１ 常用外加劑有哪些？

外加劑是一類化學品，當它們在混凝土臨拌前或攪拌時加入，能顯著改變其硬化前后的性能。外加劑摻量不大，通常為水泥用量的5％以內。近些年來，外加劑的用量顯著增大，如我國目前大約有30％的混凝土摻用外加劑，在北美、歐洲、日本和澳大利亞等工業國家里，這個比例還要高得多。因此，外加劑已成為混凝土中的一個必要組分。

一、減水劑

減水劑也稱塑化劑，它可以增大新拌水泥漿或混凝土拌合物的流動性，或者配制出用水量減小（水灰比降低）而流動性不變的混凝土，因此獲得提高強度或節約水泥的效果。

當水泥與水拌合后，水泥顆粒并沒有均勻地懸浮在水中，而是聚集成一個個膠束沉積下來，稱為絮凝。膠束內包裹著不少的水分，影響了漿體的流動性。為了使混凝土拌合物能夠正常地澆筑和成型密實，在攪拌時不得不多增加用水量，而這并非為水泥水化所必需，多余的水分顯然給硬化后的混凝土帶來各種不利的影響。當減水劑加入時，由于它的分子能夠吸附在水泥顆粒或早期水化產物的表面，使它們帶上了相同的電荷，產生一均勻的負電位（大小為幾毫伏），水泥顆粒因此彼此相互排斥離開，絮凝的膠束被打散，釋放出原來包裹的水分，如圖１所示。游離的水分潤滑作用良好，使水泥漿或混凝土拌合物的流動性增大。

圖１　減水劑的分散作用圖解

（ａ） 沒有加減水劑時，水泥聚集成膠束；

（ｂ）加減水劑后水泥分散開來

另一個重要影響是被吸附的減水劑分子層對水泥和水之間所起的屏蔽作用，延長了它水化過程的潛伏期，從而延緩了Ｃ₃Ｓ初期的水化速率。因此，減水劑也可以作為一種延緩凝結與初期強度發展的外加劑，這種作用帶來的好處下面還要討論。減水劑分為兩類：

（一）普通減水劑

減水率小于10％，主要成分為木質磺酸鹽及其衍生物、羥基羧酸及其衍生物或多元醇等。

（二）高效減水劑

也稱超塑化劑，減水率大于12％，有的高達30％以上，主要品種為β－萘磺酸甲醛高縮合物、磺化三聚氰胺甲醛縮合物和聚羧酸鹽等。

高效減水劑與普通減水劑的作用機理近似，但減水作用要顯著得多，這是由于其長鏈大分子對水泥的分散作用更為強烈。高效減水劑的應用，成為混凝土技術發展過程一個重要的里程碑，應用它可以配制出流動性滿足施工需要、強度很高的高強混凝土，可以自行流動成型密實的自密實混凝土，以及配制充分滿足不同工程特定性能需要和勻質性良好的高性能混凝土等。

二、早強劑

早強劑可以促進水泥的水化與硬化、加速混凝土早期的強度發展，因而適用于低氣溫條件下混凝土澆筑后及早拆模和縮短養護期的需要。

常用的早強劑有氯化鈣或氯化鈉、硫酸鈉、三乙醇胺等。由于氯鹽來源廣泛且非常有效，一直很流行。它加速初凝，也加速終凝。試驗表明：摻有水泥用量２％氯化鈣，早期強度可以大幅其親水基度地提高，但提高的程度隨時間減小，其長期強度與不摻者接近。氯化鈣早強作用的機理還不十分清楚，似乎氯化鈣也參與Ｃ₃Ａ和石膏的水化反應，并作為Ｃ₃Ｓ和Ｃ₂Ｓ水化的催化劑。已經證實：Ｃ—Ｓ—Ｈ產物由于氯化鈣的存在形成的凝膠比表面積進一步加大，這會增大收縮與徐變。由于氯離子的存在，一個重要問題是它使混凝土中的鋼材易于銹蝕，因此已限制用于鋼筋混凝土和預應力混凝土，以后開發的一系列無氯早強劑，例如甲酸鈣、亞硝酸鈣等，其作用與氯化鈣相近。

硫酸鈉也是國內常用早強劑品種之一，實踐證明：它對于改善摻有礦物摻合料的混凝土早期強度發展有明顯效果，但是對純硅酸鹽水泥混凝土幾乎沒有早強作用，而對其后期強度則有副作用。它的另一個缺點是溶解度在低溫時迅速下降，且易于結晶而影響使用。三乙醇胺是一種有機早強劑，添加少量的三乙醇胺可以有效地促進Ｃ₃Ａ的水化和鈣礬石生成。不過，它同時會延緩Ｃ₃Ｓ的水化，所以通常與其他早強劑復合使用。

早強劑和減水劑復合使用的效果，要明顯優于其單一使用的效果，這是現在市場上常見有早強減水劑的原因。

三、緩凝劑

緩凝劑能延緩水泥水化，因此延長了拌合物的凝結時間和早期強度發展，其作用在于：

（１）抵消熱天由于高溫的促凝作用，以便混凝土拌合物保持較長的可澆筑時間，尤其是需要長距離運輸的情況下更有必要。

（２）大塊混凝土的澆筑可能要延續若干小時，需要讓先澆筑的混凝土不會過快凝固，造成冷縫與斷層，使混凝土構件的整體性良好、強度發展均勻。

圖２　緩凝劑對水泥漿凝結時間的影響

圖２表明緩凝劑對水泥漿凝結時間的影響。葡萄糖和檸檬酸都是很有效的緩凝劑，但延緩程度不好控制；木質磺酸鹽通常含一定量的糖，效果較好。普通塑化劑，例如木質磺酸鹽與羥基羧酸的緩凝作用，大多數商品緩凝劑都以這些化合物為基本組分，因此也都有一定的塑化效果，因此也稱為緩凝減水劑。溫度、配合比、水泥細度與組成，以及外加劑的添加時間，對緩凝結效果都有一定影響，因此很難得出一些有規律性的結論。

四、引氣劑

引氣劑是一些有機的表面活性劑，例如松香皂化物等，能減小拌合水的表面張力。因為其長鏈分子的一端是親水性基團，另一端則是憎水性基團。這些分子徑向排列在氣泡表面，團朝向水，而憎水基團朝向空氣，從而使氣泡得到穩定。將引氣劑加在拌合用水里，能使混凝土攪拌時引進一定量空氣（通常控制在占混凝土體積的4％～8％），形成大量微小的球形氣泡，泡徑一般小于0.1ｍｍ，在混凝土澆筑、搗實、凝結與硬化過程能保持穩定。人為的引氣作用與混凝土攪拌時夾帶進的空氣，因搗實時沒有排出，硬化后形成一些無規則形狀大小氣孔（通常占混凝土體積的0.5％～2.0％）的現象是大不相同的。

引氣作用，能夠改善混凝土抵抗凍融循環作用的能力。除含氣量外，另一重要參數是間距系數。該系數為從漿體內任一點到氣孔邊緣的平均最大距離，應不超過0.2ｍｍ。引氣還會產生以下兩方面重要影響：

（１）由于氣泡類似滾珠的潤滑作用，有利于拌合物的流動性和粘聚性。因此在混凝土泵送時，常采用引氣劑與其他外加劑復合以改善泵送性能，減小泵的工作壓力。

（２）孔隙率增大會引起混凝土抗壓強度下降，大約含氣量每增加1％孔隙率要損失3％～5％，但是由于工作度得到改善，可以通過降低水灰比并維持原工作度，使強度不降低或部分補償。

引氣劑對水泥水化沒有什么影響，所以除了物理上引進氣泡的作用外，混凝土其他性能沒有變化。許多減水劑，包括高效減水劑，都不同程度地引氣，因此也稱為引氣減水劑或引氣型高效減水劑。但是其提高混凝土抗凍融循環能力的效果，需要通過試驗確定。