混凝土外加剂技术及其应用总结

混凝土外加剂技术及其应用

一、混凝土外加剂的发展简史

外加剂的使用已有 100年的历史。最早使用的有 CaCb、CaSO4 • 2H2O、CaO等，都是作为水泥的 调凝剂而使用的。再追溯到古代，动物血、糯米汤、豆腐汁也作为石灰、粘土、草木灰等效结材料中的 添加剂来改善其粘结性。

近代外加剂的使用是 30 年代在美国首先开始的。随着公路交通的发展，混凝土路面发生裂纹、酥 松等过早破坏的现象相应增多， 尤其是在严寒气候地区问题更为严重， 在研究对策中， 最初发现掺有树 脂和油类的水泥配制的混凝土性质有了变化。 开始注意到引气的作用减水效果， 即可以提高拌合物的和 易性和混凝土的抗冻性， 于是在道路工程中首先使用了引气剂。 接着又研究制造成功的以纸浆废液中木 质磺酸盐为主要成分的 “普浊里 ”减水剂。于 1937年美国颁布了历史上第一个减水剂的专利。 1954 年制

定了第一批混凝土外加剂检验标准。

随着混凝土技术的发展， 外加剂和外掺料成为配制百年耐用混凝土不可缺少的添加材料， 如各类减

水剂、缓凝剂、引气剂、阻锈剂、防水剂、泵送剂及其各类复合的外加剂等相继诞生，目前总的外加剂 品种有 500

种左右。正是由于外加剂的作用，引起了各国普遍的重视，尤其是发达国家，要求制造的 混凝土工程要美观而经久耐用，更把外加剂作为保证混凝土技术、经济效益的手段。

目前，混凝土外加剂使用最普遍的国家有日本、澳大利亚、挪威、美国。这些国家 80%以上的混凝

土中应用外加剂，且日本、澳大利亚已达 100%。其次是德国、丹麦、瑞典等国使用外加剂的混凝土也 达 50%以上。

我国正式使用混凝土外加剂是 20 世纪 50 年代，当时由前苏联专家将松香皂化物引气剂引入国内。 在天津塘沽新洪、 武汉长江大桥及佛子岭水库应用， 取得了一定的效果。 以后又使用过以亚硫酸盐法造 纸的纸浆废液、

制糖工业废蜜为原料的混凝土塑化剂，同时氯化钙、氯化钠、 三乙酸胺等也作为早强剂

使用。随后由于有些工程使用不当曾出现过工程质量问题，再加上众所周知的原因，直到 70 年代初中

国混凝土外加剂还未得到推广应用。

我国形成使用外加剂的规模， 是到 20世纪 70年代中期后， 由于国内生产建设恢复的需要， 加之国 际上也正是进入混凝土技术因使用减水剂而进入第三次飞跃时期（第一次飞跃是创造了钢筋混凝土技 术，第二次飞跃是发明了预应力混凝土技术，第三次飞跃就是高效能外加剂和高性能混凝土的问世） 。

我国出现了一个大量研究生产外加剂的高潮。 各种减水剂、 缓凝剂、 早强剂、 引气剂、 防水剂、 阻锈剂、 泵送剂、 抗冻剂及其各类复合剂等一拥而出 300 多种， 几乎国外常用的类型我国也都相继研制成功， 虽

然质量上还有一定差距。 目前我国研制的各类外加剂性能不断提高， 生产应用水平已向国际先进水平靠 拢，制定的生产应用标准也逐渐与世界先进水平接轨。

二、各类外加剂的作用和应用范围

1 ．混凝土外加剂的分类 混凝土外加剂按其材料组成、化学作用和使用目的、效果可分为以下五大类：

1）改善新拌混凝土流变性能一一减水剂、引气剂、保水剂等；

2 ）调节混凝土凝结、硬化性能 -- 缓凝剂、早强剂、速凝剂等；

3 ）调节混凝土气体含量一一引气剂、发气剂、泡沫剂、消泡剂等；

4 ）改善混凝土耐久性 引气剂、阻锈剂、抗冻剂、抗渗剂、防腐蚀剂等；

5 ）为混凝土提供特殊性能一一发气剂、泡沫剂、着色剂、膨胀剂、碱一骨料反应抑制剂等。

2。基本作用

各类外加剂都有各自的特殊功能。综合起来，外加剂可以在以下方面发挥作用：

1 ）能改善施工条件，减轻体力劳动， 并有利于机械化施工，对保证及提高工程质量有积极的作

用，能使现场条件下完成过去难以完成的要求高质量的工程， 例如可掺加高效能外加剂在工地条件下配

制C8A C100的超高强混凝土，掺加减水剂可配制远距离和高层建筑泵送的混凝土等。

2 ）能减少养护时间，或预制厂缩短蒸养时间，可以提早拆模加速模板周转，还可以提早以预应 力钢筋混凝土钢筋放张、剪筋，总之可以加快施工进度。

3 ）能提高或改善混凝土质量。许多外加剂可以提高混凝土的强度，增加耐久性、密实性，增强

抗冻性、抗渗性，改善干燥收缩及流变性能， 有些外加剂能提高钢筋的耐蚀性等， 要根据需要的性能选

用，只要掺用得当对混凝土就有利，否则会适得其反。

4 ）在采取一定措施的条件下，保证混凝土质量并还可适量地节约水泥。

各类外加剂节约水泥情况

夕卜 加 剂 类 另U 节约水泥（％）

木质素、糖蜜、胡敏酸盐类 5〜10

减水剂 萘系磺酸盐类 10〜20

树脂、聚羧酸类 15〜25

无机盐类 —

早强剂 普通复合剂 5〜10

高效复合剂 10 〜15

引气剂 松香皂类、表面活性剂 5〜8

3•应用范围

外加剂的应用范围十分广泛，在以下条件下都可以使用外加剂。

1 ）自然条件下养护的混凝土制品或构件， 掺用减水剂能改善和易性， 或提高强度，或节约水泥。

2 ）冬季现场浇注混凝土施工时，可掺用早强剂或早强型复合减水剂，在能够保温至一定温度条件

下使混凝土早期强度提高，达到抗冻临界强度。 3 ）夏季滑模施工、水坝等大体积混凝土， 以及灌注钢管拱混凝土， 可掺用缓凝剂或缓凝型复合

减水剂，以延缓混凝土凝固时间和延缓水泥放热过程，可减少收缩裂缝而保证混凝土质量。

4 ）喷射混凝土、放水堵漏工程中可掺用速凝剂、水泥快硬剂，使混凝土很快凝结、硬化。

5 ）大模板或钢筋密集的预应力混凝土工程，可使用高效减水剂以利浇筑，保证工程质量。

6 ）港工、水工或受各类酸、碱盐侵蚀的混凝土，可掺用引气剂、减水剂并掺加掺和料，或选用 相应的特种水泥、掺加防腐蚀剂等，提高混凝土和易性和耐久性。

7 ）高等级（C40〜C70）、超高等级（C70以上）混凝土，应掺用高效减水剂来配制。

8 ）大型设备基础螺栓孔灌浆、锚杆注浆、 大体积混凝土防止裂缝、 补偿混凝土收缩和地下防水

等工程，可掺用微膨胀剂。

9）预制构件根据不同生产条件和构件用途选择应用外加剂， 有的可减少蒸养时间，有的可改善

强力振捣的工艺，这些均有利于提高制品质量。

部分外加剂（仅例举引气、减水、早强等复合类 ）在不同种类混凝土中的选择使用参见下表。

部分外加剂在不同种类混凝土中的选用表

混 凝 土 种 类 减 水 剂 引气型减水剂

标准型 缓凝型 早强型 标准型 缓凝型 早强型

构件类型 大体积混凝土 V VV x V VV x

高强度混凝土

VV（在满足强度要求的前提下）

施工条件 低温施工的混凝土 V x VV V x VV

高温施工的混凝土 V VV x V VV x

特殊条件 受海水作用的混凝土 V VV

水密或气密混凝土 V VV

受冻融作用的混凝土 V VV

施工方法 水下灌注混凝土 V VV x V VV x

预应力混凝土 VV V x V x

滑模施工混凝土 VV V VV V

预填骨料灌浆混凝土 V VV x V VV x

蒸汽养生混凝土 VV V VV V

湿式喷射混凝土 V x VV V x VV

表中符号说明： W为最适宜使用；"为可使用；x为最好不用

三、常用外加剂品种、使用功能及使用范围

1 .普通减水剂（塑化剂）

1 ）主要品种：（1）木质素类减水剂；（2）糖密类减水剂；（3）胡敏酸盐类减水剂。 2）功能作用：在混凝土坍落度基本相同的条件下减水率一般为 5%- 10%起到节约水泥、改善拌 合物和易性、提高混凝土强度。

3）适用范围：适用于普通混凝土，钢筋混凝土及最低气温在 5C以上施工的混凝土工程，及泵送

和有耐久性要求的混凝土工程。

2．高效减水剂（超塑化剂）

1） 主要品种： （ 1）普通减水剂基改性类；（ 2）聚烷基芳基磺酸盐类；（ 3）三聚氰胺类；（ 4） 树脂磺酸盐类；（ 5）聚羧酸类。

2） 功能作用：在混凝土坍落度基本相同的条件下减水率一般为：普通减水剂基改性类 12%- 20%

聚烷基芳基磺酸盐、三聚氰胺、树脂磺酸盐类等 15%- 30%聚羧酸类为25%- 50%起到节约水泥、改

善拌合物和易性、提高混凝土强度。

3 ）适用范围：适用于最低气温 0C以上的混凝土施工，用于配制高强大流动度、泵送、耐久性 高的混凝土工程。

3．早强剂

1 ）主要品种：常作为混凝土早强剂的化工原料有：氯盐类（预应力及钢筋混凝土不允许使用）、 硫酸盐类、亚硝酸盐类、三乙醇胺及三乙丙醇胺等。

2） 功能作用：提高混凝土早期强度、缩短施工周期。

3） 适用范围：适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于 -5 C环境中施工的有早强或防冻 要求的混凝土工程；

4 ．复合早强剂

1 ）主要品种：利用各种钠盐与三乙醇胺或三乙丙醇胺及其它有机、无机原料复合配成的早强剂。

2） 功能作用：提高混凝土早期强度、缩短施工周期。

3） 适用范围：适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于 -5 C环境中施工的有早强或防冻 要求的混凝土工程；

5．早强减水剂

1 ）主要品种：普通型早强减水剂、高效型早强减水剂。

2） 功能作用：提高混凝土早期强度、缩短施工周期；改善拌合物流动性；节约水泥。

3） 适用范围：适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于 -5 C环境中施工的有早强、防冻 要求的混凝土工程。

6．泵送剂

1 ）主要品种：普通型泵送剂、高效型泵送剂

2） 功能作用：提高拌合物的和易性，降低泵送阻力，改善泵送性能。 3） 适用范围：适用于各类建筑物的泵送施工混凝土； 适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层

建筑的滑模施工。

7．缓凝剂

1）主要品种：常作为混凝土缓凝剂的化工原料有各种木质素的糖类、酸类和无机盐类。

2）功能作用：不明显改变混凝土其它性能情况下，使混凝土的凝结时间延长。

3 ）适用范围：适用于大体积混凝土，碾压混凝土，炎热气候条件下施工的混凝土，大面积浇注的 混凝土，避免冷缝产生的混凝土，自流平免振混凝土及其它需要延缓凝结时间的混凝土。

8．缓凝减水剂

1）主要品种：普通型缓凝减水剂、高效型缓凝减水剂

2 ）功能作用：有缓凝并有减水功能。能改善混凝土拌合物和易性，节约水泥，有缓凝作用，可 降低水泥早期水化热，防止混凝土开裂。

3）适用范围 : 适用于大体积混凝土，碾压混凝土，炎热气候条件下施工的混凝土，大面积浇 注的混凝土，避免冷缝产生的混凝土，自流平免振混凝土及其它需要延缓凝结时间的混凝土。

9 ．防冻剂

1 ）主要品种：低温早强型防冻剂、低温防冻型防冻剂。

2 ）功能作用：能使混凝土在一定的负温下硬化，提高早期强度，防止混凝土早期受冻破坏。

3 ）适用范围：适用于负温条件下施工的混凝土。

10 ．微膨胀剂

1）主要品种：硫铝酸钙类、硫酸铝——氧化钙类、氧化钙类。

2 ）功能作用：能使混凝土产生一定体积膨胀，防止混凝土开裂，提高混凝土抗渗性能，增强混 凝土的体积稳定性。

3 ）适用范围：补偿收缩混凝土、填充用膨胀混凝土、填充用膨胀砂浆。

12．防水剂

1 ）主要品种：（1）无机化合物类：如 FeCb,硅灰，膨胀剂及其盐类等；（2）有机化合物类：有 机硅表面活性剂；（ 3）混合物类：无机类混合物，有机类混合物等；（ 4）复合类：由上述各类与引气 剂、减水剂等组分复合而成。