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混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌和硬化混凝土性能的材料，其掺量一般小于5%。
各种混凝土外加剂的应用促进了混凝土新技术的发展，促进了工业副产品在胶凝材料系统中更多的应用，还有助于节约资源和环境保护，具有显著的经济效益和社会效益，并逐步成为优质混凝土必不可少的材料。近年来，国家基础建设保持高速增长。混凝土外加剂的需求一直很旺盛，我国的混凝土外加剂行业也一直处于高速发展阶段。
混凝土外加剂的发展已有约100年的历史。在我国，从20世纪50年代开始在混凝土中应用外加剂。早期使用的主要产品有松香皂引气剂、亚硫酸纸浆废液为原料生产的减水剂、氯盐防冻剂和早强剂等。70～80年代减水剂品质和应用有了一定的发展，有10%的混凝土使用了外加剂。90年代以来，随着建筑的高层化和大型化，以及预拌混凝土和泵送施工工艺的快速发展，我国混凝土外加剂的科研、生产和应用有了突飞猛进的发展，外加剂企业规模和产量也有了质的飞跃。
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一、外加剂分类及性能
1.混凝土外加剂按其主要使用功能分为四类
（1）改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等。
（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等。
（3）改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等。
（4）改善混凝土其他性能的外加剂，如膨胀剂、防冻剂、着色剂等。
2．外加剂命名
（1）普通减水剂：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。
（2）高效减水剂：在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。
（3）高性能减水剂：比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。
（4）缓凝高效减水剂：兼有缓凝功能和高效减水剂功能的外加剂。
（5）早强减水剂：兼有早强和减水功能的外加剂。
（6）缓凝减水剂：兼有缓凝和减水功能的外加剂。
（7）引气减水剂：兼有引气和减水功能的外加剂。
（8）早强剂：加速混凝土早期强度发展的外加剂。
（9）缓凝剂：延长混凝土凝结时间的外加剂。
（10）引气剂：在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂。
（11）防水剂：能提高水泥砂浆、混凝土抗渗性能的外加剂。
（12）加气剂：混凝土制备过程中因发生化学反应，放出气体，使硬化混凝土中有大量均匀分布气孔的外加剂。
（13）膨胀剂：在混凝土硬化过程中因化学作用能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。
（14）防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。
（15）着色剂：能制备具有色彩混凝土的外加剂。
（16）速凝剂：能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。
（17）泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。
（18）絮凝剂：能增加混凝土黏稠性，抗水泥和集料分离的外加剂。
（19）阻锈剂：能抑制或减轻混凝土中钢筋和其他金属预埋件锈蚀的外加剂。
（20）硫铝酸钙类混凝土膨胀剂：与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂。
（21）硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂：与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石和氨氧化钙的混凝土膨胀剂。
（22）氧化钙类混凝土膨胀剂：与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂。
3.外加剂的技术性能
掺外加剂混凝土的技术性能，是评定外加剂质量的依据，是在统一试验条件下，以掺外加剂混凝土（受检混凝土) 与不掺外加剂混凝土（基准混凝土) 性能的比值或差值来表示。掺外加剂混凝土的技术性能主要有：
（1） 减水率
减水率试验是仅对各类减水剂、引气剂和防冻剂而言。减水率是区别高效型或普通型减水剂的主要技术指标之一。在混凝土中掺入适量减水剂，稠度相同情况下，可减少用水量5%～25%，高效减水剂甚至可达到40%以上。从而显著提高混凝土的强度及耐久性。
（2） 泌水率比
在混凝土中掺入某些外加剂，对混凝土泌水和沉降影响十分显著。一般缓凝剂使泌水率增大；减水剂及引气剂使泌水率减小。掺外加剂而减少泌水率，有利于减少混凝土的离析，改善混凝土性能，保持施工所需要的和易性，因此泌水率比应越小越好。
（3）含气量
混凝土中引入一定量的微细气泡，可以阻止固体颗粒的沉降和水分上升，从而减少泌水率，并能改善混凝土的和易性和流动性。此时气泡直径小于200um 的数量最多，气泡的间隔系数一般在0.1～0.2mm 范围内，对混凝土的毛细管有切断、封闭作用，而又能提高混凝土的抗冻性和抗渗性。含气量与抗压强度有十分密切的关系，当含气量不大于6%时，对混凝土抗压强没有明显的影响，但超过6%时，抗压强度将随含气量的增加而降低。因此，含气量应控制在6%以内。
（4）坍落度增加值和坍落度保留值
坍落度增加值和坍落度保留值，是反映泵送剂混凝土可泵性的主要参数，是混凝土泵送剂特有的技术指标。
坍落度增加值，是指在水泥用量和水胶比相同情况下，掺外加剂混凝土比基准混凝土坍落度增加的数值。坍落度增加值愈大，混凝土的流动性愈大，可泵性愈好。
坍落度保留值，是指刚出机的混凝土坍落度值，间隔一定时间后的变化。间隔时间越长，保留的坍落度值越小，变化值的大小与外加剂的品种、性能、环境温度、含气量等因素有关。坍落度损失大的混凝土将造成成本的增加，否则将影响可泵性，也可能降低混凝土质量。
（5）凝结时间差值
掺外加剂混凝土的凝结时间，随着所用水泥品种、外加剂种类及掺量、气温等条件不同而发生变化。缓凝剂用于延缓混凝土的凝结，有利于解决大体积混凝土等工程中的问题。早强剂用于加速混凝土的凝结及硬化，促进早期强度的提高，但凝结太快，影响混凝土施工，相反凝结过慢影响混凝土早期强度的增长及拆模时间。
（6）抗压强度比
抗压强度是评定外加剂质量及等级的主要指标。抗压强度比与减水率有密切关系，减水率愈大，强度比值愈高。
（7）相对耐久性
相对耐久性，是以标养28d 龄期的试件，经冻融试验后，掺外加剂混凝土与基准混凝土的弹性模量、强度损失率、质量损失等性能之比。
（8）抗渗水性比
抗渗水性是反应混凝土防水效果的主要技术指标，抗渗水性能的好坏与掺入防水剂的品种、掺量有关，还与混凝土的配合比及试件制作等因素有关。对掺防水剂混凝土来说，它是反应防水剂混凝土早期受冻结后性能是否变坏的主要指标之一。抗渗水性一般以抗渗水压力比表示。渗水压力比愈大，表示防水效果愈好。
（8）吸水率比
吸水率比也是反应掺防水剂混凝土防水效果的主要技术指标之一。吸水率比愈小，表示防水效果愈好。
（10）钢筋锈蚀
某些外加剂如氯盐类，对混凝土中钢筋有锈蚀作用，因此不适用于钢筋混凝土，特别是预应力混凝土。但不影响用于无筋混凝土，故国家标准不作氯盐含量的规定。由于钢筋锈蚀测试方法(新拌砂浆法) 测定结果受诸多因素影响，试验结果波动大，重复性和稳定性差，特别是缺乏可靠的判据，因此《混凝土外加剂》(GB 8076-2008) 标准删除了该测定方法，把离子色谱法作为测定外加剂中氯离子的仲裁方法。
4.影响水泥和外加剂适应性的主要因素
水泥与外加剂的适应性是一个十分复杂的问题，至少受到下列因素的影响。 遇到水泥和外加剂不适应的问题，必须通过试验，对不适应因素逐个排除，找出其原因。
（1）水泥：矿物组成、细度、游离氧化钙含量、石膏加入量及形态、水泥熟料碱含量、碱的硫酸饱和度、混合材种类及掺量、助磨剂等。
水泥矿物组成中C3A 对适应性影响很大。减水剂加入到水泥—水系统后，首先被C3A 吸附。因此C3A 含量高的水泥其吸附减水剂的数量就越多，影响了减水剂的减水效果，一般C3A含量应不超过8%为宜。
如果水泥熟料中的碱含量过高，就会使水泥凝结时间缩短，流动度降低。
混合材料对减水性能也有影响，掺矿渣混合材料的水泥加减水剂后效果一般较好。
石膏作为调凝剂在水泥熟料粉磨过程中加入，由于磨温升高，使一部分二水石膏脱水转变成半水石膏或无水石膏。另外也有少数水泥厂使用硬石膏或工业石膏 (如氟石膏、磷石膏) 作调凝剂，如果减水剂中有木钙或糖钙等，拌合物流动性可能就会很快丧失，产生速凝、不减水现象，在使用中必须注意。
水泥细度、温度等也影响减水剂的减水增强效果。
（2）外加剂的种类及掺量。如：萘系减水剂的分子结构、包括磺化度、平均分子量、分子量分布、聚合性能、平衡离子的种类等。
（3）混凝土配合比，尤其是水胶比、矿物外加剂的品种和掺量
（4）混凝土搅拌时的加料程序、搅拌时的温度、搅拌机的类型等。
5. 掺外加剂混凝土出现异常及解决措施
混凝土外加剂虽能有效地改善混凝土性能，但有时也会产生负面效应，特别是当使用不当时会出现一些异常现象，对此应予以重视，找出成因及解决措施。以下成因及解决措施可供读者参考。
（1）坍落度经时损失过大
成因：减水剂特别是高效减水剂与水泥适应性不好；掺量过高；搅拌或环境温度高，水分蒸发快；外加剂配方或混凝土配合比不当等。
解决措施：采用后掺法或分次掺入法；更换外加剂品种，复合缓凝剂或保塑剂；控制外加剂掺量；调整混凝土配合比，增掺矿物掺合料等。
（2）过度缓凝
成因：缓凝剂掺量过大或气温低未及时调整缓凝剂掺量；水泥质量有明显变化 （如凝结时间长) ；矿物掺合料质量存在问题；搅拌不均匀，缓凝剂未均匀分散。
解决措施：根据气温情况及时调整缓凝剂掺量；更换缓凝剂品种；更换水泥或掺合料；提高养护温度等
（3）假凝
成因：使用硬石膏或工业石膏作调凝剂的水泥遇到减水剂中有木钙或糖钙等；掺用含碳酸钠早强剂；三乙醇胺用量超过0.1%；拌合温度过高，养护不当；速凝剂掺量过大等。
解决措施：更换水泥；调换减水剂、缓凝剂或早强剂品种；控制三乙醇胺掺量；加强养护等。
（4）离析、泌水
成因：混凝土配合比不当，砂率或掺合料量偏低；减水剂过量、坍落度过大；掺缓凝剂尤其羧酸盐、磷酸盐或糖类过量；水泥质量下降等。
解决措施：调整混凝土配合比，提高砂率或掺合料用量；更换缓凝剂品种；调整减水剂用量；掺加增稠剂或引气剂等。
（5）和易性差
成因：砂率偏低或掺合料用量不足；减水剂效果不佳或掺量不足。
解决措施：调整混凝土配合比，提高砂率或掺合料用量；更换减水剂品种或调整掺量；使用增稠剂等。
（6）沉降“抓底”
成因：水胶比过低，减水剂掺量过大；水泥用量过高等。
解决措施：调整混凝土配合比，增加掺合料用量；掺加适量引气剂；降低高效减水剂掺量等。
（7）盐析“泛白、起霜”
成因：无机盐类早强剂、防冻剂掺量过大；早期养护不好，水分蒸发快等。
解决措施： 降低含无机盐类外加剂掺量，加强保湿养护，避免早期失水过快。
6.外加剂对混凝土性能可能产生的负面效应
混凝土外加剂的应用给混凝土工程带来了不可估量的技术经济效益，但是，随着外加剂的广泛应用，由于在选择与使用不当产生的负面影响频频发生，甚至引发工程事故。用外加剂可能对混凝土性能产生的负面效应主要有以下几个方面：
（1）外加剂品种对混凝土性能的负面效应
①普通减水剂
主要的品种是木钙和糖钙两类减水剂，对水泥适应性差，用于以硬石膏或工业石膏作调凝剂的水泥会产生速凝；木钙具有相当的引气性，掺量过大会导致混凝土强度下降，尤其是对蒸养混凝土表现更为明显。
②高效减水剂
萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂会导致混凝土坍落度经时损失加大；在水泥正常情况下采用高浓型萘系高效减水剂无论塑化效果或保塑效果都优于低浓产品，但用于碱含量较高的水泥中，高浓型虽然有效成分含量高、但塑化及保塑效果却不如低浓型；氨基磺酸系高效减水剂虽然减水率大，但单一掺用会增大混凝土离析、泌水，过度延长混凝土凝结时间。
③早强剂
多为无机盐类，对混凝土后期强度不利；氯盐早强剂会引起钢筋锈蚀；硫酸盐早强剂可能产生体积膨胀，使混凝土耐久性降低；钠盐早强剂将增加混凝土中碱含量，与活性二氧化硅骨料产生碱-骨料反应。
④缓凝剂
糖类缓凝剂（如蔗糖、糖蜜等) 能有效抑制C3A 早期水化，糖蜜后期增强效果好，但对水泥适应性差，用于以硬石膏或工业石膏作调凝剂的水泥会产生假凝；柠檬酸、三聚磷酸钠、硫酸锌可增大水泥塑化效果，但也会增大混凝土泌水和混凝土收缩；萄糖酸钠能有效抑制C3A 水化并有较高的减水效果，但用于C3A含量较低水泥不但成本增加，缓凝效果也不如糖类缓凝剂。
此外，高碱水泥应少采用酸性缓凝剂 (如柠檬酸) ，而改用碱性缓凝剂 (如三聚磷酸钠酸) ；更不能以酸性缓凝剂与PH 值较低的木钙等减水剂合用。
⑤防冻剂
防冻剂中的早强组分、防冻组分多为无机盐类，使用不当会引起混凝土后期强度倒缩、钢筋锈蚀及碱-骨料反应发生。
⑥膨胀剂
掺量大，含碱量高，往往会导致混凝土坍落度损失大、后期强度降低、耐久性下降；温度与湿度对膨胀效果影响甚大，低温、非湿养护不仅起不到补偿收缩作用，甚至会增加裂缝出现的几率。
（2）外加剂掺量对混凝土性能的负面效应
①高效减水剂
掺量正常时，新拌混凝土坍落度会随着用量的增加而增大，但它也有一定的饱和点，超量掺入不但减水率不再增长，混凝土泌水率也随之增大，凝结时间延长。
②缓凝剂
用量不足无法达到预期缓凝效果，过量加入则混凝土长时间不凝结或增加混凝土开裂倾向。
③早强剂
过量加入，虽然混凝土早期效果好，但后期强度损失大，盐析加剧影响混凝土饰面；增加混疑土导电性能及增大混凝土收缩开裂的危险。
④引气剂
过量加入混凝土工作性反而降低，更会对混凝土抗压强度、抗渗、抗碳化性能产生不良影响。
综上所述，正确采用外加剂品种及掺量是保证混凝土工程质量的关键所在，在缺少使用外加剂经验时，一定要结合工程实际情况 (如环境条件、施工条件、材料条件及结构设计对混凝土技术性能要求等) ，进行掺外加剂混凝土的试配与检验，坚决杜绝外加剂对混凝土性能负面影响的发生。
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二、外加剂技术要求
外加剂进场时应具有质量证明文件。对进场外加剂应按批进行复验，复验项目应符合GB50119《混凝土外加剂应用技术规范》等国家现行标准的规定，复验合格后方可使用。
外加剂应尽量使用同一厂家、同一品牌的，还要注意查看产品的有效期。
1.外加剂使用规定
外加剂的应用除应符合现行国家标准 《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119的有关规定外，尚应符合下列规定：
(1)在混凝土中掺用外加剂时，外加剂应与水泥具有良好的适应性，其种类和掺量应经试验确定。
(2)高强混凝土宜采用高性能减水剂；有抗冻要求的混凝土宜采用引气剂或引气减水剂；大体积混凝土宜采用缓凝剂或缓凝减水剂；混凝土冬期施工可采用防冻剂。
(3)外加剂中的氯离子含量和碱含量应满足混凝土设计要求。
(4)宜采用液态外加剂。
2. 外加剂的主要控制指标
外加剂质量主要控制项目应包括掺外加剂混凝土性能和外加剂匀质性两方面，混凝土性能方面的主要控制项目应包括减水率、凝结时间差和抗压强度比，外加剂匀质性方面的主要控制项目应包括PH值、氯离子含量和碱含量；引气剂和引气减水剂主要控制项目还应包括含气量： 防冻剂主要控制项目还应包括含气量和50次冻融强度损失率比；膨胀剂主要控制项目还应包括凝结时间、限制膨胀率和抗压强度。
3.外加剂检验方法
（1）减水率、凝结时间差、抗压强度比、含气量按GB8076进行试验。
（2）pH值、氯离子含量按GB 8077进行试验。
（3）碱含量按GB/T8077进行试验。
（4）50次冻融强度损失率比按JC 475进行试验。
（5）凝结时间、限制膨胀率、抗压强度按GB23439进行试验。
4.相关标准
GB 8076-2008 《混凝土外加剂》
JC 475-2004 《混凝土防冻剂》
GB 23439-2009 《混凝土膨胀剂》
GB/T 8077-2012 《混凝土外加剂匀质性试验方法》
GB 50119-2013 《混凝土外加剂应用技术规范》
