中是不可缺少的。外加剂已经成为混凝土的第5种核心材料。混凝土外加剂的开发应用也在某种程度上影响着实体工程的质量和安全，是工程建设顺利开展的重要法宝。
参考文献:
[1] 王伟. 混凝土外加剂种类及作用综述[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2018, 14(4): 61-62.
[2] 董方园,郑山锁,宋明辰,等. 高性能混凝土研究进展Ⅰ:原材料和配合比设计方法[J]. 材料导报, 2018, 32(1): 159-166.
[3] 姜梅芬,吕宪俊. 混凝土早强剂的研究与应用进展[J]. 硅酸盐通报, 2014, 33(10): 2527-2533.
[4] 缪昌文,冉千平,洪锦祥,等. 聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势[J]. 中国材料进展, 2009, 28(11): 36-45.
[5] 李永德,陈荣军,李祟智. 高性能减水剂的研究现状与发展方向[J]. 混凝土, 2002, 15(9): 10-13.
,许金余,等. 混凝土防冻剂的研究进展[J]. 材料导报, 2015, 29(13): 102-107.