摘要：在配制混凝土时掺入少量的外加剂，能明显改善混凝土的性能并节约水泥，提高技术经济效益，因而受到国内外的普遍重视。本文介绍了几种常用的混凝土外加剂及其使用要求、生产质量规范和检验标准，旨在为混凝土外加剂的应用提供参考和借签。
关键词：混凝土外加剂；使用要求；质量规范；检验标准
1前言
混凝土外加剂是在混凝土、水泥净桨或砂浆拌合时、拌合前或额外拌合中掺入，用以改善混凝土性能的化学物质。非特殊情况，加入量一般不超过水泥质量的5％。目前，针对混凝土工程的各种特殊要求，已经研制出了许多种能满足各式各样要求的外加剂，将它们以适当方式加到混凝土中就可以达到一些预期的效果。根据这些外加剂的作用，可分为减水剂、速凝剂、缓凝剂、引气利、防水剂、粘结剂、膨胀剂、阻锈剂、消泡剂、脱模利、着色剂、防潮剂等等。
这些混凝土外加剂按其主要功能可分为四类：
(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括减水剂、引气剂和泵送剂等。
(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)改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。
(4)改善混凝土其它性能的外加剂，包括粘结剂、膨胀剂、阻锈剂、消泡剂、脱模剂、着色剂、防潮剂等等。
其中泵送剂主要以高效减水剂、缓凝剂等组成。
下面拟对几种常用的混凝土外加剂及其使用要求、生产质量规范和检验方法等内容作一介绍。
2几种常用的混凝土外加剂
2.1减水剂
2.1.1概述
减水剂是目前研究和使用最广泛的一种混凝土外加剂。减水剂掺入后在混凝土的拌和过程中被吸附在水泥颗粒上，使水泥颗粒之间由于带有相同的电荷而彼此互相排斥，从而导致了水泥颗粒的分散。由于它的分散作用，减少了水泥絮凝物的形成，而这种絮凝物会截留一部分拌和水。由于絮凝物所释放的自由水的增多，就使水泥浆的流动性增大。在混凝土中加入少量(一般占水泥质量的0.2％~1.5％)减水剂后，可以达到以下技术经济效果：
(1)在保持和易性不变的情况下，加入减水剂可使混凝土的单位用水量减少5％~25％，从而大幅度提高混凝土早期或后期强度。
(2)在保持水灰比不变的情况下，加入减水剂可使混凝土坍落度增大10~20cm，从而满足混凝土工程大模扳施工、升板施工、泵送等工艺的要求。
(3)在保持混凝土强度不变的情况下，加入减水剂可降低单位水泥用量5％~20％。
(4)可作为提供某些性能水泥混凝土的主要手段之一，在普通水泥中加入不同性能的减水剂可分别制得高强混凝土、超高强混凝土、缓凝高强混凝土、早强混凝土、超早强混凝土等，这种方法比研制和使用特种水泥更为经济、简便和灵活。
2.1.2分类
由于减水剂有以上好的技术经济效果，国内外早已开始在混凝土工程中大量使用。目前，减水剂的品种很多，按化学成分减水剂可分为如下六类：
(1)木质素磺酸盐及其衍生物类；
(2)高级多元醇磺酸盐类；
(3)含氧有机酸类；
(4)烷芳基磺酸盐类；
(5)聚氧乙烯烷基醚类；
(6)多元醇复合物类。
另外，按照减水剂的不同减水效果，可分为如下五类：
(1)普通减水剂：在混凝土坍落度基本相同的条件下，具有一般减水增强作用的外加剂，以木质素磺酸盐减水剂为其代表。适用于各种现浇及预制(不经蒸氧工艺)混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、中低强度混凝土，也适用于大模板施工、滑模施工及日最低气温+5℃以上混凝土施工，通常多用于大体积混凝土、热天施工混凝土、泵送混凝土、有轻度缓凝要求的混凝土。
(2)高效减水剂：在混凝土坍落度基本相同的条件下，具有大幅度减水增强作用的外加剂，其性能较普通减水剂有明显提高，因而也称为超塑化剂，如聚烷基芳基磺酸盐减水剂(NS)。适用于各类工业与民用建筑、水利、交通、港口、市政等工程建设中的预制和现浇钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土工程，也适用于高强、超高强、中等强度混凝土，早强、浅度抗冻、大流动混凝土以及蒸养工艺的预制混凝土构件，还可用作各类复合性外加剂的减水成分。
(3)早强减水剂：兼有提高早强和减水功能的外加剂，如NC、ESJ等复合减水剂。适用于蒸氧混凝土及常温、低温和负温(最低温度不低于－5℃)条件下施工的有早强或防冻要求的混凝土工程。
(4)缓凝减水剂：兼有缓凝和减水作用的外加剂，如：糖蜜、低聚糖等多元醇系减水剂。适用于大体积混凝土、日最低气温+5℃以上混凝土或夏季和炎热地区的混凝土、预拌混凝土、泵送混凝土以及滑模施工，常用于隧洞衬砌、桥面混凝土工程等大面积混凝土施工中为减少施工缝而采用。
(5)引气减水剂：兼有引气和减水作用的外加剂，包括普通型的木质素磺酸盐、腐植酸系、多元醇复合物减水剂及高效型的甲基萘磺酸盐缩合物、聚烷基芳基磺酸盐缩合物、聚羧酸系减水剂。在防冻混凝土、冬季施工混凝土、抗冻融混凝土、预拌混凝土、滑模施工混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土合轻质混凝土中，引气减水剂是不可减少的组分。
2.1.3使用技术要求
(1)使用减水剂时混凝土的用水量须按照所要求的减水率准确控制。
(2)减水剂掺量应准确，称量误差一般应在规定计量的士5%范围内。
(3)减水剂宜在混凝土开始加水搅拌后l~2min掺入。不论何种掺法，如果减水剂为液体，应与混凝土一起搅拌超过lmin；如果减水剂为固体，应与混凝土一起搅拌超过1.5min。
(4)使用引气型减水剂时，混凝土成型后要加强振捣除气，以保证高密实度。
(5)掺有减水剂的混凝土自搅拌机出机到入模成型其间隔时间不宜超过1h。
(6)掺用减水剂可应用普通混凝土配合比设计方法。但当使用减水剂目的在于节约水泥时，应注意将节约的水泥量以同体积的砂石量(按原配合比的砂率)补足。
2.2缓凝剂
2.2.1概述
缓凝剂也是一种较普遍采用的水泥外加剂。缓凝剂是减缓水泥水化速度，从而延长混凝土的凝结时间，并且不降低混凝土最终强度的外加剂。它可以用来延缓混凝土凝结时间，使新拌混凝土能在较长时间内保持其塑性，以利于浇灌成型提高施工质量，或降低水化热。它在夏季混凝土施工、大体积混凝土施工中对延缓混凝土的凝结，延长可捣实混凝土的时间，推迟水泥水化放热过程，减少温度应力所引起的裂缝等方面均起着重要的作用。同时，当凝结阶段的作用完成以后，混凝土的水化反应仍在以正常速度有时甚至加速进行，因而在适宜掺量范围内不影响后期强度。多数缓凝剂有分散作用，可增大混凝土的流动性。在流态混凝土中，缓凝剂与高效减水剂复合使用可以减少坍落度损失。混凝土中掺加缓凝剂，同时也能达到节省水泥用量的目的。一些缓凝剂，如柠檬酸等，使混凝土的耐久性提高，减少混凝土的收缩；羟基羧酸类缓凝剂可使混凝土的含气量降低。
2.2.2分类
根据缓凝剂的化学成分大体可分为如下四类：
(1)羟基羧酸类：酒石酸、乳酸、柠檬酸、水杨酸、醋酸、酒石酸钠、酒石酸钠钾。
(2)无机盐类：各种磷酸盐(如磷酸三钠和聚磷酸三钠等)、磷酸、硼酸盐、锌盐、氟硅酸盐、亚硫酸钠、硫酸亚铁等。
(3)含糖碳水化合物：蔗糖、葡萄糖、糖蜜、己糖酸钙、葡萄糖酸钙、庚糖化合物、羧甲基纤维素钠等。
(4)木质素磺酸盐：木质素磺酸钠、木质素磺酸镁、木质素磺酸钙等。
上述木质素磺酸盐因有较强减水增强作用而缓凝性能较温和，故一般列入普通减水剂；含糖碳水化合物对混凝土兼有良好的减水增强作用，也可归入缓凝型咸水剂。
2.2.3使用技术要求
使用缓凝剂时，应注意以下事项：
(1)要根据混凝土的凝结时间、强度要求等来确定缓凝剂的品种及掺量。一般而言，糖类缓凝剂的掺量为水泥质量的0.1%~0.5%；羟基羧酸及其盐类缓凝剂的掺量为水泥质量的0.003%~0.1%；锌盐及硼酸盐类缓凝剂的掺量为水泥质量的0.1%~0.2%。
(2)缓凝剂对气温有较大的敏感性，因此其掺量应根据气温的变化进行适当的调整。
(3)缓凝剂一般需配成适当浓度的水溶液后再使用。
(4)对加入缓凝剂的混凝土进行养护时，需适当延迟开始浇水养护的时间。
(5)掺加缓凝剂混凝土的浇灌、振捣及养护与空白混凝土相同。
2.3引气剂
引气剂又称加气剂，是一种憎水性表面活性剂，溶于水后加入混凝土拌和物内，在搅拌过程中能产生大量微小气泡。气泡尺寸一般在50~125µm之间，分散均匀，并且由于表面活性剂定向吸附在气泡表面，使液膜较为坚固而不易破灭。气泡的存在，能减少砂粒间的接触，不但提高了拌和物的流动性，而且也能改善稳定性，减少泌水。同时，由于混凝土中毛细管通道被气泡所隔绝，阻碍了水分的迁移，又因为变形能力增大，故能明显通过抗渗、抗冻、抗裂以及抗冲击方面的能力。因此，引气剂的使用，通常可作为提高混凝土耐久性的有效措施，对于水泥用量少的贫混凝土效果尤为显著。
不过，在相同水灰比的条件下，大量微小气泡的产生，要使混凝土强度略为降低。一般，含气量每增加1%，强度约降低3~5%。但是，由于和易性改善，用水量及水灰比可以降低，特别是对于贫混凝土的强度将得到补偿其有余。
目前，国内应用较多的引气剂有：松香热聚物、松香皂和烷基苯磺酸钠等，此外还有脂肪醇硫酸钠及烷基磺酸钠等。引气剂的掺量极微，一般为水泥质量的(0.5~1.5)／10000。也可与减水剂、速凝剂等复合使用，以取得较好效果。
3使用中需注意的几个问题
3.1避免假冒产品
在购买外加剂时，要严把质量关，许多施工单位在使用外加刊后，反映不见效，不仅浪费财力，又拖延了工期。
3.2复合使用
一般外加剂使用时采用多种外加剂复合使用的方法，效果较好，要根据实际，合理选择。
3.3严格规范
使用外加剂时，一定要严格按产品说明书执行其使用规范与标准，严格控制掺量，多掺、少掺都会直接影响其质量。一般产品说明都详细介绍了其产品的使用量及使用方法，不同厂家都不尽相同，使用中应按其产品说明使用。
3.4做水泥适应性试验
在使用外加剂时要慎重，要求在施工使用外加剂前，要有专业人员对使用外加剂做科学论证，并做水泥适应性试验，必须达到工程施工工艺要求。
3.5掺外加剂混凝土施工注意事项
外加剂以溶液掺加时必须彻底溶解，在搅拌情况下徐徐将外加剂掺入水中，不宜将水加放到减水剂中，谨防溶解不彻底而造成超掺量。外加剂使用前必须检查包装、产品说明书及实物，复验外加剂品种与混凝土配合比通知单是否相符。外加剂计量可用质量法，也可用体积法，允许偏差为外加剂掺量的±2％，计量设备必须准确、可靠，并经常保持良好的工作状态。粉状外加剂宜用体积法计量，用质量法计量时要注意含水量的变化；液态外加剂可用体积法也可用质量法计量，其溶液浓度必须经常检验。掺外加剂的混凝土(或砂浆)宜用机械搅拌，搅拌时间应延长30s，以保证拌和均匀。
外加剂的掺加方法有先掺法：粉状减水剂先与水泥混合，然后加放搅拌；同掺法：将减水剂预先溶解成一定浓度的溶液，然后在搅拌时间水一起掺加；滞水法：搅拌过程中减水剂滞后于水1min~3min加入；后掺法：减水剂不是在搅拌站搅拌时加入，而是在运输途中或施工现场分几次或一次加入，再经二次或多次搅拌。
掺加外加剂要严格控制用水量。用水量对掺高效减水剂的混凝土拌和物和易性的影响比普通混凝土大。用水量过小时减水剂的塑化作用不明显；用水量过大时，拌和物会成为“稀汤”，粘浆性较差，容易泌水。混凝土在运输过程中应保持其匀质性，不离析，不漏浆，运至浇筑地点具有规定的坍落度。当有离析时，必须进行二次搅拌。
掺外加剂混凝土的振捣方法了不掺外加剂的混凝土相同。掺外加剂混凝土的振捣时间要适宜。时间短不密实，太长了又会引起分层离析。掺外加剂的混凝土成型后应加以覆盖和浇水。一般需在混凝土浇筑完毕后12h内对混凝土覆盖和浇水；对于硬性混凝土，若在高温和刮风季节成型后需在2h内加以覆盖。浇水养护时间不得少于7天；对大体积混凝土或有抗冻要求的混凝土不得小于14天；平均气温低于5℃不得浇水，须用保温材料覆盖。
4外加剂的质量规范及检验标准
外加剂生产厂应保证出厂的任何一种外加剂对人体接触均应无害，并具有较好化学稳定性。出厂的外加剂应附有产品质量检验及使用说明书。包装上应标明外加剂的名称、规格、型号及净重。并采取措施严防在运输、储存时变质。
产品质量检验中，根据外加剂的品种可选测下列项目：形态；密度；pH值；减水剂有效含量；硫酸盐含量；水不溶物含量；固体含量；表面张力；减水率；泌水率比；含气量；初凝时间之差；终凝时间之差；3天抗压强度比；7天抗压强度比；28天抗压强度比；90天抗压强度比；90天收缩率比；氯化物含量。氯化物含量较大程度上决定了外加剂对钢筋锈蚀程度。任何一种外加剂在推荐的加入量下，不应引起钢筋(包括高强钢丝)或预埋钢筋锈蚀。
混凝土外加剂中的减水剂、早强剂、缓凝剂和引气剂的匀质性指标须符合表1所示。外加剂出厂检验项目须按表2进行。
检验须按建筑材料标准规范来进行。标准包括：GB8075—87《混凝土外加剂》；GBJ119—88《混凝土外加剂应用技术规范》；JGJ66—84《混凝土减水剂质量标准和试验方法》；GBJ80—85《普通混凝土拌合物性能试验方法》；GBJ81—85《普通混凝土力学性能试验方法》；GBJ82—85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》。
试验中的一般规定有：
(1)试验用材料
①水泥应采用由硅酸盐水泥熟料与二水石膏共同粉磨而成的标号大于(含)52.5的硅酸盐水泥(即基准水泥)，且需符合下列品质指标：铝酸三钙(C3A)含量为6％~8％；硅酸三钙(C3S)含量为50％~55％；游离氧化钙(F—CaO)含量不得超过1.2％；碱(Na2O十0.658K2O)含量不得超过1.0％；水泥比表面积为3200土200cm2／g。
如果无基准水泥，允许采用C3A含量为6％~8％，碱含量不大于1％的熟料和二水石膏、矿渣共同磨制的标号大于(含)52.5普通硅酸盐水泥。但仲裁时需用基准水泥。
②砂应符合JGJ52—92《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》要求的细度模数为2.6~2.9，粒径小于5mm的中砂。
③石子应采用符合JGJ53—92《普通混凝土用的卵石和碎石的质量标准及检验方法》要求、粒径为5~20mm(圆孔筛)，采用二级级配，其中5~10mm占40％，10~20mm占60％。如有争议，以卵石试验结果为准。
④水应符合JGJ68—96《混凝土拌合用水标准》的要求。
⑤外加剂
(2)配合比
基准混凝土配合比按JBJ55—81《普通混凝土配合比设计技术规定》进行设计。掺非引气型外加剂的混凝土和基准混凝土的水泥、砂、石的比例不变。配合比设计应符合以下规定：
①水泥用量采用卵石时为310士5kg／m2，采用碎石时为530士5kg／m2。
②砂率基准混凝土和掺外加剂混凝土的砂率均为36％~40％。但掺引气减水剂和引气剂的混凝土砂率应比基准混凝土低1％~3％。
③外加剂掺量按生产厂推荐掺量的下限值。
④用水量应使混凝土坍落度达到60±10mm。
(3)混凝土搅拌
采用60L自落式混凝土搅拌机，全部材料及外加剂一次投入，拌合量应不小于15L，不大于45L；搅拌3min，出料后在铁板上用人工翻拌2~3次再行试验。
各种混凝土材料及试验环境温度保持在20±3℃。
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