韩国鹏  王文祥

　　编者按：本文中对三种常用混凝土外加剂的作用机理进行了介绍，提出了外加剂在应用中需注意的问题，探讨了其合理使用的方式、方法，对解决外加剂在混凝土使用中的一些问题有启发。可供参考。 

　　混凝土外加剂是混凝土改性的一种重要方法和技术，在实际应用中出现了种种问题，本文结合作者在实际工作中遇到的问题，对常见的几种混凝土外加剂的作用机理和施工中的常见问题作一些简单的探讨。

　　混凝土外加剂(Concrete Additives) 是混凝土不可缺少的成分之一，使用它是使混凝土改性的一种重要方法和技术。掺适量外加剂可以改善新拌混凝土的工作性能，提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性。但由于各种原因，外加剂与胶结材料也极易产生不相适应的问题。主要表现在外加剂对混凝土性能改善不明显，混凝土坍落度损失过大或混凝土过于快凝，外加剂造成混凝土结构构件更易出现裂缝。这些问题会严重影响混凝土的质量， 给工程质量带来隐患，甚至出现工程事故，造成重大经济损失。本文重点介绍三种常用外加剂的作用机理，探讨外加剂合理的使用方法，以求在实际施工过程中解决混凝土外加剂带来的种种问题。

　　使用外加剂应注意的事项

　　外加剂对混凝土有双重作用，使用得当能发挥良好的作用，使用不当则会起反作用。我们认为存在水泥对外加剂的适应性和掺量问题。

　　1.水泥的适应性。不同减水剂品种对水泥的分散、减水、增强效应不同，对于同一种减水剂，不同水泥品种其减水增强效果也很不相同。C3A含量高的水泥以及熟料中含碱量高的水泥，加入减水剂后减水效果很差。水泥中的石膏或工业废石膏作调凝剂时会出现异常现象，C3A含量越大，凝结越快，当C3A含量大于8% 时，混凝土就会发生速凝现象，这就是水泥对外加剂的适应性。为了更好地使用外加剂，应该将选用的外加剂对所使用的水泥做流动度试验，根据试验结果决定能否使用，切勿凭主观推断，否则会导致严重的后果。

　　2.掺量问题。各种外加剂都有一个最适宜的掺量，它是根据外加剂的质量以及所使用的水泥、骨料情况而定的。掺量过小，外加剂起不到应有的作用，达不到预期效果；掺量过高，会起相反作用。所以使用前，应通过试验确定最合适的掺量。

　　3.注意事项。使用好各种外加剂，至少要做到下面几点，才能保证工程质量。

　　（1）掺量准确，在施工时要准确按设计掺量掺加外加剂。如果是液体，液体浓度要准确测定；如果是粉剂,则应均匀、准确加入，使其误差控制在±2%之内。

　　（2）掺加均匀，一定要设法使外加剂在整个拌和物中均匀分布，使其充分发挥作用，避免局部过浓产生不良后果。粉剂如与水泥一起加入，应散布开，并适当延长搅拌时间；液剂也要散布均匀，防止集中在一起。

　　（3）掺加工序不能乱，对于掺加几种外加剂的混凝土，要注意其掺加的先后顺序，有的允许运到现场后再补加。

　　（4）随着季节的不同应及时更换外加剂，不同的外加剂有不同的特性，秋季转为冬季施工时，应提前更换混凝土外加剂的品种，冬季时应使用防冻早强型外加剂，为冬季施工做好准备。

　　（5）设专人负责。为保证掺加质量，在使用外加剂时，每次都派专人负责，在操作之前，首先对这些工人们进行专门训练，认真交底掺加方法，以确保掺量准确。

         混凝土外加剂的作用机理

　　减水剂是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。减水剂是阴离子表面活性剂，它们在混凝土中起表面活性作用。其作用机理为：水泥粒子对高效减水剂的吸附以及高效减水剂对水泥的分散作用，水泥加水转变成水泥浆后形成一种絮凝状结构。当减水剂分子被浆体中的水泥粒子吸附，即在其表面形成扩散双电层，成为一个个极性分子或分子团，憎水端吸附于水泥颗粒表面而亲水端朝向水溶液，形成单分子层或多分子层的吸附膜。这就降低了水的表面张力，释放出絮凝体中被包裹的水分子。同时，出于表面活性剂的定向吸附，使水泥颗粒朝外一侧带有同种电荷，产生了相斥作用。其结果使水泥浆体形成一种不很稳定的悬浮状态；水泥颗粒表面的润滑作用，减水剂的极性亲水端朝向水溶液，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分子之间的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层水膜，阻止水泥颗粒间的直接接触，起到润滑作用。

　　引气剂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 mixture)兼有引气和减水功能的外加剂。其作用机理是：由于它的表面活性，能定向吸附在水-气界面上，而且显著降低水的表面张力，使水溶液易形成众多的新表面（即水在搅拌下易产生气泡）；同时，引气剂分子定向排列在气泡上，形成单分子吸附膜，使液膜坚固而不易破裂。在溶液中产生气泡后，由于大大扩展了两相的界面，使表面能随之增加，而对任何一个体系来说都有一个自由能自动趋于最小才能保持体系稳定的趋势。那么要产生稳定的气泡必须使气液界面的表面能尽可能低。

　　缓凝剂是延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝减水剂(Setretarding and water-reducing admixture)是兼有缓凝和减水功能的外加剂。缓凝剂作用机理：硅酸盐水泥的早期水化历程分为四个阶段，即: 初始反应期，水泥与水混合后立即发生水化反应，C3S 生成水化硅酸钙并释放出Ca(OH)2；C3A 矿物溶解于水，并迅速与己溶解的石膏反应析出钙矾石，附着在水泥粒子表面形成薄膜包裹层；休止期，由于初始反应期形成的薄膜包裹层阻碍了水泥与水的进一步水化，水泥浆的可塑性基本上保持不变；凝结期，约在水泥加水混合后6小时～ 8小时，水泥出现凝结现象。当水泥粒子表面的薄膜包裹层破裂时，则继续水化，从而出现了凝结期；硬化期，凝结期以后，进入硬化期，这时水泥的水化速度缓慢，但仍不断进行，水化物不断填充毛细孔，强度不断提高。