近年來(lái)，中國建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，相關(guān)建筑材料行業(yè)也隨之興起。為了在激烈的市場(chǎng)競爭中贏(yíng)得一席之地，建筑材料行業(yè)的制造商增加了科研投入，越來(lái)越多的新型建筑材料涌現出來(lái)并受到青睞。作為建筑工程中最為常用的原材料之一，混凝土外加劑對建筑結構的質(zhì)量具有重大影響?；诖?，分析外加劑在混凝土中的作用原理及其應用，對整個(gè)建筑工程項目而言具有重要的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
混凝土外加劑的類(lèi)型
根據其化學(xué)成分和作用不同，混凝土外加劑可分為如下類(lèi)型：
減水劑。主要包括高效減水劑、早強減水劑、普通減水劑等，可增加混凝土流動(dòng)性，提高混凝土和易性。
早強劑?？商岣呋炷恋脑缙趶姸?，縮短養護時(shí)間，減少水泥用量。
防凍劑。尿素、氯化鈉等均屬于防凍劑，主要作用是降低混凝土的凍結溫度，促進(jìn)零度以下混凝土的強度增長(cháng)。
速凝劑。如水玻璃溶液、鋁酸鈉等，可加速水泥的水化反應，促進(jìn)混凝土的快速凝結和硬化。
緩凝劑?？山档退療?，將混凝土的凝結時(shí)間延長(cháng)，如酒石酸、石膏等。
引氣劑?？商岣呋炷恋目箖鲂院湍途眯?，在混凝土中引入大量均勻閉合的微氣泡，可以提高混凝土的和易性，如脂肪醇等。
消泡劑。主要包括磷酸樹(shù)脂、有機硅等，功能主要體現在抑制或消除混凝土中過(guò)多的有害氣泡上。
膨脹劑。在混凝土硬化過(guò)程中，體積膨脹可以用來(lái)補償混凝土的適當收縮，如氧化鎂、石膏等。
防水劑?？稍黾踊炷恋拿軐?shí)度和抗滲性，促進(jìn)水泥凝結，提高強度，如瀝青乳液、松香等。
混凝土外加劑的作用
各種類(lèi)型的外加劑都有其特殊的功能，這決定了其在混凝土施工中所發(fā)揮的作用也不盡相同，具體分析如下。
1.對新拌混凝土工作性能的作用。目前，國內外對摻加外加劑的水泥漿體和新拌混凝土流變性的研究大多集中在流動(dòng)性和坍落度及其隨時(shí)間的損失上。漿液凝結后，性能良好的增塑劑和外加劑通過(guò)攪拌(加水后2～3h內)幾乎可以保持初始流動(dòng)性或坍落度。這種現象也屬于觸變性，一些漿料可以在很長(cháng)一段時(shí)間內從凝聚態(tài)轉變?yōu)槟z體態(tài)。
2.對混凝土強度的作用。不同的外加劑對混凝土的強度和后期強度有不同的影響。速凝劑類(lèi)外加劑可以使混凝土立即凝結硬化，產(chǎn)生一定的強度。在強激發(fā)劑作用下，所產(chǎn)生的水泥水化產(chǎn)物與正常條件下的水化產(chǎn)物有顯著(zhù)差異。后期水泥漿的強度很少增加，甚至出現收縮現象。無(wú)機鹽對混凝土強度的影響，就像其對水泥水化的影響一樣，相應的水化產(chǎn)物使硬化后的水泥漿體達到更高的早期強度，而后期強度仍隨著(zhù)水化過(guò)程而增加。
3.對水泥混凝土耐久性的作用。外加劑成分不同對混凝土耐久性的影響也不同。減水劑可以提高混凝土的密實(shí)性、抗滲性、抗凍性和耐腐蝕性，但同時(shí)也降低了混凝土的耐久性。引氣劑引入了大量細小均勻的氣泡，隔離了混凝土中的連接孔隙，增加了混凝土體積變形的空間，提高了混凝土的防凍融能力。然而，隨著(zhù)孔隙率的顯著(zhù)增加，混凝土的抗滲能力降低。防銹劑防止鋼筋在混凝土中腐蝕，并提高了其耐久性。
外加劑在混凝土中的作用原理
1.引氣劑作用原理。適時(shí)適量添加引氣劑可以調整混凝土攪拌性能，有效解決施工現場(chǎng)澆筑過(guò)程中混凝土流動(dòng)性不足的問(wèn)題。引氣劑的化學(xué)成分是含有陰離子的表面活性劑?；炷翑嚢柽^(guò)程中，因加入了引氣劑，由表面活性劑引入的大量小氣泡會(huì )均勻地分散在混凝土內部，引氣劑便會(huì )在此時(shí)溶解于水中并發(fā)生化學(xué)反應，形成穩定的液相膜，增加了液體與外部空氣之間的接觸面積，這些氣泡可大大提高混凝土的工作性能。
2.緩凝劑的作用原理。緩凝劑有無(wú)機緩凝劑和有機緩凝劑2種類(lèi)型。2種類(lèi)型的緩凝劑中，有機緩凝劑在市場(chǎng)上更為常見(jiàn)，將其加入混凝土中后，兩者會(huì )直接發(fā)生化學(xué)反應，并在水泥顆粒表面形成具有相同電荷的親水膜，阻礙水泥顆粒之間的融合和固化。無(wú)機緩凝劑與有機緩凝劑的作用原理略有不同，將無(wú)機緩凝劑加入混凝土中后，水泥顆粒表面形成了一層難以融合的化學(xué)分子膜，減少了水泥產(chǎn)生的初始水化熱，延長(cháng)了水泥的正常水化和硬化時(shí)間，確?；炷恋默F場(chǎng)攪拌時(shí)間充裕，以保持其澆筑時(shí)的塑性。緩凝劑的使用有明顯的季節限制，通常被用于炎熱的夏季。在大體積混凝土施工中，應注意控制緩凝劑的摻量，緩凝劑的加入直接影響混凝土的早期強度。
3.早強劑的作用原理。早強劑的品種眾多，即使是同品種早強劑，加入不同種類(lèi)混凝土中所產(chǎn)生的化學(xué)反應也是不同的。以硫酸類(lèi)早強劑為例，當Na2SO4直接溶解在水中時(shí)，在水泥攪拌水的化學(xué)作用下可產(chǎn)生Ca(OH)2，生成新的CaO和CaSO4。反應后，生成的CaSO4化學(xué)活性良好，水泥中Ca4Al6SO16的含量增加，水泥凝結時(shí)間縮短，更有利于混凝土達到所要求的早期強度。
4.復合膨脹劑的作用原理。在混凝土中加入適量復合膨脹劑，鈣礬石晶體與水泥中的礦物發(fā)生反應，由于礦物質(zhì)反應需要消耗大量的Ca(OH)2，隨著(zhù)Ca(OH)2含量減少，混凝土內的化學(xué)成分會(huì )發(fā)生變化，SO2含量增加，Ca2含量降低，增加了混凝土中C3S顆粒與水的接觸。生成的水化產(chǎn)物C-S-H凝膠被填充到混凝土礦物結構骨架中，迅速提高混凝土的早期強度，增加水泥的內部體積，化學(xué)反應一定時(shí)間后，強度相對穩定。但需要注意的是，復合膨脹劑的用量十分講究，應適量采用，不可過(guò)量使用，否則會(huì )導致膨脹應力遠大于混凝土結構的承載力，從而導致裂縫出現，進(jìn)而影響混凝土結構的質(zhì)量。
5.減水劑的作用原理。減水劑的表面具有良好的活性物質(zhì)，在活性物質(zhì)化學(xué)作用下，混凝土中的水泥顆粒被減水劑吸附，從而產(chǎn)生相同種類(lèi)的電荷，使水泥顆粒逐漸分離，水泥和水之間的表面張力降低。此時(shí)包裹在水泥顆粒中的水被釋放出來(lái)充分反應，最終在保持強度不變的情況下減少水泥或水用量。
外加劑在工程中的應用分析
混凝土外加劑在中國不斷發(fā)展，并逐漸發(fā)展成為復合外加劑。合理使用混凝土外加劑可以提高混凝土的原有性能，使其在工程中的應用更加穩定。目前，市場(chǎng)上出現了各種類(lèi)型的混凝土外加劑，它們已成為實(shí)際施工中不可或缺的重要組成部分。隨著(zhù)城市化進(jìn)程的逐步加快，建筑數量和規模逐步擴大，混凝土外加劑的作用將更加重要和關(guān)鍵，對其需求量也必定會(huì )逐年增加。
1.在降低成本方面的應用?；炷磷鳛橐环N建筑材料，由骨料、膠合材料和水按一定比例混合而成。通常膠合材料利用的是水泥，水泥在混凝土中的比例相對較大，成本相對較高。為了滿(mǎn)足混凝土對強度的要求，必須對膠合材料提出更高的要求。在混凝土中適當添加混凝土外加劑可以減少水泥的添加和其他輔助材料的使用。根據標準規定和項目實(shí)際需要使用混凝土外加劑不會(huì )對施工產(chǎn)生影響。在此基礎上，還可以降低水泥等輔助材料的成本，節約資源，為施工提供更多便利，促進(jìn)后續施工的順利進(jìn)行。由此可見(jiàn)，適當使用混凝土外加劑可以達到雙贏(yíng)的效果。
2.在改善混凝土性能方面的應用。提高混凝土性能是混凝土外加劑的主要作用。應用混凝土時(shí)，應根據實(shí)際施工需要和施工工藝進(jìn)行選擇。一般情況下，為了進(jìn)一步保證混凝土澆筑的流動(dòng)性和連續性，有必要明確分層澆筑時(shí)上下層混凝土的澆筑與時(shí)間之間的關(guān)系。如果上層混凝土是在下層混凝土凝固后澆筑的，則整體附著(zhù)力會(huì )有顯著(zhù)差異，極有可能對工程質(zhì)量構成威脅。因此，澆筑時(shí)間相對難以控制，但在混凝土中加入適量的緩凝劑可以合理控制時(shí)間，減緩混凝土的初凝時(shí)間。特別是對于大型混凝土澆筑工程，合理使用混凝土外加劑意義重大，不僅施工效果更好，其性?xún)r(jià)比也更高。
3.在改善施工方面的應用。在項目建設過(guò)程中，施工進(jìn)度是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，對整個(gè)項目都有一定的影響。確保工程施工按照標準規定完成，不僅可降低成本，而且可確保施工質(zhì)量滿(mǎn)足實(shí)際需求。合理使用混凝土外加劑可以促進(jìn)施工期施工速度的提高，確保工期符合要求。早強劑是一種應用廣泛的混凝土外加劑，在混凝土澆筑中的應用可以提高其早期強度。特別是對于預應力混凝土，添加早強劑可以促進(jìn)其早期強度的提高，縮短預應力應用時(shí)間，提高施工速度。早強劑在當前的建筑工程中已被廣泛應用于混凝土結構中，其效果越來(lái)越明顯。此外，在中國寒冷和高寒地區，混凝土外加劑還可以增強混凝土的抗凍性和防凍能力，保證建筑工程質(zhì)量，逐步延長(cháng)建筑物的使用壽命。
外加劑的發(fā)展趨勢分析
目前，混凝土外加劑在混凝土結構中發(fā)揮了重要作用，不僅提高了建筑物的質(zhì)量，而且延長(cháng)了其使用壽命。隨著(zhù)社會(huì )的不斷發(fā)展，混凝土技術(shù)和混凝土外加劑技術(shù)也將更加成熟，使混凝土外加劑在未來(lái)發(fā)揮更大的作用。根據目前的情況，未來(lái)混凝土外加劑的發(fā)展趨勢主要包括以下幾個(gè)方面。
1.復合型外加劑逐漸代替單一型外加劑。應用混凝土外加劑的主要目的是在保持混凝土原有性能的同時(shí)提高其他性能。目前市場(chǎng)上的混凝土外加劑大多是單一型外加劑，只能改善混凝土的某一特性，不能在其他方面發(fā)揮顯著(zhù)作用。復合外加劑則完全不同，它們可以發(fā)揮更多的作用，提高混凝土的整體性能，并徹底消除單一外加劑的不利影響，更好促進(jìn)混凝土性能的提升。由此可見(jiàn)，復合外加劑將是未來(lái)發(fā)展的趨勢。目前中國已經(jīng)推出了復合外加劑產(chǎn)品，隨著(zhù)經(jīng)濟和技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)仍需要不斷探索和研究，推陳出新，以更好地提升建筑工程的質(zhì)量和強度。
2.外加劑制造原料的多樣化發(fā)展?；炷镣饧觿┦且环N可以提高混凝土性能的物質(zhì)，目前混凝土外加劑及其生產(chǎn)材料種類(lèi)繁多。在建筑業(yè)不斷發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)垃圾和環(huán)境污染已成為影響人們生活和工作的主要因素。這些工業(yè)廢料可用于混凝土外加劑的生產(chǎn)，既節能環(huán)保，又能使混凝土外加劑朝著(zhù)多樣化的方向發(fā)展，降低制造成本。目前，許多國家都加強了這方面的研究和嘗試，結果也能達到預期要求。因此，中國在進(jìn)行這方面的研究時(shí)，可以借鑒經(jīng)驗，結合實(shí)際進(jìn)行整改和創(chuàng )新。
3.無(wú)腐蝕型外加劑的發(fā)展。在混凝土結構中，鋼筋銹蝕一直是一個(gè)難以解決的問(wèn)題，直接影響建筑工程的質(zhì)量和使用壽命。一般情況下，為了避免或減緩鋼筋腐蝕，在混凝土攪拌過(guò)程中會(huì )添加少量氯化物。以前的混凝土外加劑中氯化物含量高，這對鋼筋的腐蝕產(chǎn)生了巨大的影響，加劇了腐蝕問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)無(wú)腐蝕型外加劑是今后發(fā)展的主要方向和重點(diǎn)。
結束語(yǔ)
綜上所述，混凝土外加劑種類(lèi)繁多、用量少、改善能力強，其在工程建設和生產(chǎn)中發(fā)揮著(zhù)重要作用，外加劑的研究與應用促進(jìn)了混凝土施工技術(shù)的發(fā)展。(童炳豐)
