混凝土外加剂的发展及应用技术
一、概述
混凝土外加剂是现代混凝土不可缺的组成部分之一，是混凝土改性的一种重要方法和技术。混凝土外加剂用于提高新拌混凝土的工作性，改善工艺性能，强化生产过程。同时改善和提高硬化混凝土的物理力学性能，提高建筑物或构件的质量和耐久性。此外，还可以节约水泥，降低成本，加快工程进度。一种外加剂只具备一种或某几种性能，即使应用高效能多功能复合外加剂也不一定能完全满足实际混凝土工程的技术要求。因此，必须根据混凝土使用要求，正确地选择和应用外加剂才能取得较好的技术经济效果。
混凝土外加剂的发展有60多年历史。本世纪30年代初，美国、英国、日本等已经在公路、隧道、地下工程中使用防冻剂、引气剂、塑化剂和防水剂、早期使用的外加剂主要是氯化钙、氯化钠、松香酸钠、木质素磺酸盐和硬脂酸皂等化学物质。60年代，混凝土外加剂得到较快发展。1962年，日本将萘磺酸甲醛高缩合物用于混凝土分散剂，1963年，联邦德国研制成功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物。同时出现的还有多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。由于这三种外加剂对水泥有强的分散作用，减水率高达20％～30％，而不同于普通的减水剂，当时称为高效减水剂或超塑化剂，此名称一直沿用到现在。高效减水剂的问世，是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之后，在混凝土改性上的第三次突破。
在70年代到80年代，针对高强混凝土存在的问题（抗冻性、体积稳定性等）以及流态混凝土存在的问题（如坍落度损失、泌水与离析、耐久性等），许多国家（包括我国）进行了大量基础研究，同时在应用技术方面也进行了大量的工作，并积累了实际工程应用的经验。90年代初由美国首先提出高性能混凝土HPC的新概念，其基本内容是研究和开发具有早强、高强、工作性好和耐久性好的混凝土。同时，美国、加拿大、日本、英国、法国等相继制定了研究和开发HPC的计划，并认为HPC将成为跨世纪的新材料。随着建筑向高层化、大型化的发展，HPC的应用将成为混凝土应用的主流。
我国50年代初开始使用混凝土外加剂，主要品种由松香皂类的引气剂、纸浆废液（木质素磺酸钙）塑化剂、防冻剂（以氯盐为主）等，主要用于水工、港工混凝土工程以及建筑工程冬季施工。60年代，我国外加剂的研究和应用几乎处于停顿，只有速凝剂和糖钙研制成功并通过了有关技术鉴定。进入70年代，由原建材部建筑材料科学研究院、清华大学等单位率先研制萘系和三聚氰胺系高效减水剂。此后，许多科研单位也从事高效减水剂的研究和应用。70年代到80年代初的10 年间，是我国研制高效减水剂高潮时期，萘系和三聚氰胺都研制成功并投入工业生产。进入80年代，改革开放，经济发展，推动了混凝土外加剂向产业化和商品化发展。同时制定了外加剂的国家标准和各外加剂建材行业标准，促进了外加剂推广使用，外加剂的各个品种也发展较快。80年代是我国外加剂迅速发展的时期，外加剂的应用占混凝土总量约10％。随着建筑向高层化发展，以及混凝
土生产向集中搅拌的商品混凝土发展，在我国的大城市（如北京、上海、天津、广州等）沿海开放地区，外加剂使用率在80％以上。90年代后政府出台了相关政策规定，外加剂的应用取得了进一步发展，大中城市的使用率近达100％。近几年又成功开发了高性能聚羧酸系减水剂，并已在建筑、铁路等行业很好的推广使用。
二、外加剂的品种和掺量选择
混凝土外加剂是天然或合成的化学物质，可以是单一或复合组分，品种类型很多，按其使用功能来说有减水的、有早强的、有缓凝的、有抗冻的、也有防水的等等。使用外加剂时必须根据工程对混凝土性能要求选择合适的外加剂，注意外加剂的掺量和使用方法。
1.混凝土外加剂的性能特点
混凝土外加剂是一种工业产品，对其基本性能的要求是：
1)能改善混凝土一种或某几种性能，而不产生副作用；
2)在运输和贮存中保持良好的匀质性和稳定性；
3)在早期或后期对混凝土中的钢筋及其它预埋件没有有害作用；
4)使用安全，对环境无污染。
2.混凝土外加剂的品种选择
目前建筑工程中使用的混凝土外加剂主要的是混凝土减水剂，减水剂的品种类型也很多，主要有普通减水型的质素磺酸盐系，高效减水型的萘磺酸盐系、三聚氰胺磺酸盐系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系和近几年开发的高性能减水型的聚羧酸系等，各有特点各有优势。减水剂的主要作用：
减水剂的主要作用是：
1）在不减少单位用水量的情况下，改善新拌混凝土的工作度，提高流动性；
2）在保持一定工作度下，减少用水量，提高混凝土的强度；
3）在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥；
4）改善混凝土拌合物的可泵性以及混凝土的其它物理力学性能。
混凝土外加剂的选择要根据工程设计对混凝土性能的要求而定，如强度标号、抗渗性、抗冻融性、耐久性、弹性模量等物理力学性能，以及施工工艺、施工季节(冬季或夏季施工)、浇筑的部位和体积等。另外，还要考虑实际工程提供的原材料：水泥品种和标号、砂石质量等。在此基础上选择符合使用要求的外加剂品种和牌号。
在选择外加剂时，必须采用实际工程用的原材料进行混凝土试配试验，并且掺用不同厂家生产的外加剂，根据试配结果从中确定技术经济最合适的外加剂。
试验评定外加剂的理由是：
1)检测外加剂是否符合使用要求；
2)根据施工现场条件和现场使用的材料来评定外加剂对混土性能的影响；
3)检查每批产品的匀质性和稳定性；
4)生产厂家提供的资料是否符合试配检验结果。
选择外加剂的根本原则：第一是性能符合工程使用要求；第二是经济的合理性。在某些情况下，决定外加剂在混凝土工程中使用的主