高性能混凝土外加剂的研究与应用

高性能混凝土外加剂的研究与应用

刘东京

南京江宁经济技术开发集团有限公司 江苏 南京 210000

摘要：高性能混凝土的应用已经成为工程建设领域的重要趋势。混凝土外加剂是一类能够改善混凝土性能的化学添加剂，通过引入外加剂，可以调节混凝土的流动性、强度、耐久性等关键性能指标。近年来，混凝土外加剂的不断更新迭代，促使混凝土的各项性能得到全方位发展，以适应各种不同的工程需要。本文对混凝土外加剂对混凝土性能的影响进行了分析和总结，并探讨了外加剂在混凝土工程中的应用前景。

关键词：混凝土外加剂；性能；强度；质量

前言：

随着建设行业的发展，混凝土性能要求不断提升，在这一过程中，外加剂作为改善混凝土性能的关键性材料，其生产应用工艺不断改进，为混凝土材料的可持续发展提供了技术保障。外加剂作为混凝土主要性能优化剂，其可持续化发展是实现混凝土材料生产和应用技术的关键，必须贯彻于新型混凝土材料及其施工技术的研发工作中。对此，建筑单位应该从多个层面入手落实外加剂的具体应用，需要严格控制外加剂的掺量、使用方法以及适应性等方面因素，实现对外加剂的科学合理应用，以便为建造高质量的建筑工程项目奠定良好的基础。
1、外加剂的作用机理

混凝土是一种混合型建筑材料，主要是由水泥、外加剂、集料和矿物掺合料所组成。混凝土材料的应用需全面贯彻落实可持续化发展理念，在对其资源利用效率的过程中，实现生产工艺绿色发展，采用高强混凝土，提升混凝土耐久性，外加剂应用可以为混凝土可持续化发展措施实施提供技术保障。在混凝土施工过程中，外加剂是必不可少的，并且是使用频率较高的一种材料，外加剂的应用能够提高混凝土的施工质量和施工效率。混凝土主要是由水泥、集料、外加剂、矿物掺合料等多种物质混合组成，在施工阶段应选择合适的原材料，结合建筑抗性要求进行配比，进而完成满足工程施工要求的混凝土工程建设。混凝土外加剂是在混凝土拌制过程中，为改善和调节混凝土性能而添加的物质。这些外加剂的应用在工程中越来越受到重视，因为它们可以显著改善混凝土的各种性能，如改善其拌和物流变性能、调节凝结时间、硬化性能等，通过添加外加剂能够降低水泥浆体当中的孔隙率和毛细管半径，通过添加外加剂能够减少水分子在混凝土当中所占比例。

混凝土是土木工程建设原材料，建筑大部分都是由混凝土所组成，所以，混凝土施工技术优化，新型混凝土材料研发，生产工艺的优化，对建设项目发展有着重要意义，是保障工程建设质量的举措。外加剂是混凝土性能的决定性原料，不同外加剂有不同的功效，比如说减水剂具有颗粒分散作用和塑化胶凝物质的功能，缓释剂能够延迟混凝土的水化反应，让混凝土凝结时间变长，并在凝结后保持高度塑性。此外，混凝土施工过程中会使用到大量的水泥以及砂石等材料，在这些材料当中含有大量的孔隙和裂隙。如果不对这些孔隙和裂隙进行处理，就会导致混凝土密实度降低，通过添加外加剂能够改善混凝土的密实度，增加其抗渗透和抗冻融性能。一些聚合物改性剂和纤维素纤维等外加剂能够增强混凝土的韧性和延性，提高抗拉强度和抗裂性能。这些外加剂通过改善混凝土内部结构，增加胶凝体的连通性和分散性，从而提高混凝土的强度和耐久性。通过添加外加剂，可以调节混凝土中水泥的化学成分，减少碱骨料反应的发生，提高混凝土的抗碱骨料反应性能，减少裂缝的生成，提高混凝土的自愈性能，延长其使用寿命。在混凝土材料的可持续发展中，混凝土外加剂的研发及合理应用，对于可持续发展目标的实现，具有不可替代的作用。

2、混凝土外加剂的常见类型

2.1减水剂

减水剂是一种常见的混凝土外加剂，可以降低混凝土的水灰比，从而改善混凝土的流动性。减水剂能够改善混凝土的分散性，降低水泥颗粒之间的粘聚力，从而使混凝土更加均匀和稳定。减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。减水剂能够改善混凝土的分散性，降低水泥颗粒之间的粘聚力，从而使混凝土更加均匀和稳定，使其更易于施工和浇注。例如，在混凝土中添加适当的减水剂，可改善坍落度，同时改善其搅拌时的流变特性。减水剂的作用机制主要通过两种方式实现：表面活性剂和缩微减水作用。表面活性剂可以降低水泥颗粒间的表面张力，从而减少水泥颗粒的粘聚力，使混凝土更易于流动。缩微减水作用则通过吸附在水泥颗粒表面形成一层薄膜，减少水分与水泥颗粒的接触，从而降低混凝土的黏稠度。

2.2 缓凝剂

缓凝剂是一种外加剂，用于延缓混凝土的凝结时间。它的作用机制主要是通过抑制水泥水化反应的进行，从而延缓混凝土的凝结过程。常见的缓凝剂包括有机酸盐、磷酸盐和硼酸盐等化学物质。使用缓凝剂的主要目的是在特定情况下延长混凝土的工作时间，以提高施工的可操作性。有两种类型缓凝剂，一种是无机缓凝剂，可以加入到混凝土中，在混凝土表面形成化学分子膜，从而延长混凝土的水化硬化时间，降低混凝土的水热反应，保证混凝土搅拌过程中可以充分保持塑性，保证浇注品质。另外一类是更普遍和更多商业用途的有机缓凝剂。在与混凝土的掺合中，能够在其表面形成一层同性电荷亲水膜，从而延迟其凝固、硬化，为施工提供了不少便利之处；此外还能减缓其水化速率，延长其水化放热进程，实现对其温度的有效控制。缓凝剂的使用需要根据具体情况进行调整，以确保混凝土的凝结时间和强度发展符合设计要求。在使用缓凝剂时，需要注意与其它外加剂的配合使用，以避免发生不良的相互作用。此外，施工中应严格按照施工工艺和配比要求，控制混凝土的施工温度和湿度，以确保混凝土的性能和质量。

2.3早强剂

早强剂是一种能够促进混凝土早期强度发展的外加剂。它的作用机制主要通过促进水泥水化反应的进行，加速水泥胶凝体的形成和硬化过程。早强剂通常含有能够促进水泥水化反应的化学物质，例如硅酸盐、硫酸盐和氯化物等。使用早强剂的主要目的是缩短混凝土的养护时间，加快施工进程，提高工程施工效率。早强剂的类型较多，可用于各类混凝土工程场景中，会产生多种化学反应。比如，硫酸类型的添加剂，将其混合水，共同添加在混凝土中，会产生硫酸钙，能够有效增加材料内部矿物的存有量，相应控制材料凝固用时，切实增强材料强度。当前通常使用的早强剂包含有无机盐、有机醇胺以及有机-无机复合物等。早强剂对混凝土性能的强度、收缩性、耐久性等方面有所影响。比方说在混凝土中加入早强剂后，1d、3d、7d的强度均有明显改善。若加入复合类早强剂，则28d的强度也能得到进一步改善。通过使用早强剂，可以在较短的时间内获得足够的强度，从而加快后续施工工序的进行。

24抗裂剂

抗裂剂是一种用于改善混凝土抗裂性能的外加剂。抗裂剂能够改善混凝土的韧性和抗裂性能，减少裂缝的形成，防止腐蚀介质渗入混凝土内部，它的作用机制主要是通过改善混凝土的韧性和延性，减少混凝土内部应力集中和裂缝的形成。常见的抗裂剂包括纤维素纤维、聚合物改性剂和增粘剂等。使用抗裂剂的主要目的是提高混凝土的抗裂性能，增加混凝土的使用寿命。纤维素纤维是一种常用的抗裂剂，它可以在混凝土内部形成三维网络结构，增加混凝土的韧性和抗裂能力。聚合物改性剂可以提高混凝土的粘结性和延性，抵抗裂缝的形成和扩展。增粘剂可以改善混凝土的流动性和减少内部应力集中，从而减少裂缝的产生。在使用抗裂剂时，需要根据混凝土的具体情况和设计要求选择合适的抗裂剂类型和掺量。同时，施工过程中需要注意控制混凝土的浇筑和养护条件，以确保抗裂剂的有效性和混凝土的整体性能。

3、高性能混凝土外加剂使用要点

3.1科学把控外加剂用量

在混凝土施工过程中，为了提升混凝土的施工质量和施工效率，要在混凝土中加入外加剂，并对掺入的外加剂进行科学配比，才能有效改变混凝土性能。为确保各类外加剂的各项特性得以正常运用，施工人员还需对其进行前期试验，使用外加剂前，应先测试混凝土原材料，包括水泥、骨料、沙子和水的质量和性能。在进行外加剂试验时，应当严格按照相关规定进行，确保试验数据的准确性和真实性，使混凝土外加剂试验能够取得良好效果。应当采用同一类型的混凝土材料进行试验，这样能够保证混凝土的质量和强度。同时，还要要结合实际的工作要求和实际用量，合理地确定混合料的加入类型和用量，并根据所占比例推算出所需的掺入量。特别要注意的是，作为粉状掺料，使用时要注重精度和熔合程度的掌握。在添加外加剂时，应该按照一定的比例进行，在掺量和比例方面应该根据实际情况进行适当调整。外加剂的用量通过准确的测量和配比设备来控制，外加剂过多或不足均可产生性能问题。对于普通混凝土，在保证混凝土工作性能前提下，应尽可能减少掺量；对于高强混凝土、大体积混凝土等，在满足强度和耐久性要求下应尽量减少掺量。

3.2从严监管混凝土应用品质

混凝土外加剂是在混凝土拌制过程中，为改善和调节混凝土性能而添加的物质。这些外加剂的应用在工程中越来越受到重视，因为它们可以显著改善混凝土的各种性能，如改善其拌和物流变性能、调节凝结时间、硬化性能等。外加剂对混凝土的改善作用，主要是由混凝土自身材质的使用情况决定的，由于混凝土自身材质的优良品质，则可确保混凝土性能构建不受过多影响。外加剂的作用是非常重要的，能够有效地改善混凝土的性能，降低水泥用量，增强混凝土的和易性和保水性，提高混凝土的耐久性，使混凝土能够满足工程施工要求。

外加剂的品种和掺入量要按照现有技术规范，并要根据具体性能、施工和气候情况，并要保证其品质达到国家有关标准。还可依据用户需要，使用不同的生产工艺、不同的用量、不同的产品组，配比出不同类型的混凝土使其能够适应混凝土设计与施工需求。混凝土外加剂必须与混凝土原材料充分混合，并保证外加剂均匀分布。在添加外加剂时，应该根据混凝土配合比设计要求，对混凝土的坍落度进行调整。对于不符合要求的混凝土，应该在保证施工质量的基础上适当增加外加剂。

混凝土在施工和使用过程中常受到各种内外力的作用，容易产生裂缝，而合适的外加剂可以有效地减少或延缓裂缝的生成，提高混凝土的耐久性和使用寿命。在搅拌混凝土时，对搅拌的深度及时间进行严格把控，以确保所选用的混凝土具有高流动性、高粘结性及高保水性，可以用于混凝土的制备进程种，优化其性能。外加剂的使用可能会影响混凝土的工作性和凝结时间。所以，为保证混凝土的浇筑、振捣及成型质量，要在施工现场使用有效的方式，定期监测混凝土的工程性能，以确保外加剂的效果与预期相符。同时，在外加剂的应用中，掺加方法与外加剂类型密切相关。选择不同的外加剂要确定与之相对应的掺加方法，如何选用合适的掺加方法需了解外加剂同混凝土相互作用的原理，经过严谨的试验与检测确定最佳配比，更好地发挥外加剂效果，降低损耗，提高混凝土质量。

4、结语
混凝土外加剂在现代混凝土技术中扮演着重要的角色，通过调节混凝土的性能指标，可以满足不同工程对混凝土的需求。高性能外加剂的作用是非常重要的，能够有效地改善混凝土的性能，降低水泥用量，增强混凝土的和易性和保水性，提高混凝土的耐久性，使混凝土能够满足工程施工要求。因此，相关部门要深入研究外加剂对混凝土性能的影响机制，优化外加剂的配比和使用方法，提高混凝土的性能稳定性和可持续性。

参考文献：

[1] 王明. 外加剂在高性能泵送混凝土中的应用及效果研究[J]. 混凝土技术，2020，（3）：56-60.

[2]王媛媛.外加剂对混凝土性能的影响因素分析[J].大众标准化,2023(05):36-38.