特别策划：如何正确选择和科学使用外加剂?

特别策划：如何正确选择和科学使用外加剂?

编者按：1987 年我国首次颁布了 GB 8076-87 《混凝土外加剂质量标准》，在以后的若干年里, 我国又陆续颁布了一系列外加剂标准。现在，我国商品混凝土生产中几乎 100 % 使用了外加剂，它已成为混凝土材料不可缺少的组成部分，成为水泥混凝土的第五组分。但由于混凝土外加剂种类繁多，化学性能复杂，又加之工程应用类型众多，施工环境多变，原材料规格各异，如何正确选择和科学使用外加剂，一直是广大工程建设者研究和探索的课题。本期我们诚邀相关专业技术人员对此话题展开讨论。

高国成（威海冠宏商品混凝土有限公司，总工程师）

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌前或者搅拌过程中加入的、用以改善新拌混凝土或者硬化混凝土性能的化学材料。常用的混凝土外加剂很多，包括减水剂、缓凝剂、早强剂、引气剂、速凝剂、防水剂、阻锈剂和其中几项复合起来的产品，比如泵送剂等。按照功能划分为四大类：一是改善混凝土拌合物和流变性能的外加剂；二是调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；三是改善混凝土耐久性能的外加剂；四是改善混凝土其他性能的外加剂。对于商品混凝土搅拌站来说最常用的就是复配复合而成泵送剂。由于产品的复合性，给使用者带来了很多使用误区和使用问题，如何正确选择和科学使用泵送剂，结合实际使用分析如下：

1　泵送剂的组分

常用的泵送剂组分一般以减水率为主复配缓凝剂、引气剂、保水剂、增稠剂等的复合产品。首先，作为使用者，至少应该让外加剂复配厂提供相关复配的组分表和大概比例，同时知道各种组分在混凝土里面起到的作用。比如说，常复配在泵送剂里面缓凝剂——葡萄糖酸钠在混凝土中不光起到缓凝的作用，还可以适当提高减水率和延长坍落度损失。再比如引气剂的引入可以改善混凝土的抗冻性，提高耐久性，增加混凝土的流动性，但是引气过多会严重影响混凝土的强度。还比如外加剂厂为了增加混凝土不出现离析泌水现象，会在混凝土中加入糊精的增稠组分，可以提高混凝土的粘聚性，但是掺量过多会造成流动性严重下降，降低混凝土的强度。只有把握好泵送剂各个组分在混凝土中的作用，才是正确使用泵送剂的第一步。

2　泵送剂的复配认识

为什么要复配？就是因为外加剂在混凝土中只能起到单方面的作用，不能完完全全满足混凝土的强度、耐久性、和易性、施工性等复杂需求，这就要求外加剂采用复配各种外加剂在一起来共同工作满足在混凝土使用中的要求。复配的原则就是 1+1≥2 或者 1+1≤1，就是说复配在一起的产品优点发挥大于单个组分工作的作用；带来的弊病复配在一起能相对减少。取其各自的精华，去其各自的糟粕。这也是外加剂复配厂技术复配的原则。但是作为使用者，也要知道各个产品复配在一起在混凝土中带来的问题，如果某种材料发生突变，会造成外加剂某种组分不能满足时，如何应对和解决。

3　泵送剂的相容性

在混凝土中，如何评价泵送剂效果？就是通过泵送剂与其他原材料共同工作中是否能达到预期效果。若能达到预期改善混凝土拌合物和硬化混凝土性能的，其相容性良好，反之，其复配的泵送剂相容性差。所以在实际使用外加剂或者更换外加剂，必须要结合实际材料、配合比、施工条件等各方面因素，进行外加剂在混凝土中的相容性试配试验工作。

4　材料突变外加剂使用

任何产品生产和控制都会波动。如果突然出现材料波动，泵送剂调整是否达到预期目标？在混凝土生产过程中，混凝土质量出现问题最多的，无论是直接的还是间接的，都与泵送剂有关。就是因为它本身复配的复杂性和产品本身的属性决定的。比如说，混凝土突然出现离析、泌水、气泡过多等不正常现象，经过查找原因，是因为泵送剂与胶凝材料突然出现适应性不良。在满足水胶比不变情况下，减少外加剂的掺量，混凝土和易性得以改善。再如，突然出现坍落度损失过大，在满足混凝土质量的要求下，增加外加剂掺量等等。再如，复配厂复配的缓凝太多，由于温度突然下降，造成混凝土凝结时间过长。也可以通过调整外加剂用量和调整配合比其他组分予以解决。同样泵送剂在使用过程中不是一成不变的，因为其他材料发生变化，可以通过调整外加剂掺量和调整混凝土配合比予以解决实际产品突变问题。

高前前（威海市齐德新型建材有限公司，工程师）

0　前言

随着外加剂技术的不断进步和发展，预拌混凝土基本上已经离不开外加剂的使用了。虽然外加剂在预拌混凝土里面掺加量不超过 5%，是混凝土里面用量最少的一种混凝土原材料，但是在混凝土里面的作用确实非常强大。搅拌站使用的外加剂，就是所谓的泵送剂，是一个由减水剂、引气剂、缓凝剂、增稠剂等组合而成的复合产品，里面的化学成分相对复杂。尤其是泵送剂与胶凝材料的适应性关系尤其重要。在实际预拌混凝土工程中，因为外加剂的使用不当造成的工程事故也比比皆是。混凝土出机离析、泌水、扒底、和易性差、缓凝等问题，都是因为我们对外加剂这种产品本身的性质了解不够，没有把握住它的特点，只有掌握了它本身的特性，我们才能避其害而取其利。笔者根据目前搅拌站常用的泵送剂类型从技术管理角度进行浅析。

1　目前泵送剂使用现状

根据目前预拌混凝土常用使用的泵送剂大致可以三类：萘磺酸甲醛缩合物高效减水剂简称萘系高效减水剂，脂肪族系高效减水剂，和聚羧酸系高性能减水剂三大类。目前在中小城市使用最多的还是萘系和脂肪类，而在大城市，如北京、上海、深圳使用聚羧酸的多一些。从外加剂的发展历程上看，萘系和脂肪族都属第二代混凝土外加剂产品，由于比第一代木糖、木钙类的使用效果好得多，尤其是减水率比第一代提高了了 2 倍以上，所以一直被推崇至今。而聚羧酸是一种新型环高分散高减水剂，被称为第三代外加剂，早在 30年前日本混凝土大部分市场都在使用。而目前这种外加剂在国内生产的工艺一个不是很成熟，推广力度不够大，另外一些相应的规范又很少，很多搅拌站技术人员望而生却。而在高铁、桥梁工程中，一些规范规定必须使用聚羧酸外加剂进行生产混凝土。在一些重点工程如核电、大坝工程广泛使用。而在商品混凝土中的推广使用速度却是很缓慢的，通过这些年发展，聚羧酸也逐渐向中小城市发展蔓延，相信聚羧酸产品在不久的将来将会占领整个预拌混凝土市场。

2　泵送剂性能的管理

（1）掺量、减水率管理

外加剂掺量和减水率一般是以 C30 为例，只有确定好这两个指数，外加剂厂才会给搅拌站进行报价，也决定了外加剂在混凝土里面所占的成本。因为萘系和脂肪族都属于二代外加剂，从减水率的角度，他们基本上差不多，最多也不过30% 的减水率，并且从复配的角度，必须是高浓的才能达到这个效果。但是搅拌站一般都是使用普通的那种，减水率最高也就是 24% 左右。而聚羧酸以高减水为著称，目前市场上最常用的母液减水率为 40%。根据外加剂厂推荐的掺量和减水率确定最佳减水率，同时根据掺量，找准最佳减水率，并绘制成坐标曲线（如图 1），以备设计配合比使用。

从图 1 可以看出，随着泵送剂掺量增加，减水率是不断增大的，但是不是无限制的掺加，减水率也会无限制的增加。当掺量达到饱和点时，减水率指标就不再增加。如果还继续增加掺量，减水率指标不再增加，泵送剂其他的组成部分，如引气、缓凝组分等可能就会对混凝土造成一定的负面影响。所以这就要求搅拌站技术人员根据本站所使用的泵送剂的情况，通过试验大概确定掺量——减水率的关系图。避免因为少掺、误掺、超掺带来的一系列的负面的作用。

图1　泵送剂掺量与减水率的坐标曲线图

（2）泵送剂与胶凝材料的适应性管理

泵送剂与胶凝材料的适应性试验，规范 GB 50119—2013中附录 A 给出了混凝土外加剂相容性快速试验方法。但个人认为，初始使用泵送剂，更换泵送剂，对适应性有怀疑的情况下，尽量采用试拌混凝土的形式观察适应性。而规范给出的相容性方法在过程中控制使用比较合适。在混凝土试拌的过程中，不但可以验证厂家给出外加剂推荐掺量——减水率的关系，同时可以明确观察混凝土的流动性、凝聚性、保水性、施工性和坍落度损失。根据搅拌现有的材料和成熟的配合比观察外加剂带来的混凝土和易性性能和施工性。对于萘系、脂肪族二代外加剂的除了包容面小之外，不适应主要表现为流动性差、损失大等，而对于脂肪族而言，可能会更容易泌水、离析等不适应的情况。脂肪族比萘系更加敏感，如果以前使用萘系的话，更换脂肪族外加剂，应该加以注意的。聚羧酸就不同了，对水泥的包容性广，适应性强。但在当前聚羧酸使用中，也发现类似的不适应的情况，它的不适应主要表现出机状态差、离析、泌水、泌浆，坍落度损失过大等一系列不适应的情况。所以无论使用哪种泵送剂，适应性试验是必不可少的项目。只有让泵送剂和其他材料相容，才能更充分的发挥应有的效果。

（3）泵送剂季节性管理

根据实践证明，在秋末冬初、春末夏初的季节的时候，本地区水泥厂的水泥调整比例相对较大，造成近 1～2 个月的时间，外加剂与水泥的适应性调整困难，使外加剂厂家叫苦连天，无法满足搅拌站使用的要求。对于萘系和脂肪族尤其明显，这个时候，除了不断的试验监控，就是调整配合比和通知外加剂厂家进行调整外加剂两手抓的方法进行处理。而对于聚羧酸适应性没有太大变化，但是聚羧酸对低温敏感，要适当的减少聚羧酸的掺加量。

3　泵送剂的使用过程管理

3.1进厂管理

初始使用某种品牌的外加剂要求厂家提供企业的资质证书、营业执照，外加剂的备案证明等，每车外加剂进厂都要提供相应的出厂检验报告及合格证，以及特殊情况外加剂的一些证明材料。应立即通知搅拌站技术人员进行简单的相容性试验，合格后方可入库、使用。对于过程中除了每车进行简单的适应性试验外，每月要进行一次混凝土试拌，来确定材料的稳定性。对于不同的外加剂按不同供货单位、不同品种、不同牌号分别粗放， 标识应清楚，对于萘系、脂肪族存放应采用铁容器，尤其是脂肪族对塑料容器有腐蚀作用。聚羧酸对铁容器有腐蚀，应采用塑料罐进行存放。为了保证外加剂的均质性，除了按照保证生产用外加剂外，尽量少储存，并且搅拌罐尽量设置搅拌功能，对于长时间不使用的外加剂在使用前进行搅拌后使用。外加剂罐应放置于阴凉干燥处，防止日晒、受冻、污染、进水或者蒸发。若出现沉淀，可定期进行清理或者通知外加剂厂试验是否还能二次抽回利用。

3.2搅拌管理

泵送剂在主机使用过程中，要保证称量准确，定期进行外加剂称的校核，同时要对外加剂称量罐定期进行清理，长时间使用会使称量罐粘黏外加剂风干物，对称量造成一些影响。同时要经常观察混凝土搅拌的均质性，来确定不同的外加剂的搅拌时间，尤其是聚羧酸的效果具有滞后性，相对萘系、脂肪搅拌时间长一些。对于特殊的混凝土，比如抗渗、抗冻、高强混凝土都要增加搅拌时间来保证混凝土搅拌的均质性。

3.3现场管理

使用不同的外加剂、不同复配都对外加剂的坍落度损失造成一定的影响，这就要求通过试验室确定坍落度损失情况来保证现场的需求，但难免因为施工的不确定性，运输距离，天气情况等造成坍落度损失过大的情况。为了保证质量，每个搅拌站车会相应配备一定的外加剂，规范规定二次添加应该使用单纯的减水剂进行调整坍落度。为了方便，搅拌站基本上采用泵送剂进行调整，至于每车掺加多少比例，要通过试验确定。根据实际情况按照泵送剂每车（13m3）增加 5kg/m³ 减水剂和 40kg/m³ 水进行调整。而对于使用不同的外加剂，可能会给施工人员带来一系列的疑惑。比如说脂肪族的后期泌水，并且颜色发黄。聚羧酸外加剂的粘性大等，都需要技术人员与工地技术人员沟通。

4　结论

泵送剂在混凝土中是用量最少的一种组成部分，但是真正要掌握它的使用性能，除了多与外加剂厂技术人员取得沟通外，还是要通过不断基础试验和试配，取得外加剂的一系列的有效数据。同时也要结合实际生产中的情况制定相应的管理措施和方法，相信充分发挥外加剂在混凝土的作用是不难的。

孙茂元（天津市第三市政公路工程有限公司，工程师）

1　概述

混凝土是最大宗的建筑材料。目前，在现代混凝土的生产中，混凝土外加剂已经成为了混凝土不可或缺的一大组分。纵观混凝土的发展历史，由传统混凝土到现代混凝土的出现，混凝土外加剂功不可没。实践证明，混凝土外加剂对改善新拌混凝土和硬化混凝土性能具有重要作用，随着对外加剂的研究和探索，混凝土的施工工艺及新品种混凝土取得了长足的发展。

事实上，混凝土外加剂自问世以来，其推广应用并不是一帆风顺的，曾经有许多权威人士从技术的角度否定过混凝土外加剂的应用价值。比如，由于引气剂会降低水泥基材料的强度，原国家建设主管部门曾专门规定，在砂浆、混凝土中不得掺用引气剂。可后来发出现，引气剂可以使混凝土用水量减少，同时使施工后的混凝土泌水沉降率降低，其引入的大量微小的气泡占据了混凝土中的自由空间，破坏了毛细管的连续性，从而使抗渗性得以改善，除此之外，还能显著提高混凝土抗冻性能，并且当混凝土中含有封闭的细小空气泡时，可降低由于碱集料反应引起的膨胀。再比如，曾经被称为“水泥杆菌”的钙矾石，认为它是混凝土因硫酸盐腐蚀而失效的罪魁祸首；可后来发现，钙矾石能够补偿混凝土收缩，于是有了现在的硫铝酸盐膨胀剂。

简单地说，混凝土外加剂也并不是改善混凝土性能的全能剂。它在混凝土中能发挥多大的正面作用，还要取决于我们对它的选择和使用方法。如果选择使用不当，就会造成工程质量事故。曾经，中国工程院孙伟院士在讨论港珠澳大桥的寿命时就称：混凝土外加剂加速了桥梁的损伤裂化。武汉工程大学喻幼卿教授也认为外加剂对混凝土建筑物的使用寿命有影响，一方面是使用的外加剂本身存在缺陷；另一方面是劣质外加剂充斥市场。正是由于存在这样的嫌疑，那么在混凝土外加剂的选择和使用上，就要从外加剂本身的品质性能、外加剂与胶凝材料的适应性、不同品种外加剂复合使用时的相容性及对混凝土性能的影响、混凝土外加剂掺量等方面加强重视。

2　混凝土外加剂分类、性能与应用

混凝土外加剂按其主要功能分为四类：改善混凝土拌合物流变性能的外加剂；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；改善混凝土耐久性的外加剂；改善混凝土其他性能的外加剂。

混凝土外加剂按使用效果分为减水剂（普通减水剂、高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂、引气减水剂）；调凝剂（缓凝剂、早强剂、速凝剂）；引气剂、加气剂；防水剂；阻锈剂；防冻剂；泵送剂；膨胀剂等。

2.1减水剂

减水剂是混凝土外加剂中应用最为广泛的一类，在混凝土中主要起吸附分散、润滑和湿润作用。普通减水剂宜用于日最低气温 5℃ 以上强度等级为 C40 以下的混凝土，不宜单独用于蒸养混凝土。当掺用含有木质素磺酸盐类物质的普通减水剂时应先做水泥适应性试验，合格后方可使用。高效减水剂可用于素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土，并可用于制备高强混凝土，且标准型高效减水剂宜用于日最低气温0℃ 以上施工的混凝土，也可用于蒸养混凝土。聚羧酸系高性能减水剂宜用于高强混凝土、自密实混凝土、泵送混凝土、清水混凝土、预制构件混凝土和钢管混凝土、具有高体积稳定性及高耐久性或高工作性要求的混凝土。引气减水剂宜用于有抗冻融要求的混凝土、泵送混凝土和易产生泌水的混凝土；可用于抗渗混凝土、抗硫酸盐混凝土、贫混凝土、轻骨料混凝土、人工砂混凝土和有饰面要求的混凝土，不宜用于蒸养混凝土及预应力混凝土。

2.2调凝剂

概括地讲，调凝剂主要是通过改变水泥水化的进程，来达到混凝土需要的效果。

缓凝剂宜用于延缓凝结时间的混凝土、对坍落度保持能力有要求及静停时间较长或长距离运输的混凝土、自密实混凝土，可用于大体积混凝土，混凝土施工日最低气温 5℃ 以上；不宜用于有早强要求的混凝土；且柠檬酸（钠）及酒石酸（钾钠）等缓凝剂不宜单独用于贫混凝土，含有糖类组分的缓凝剂与减水剂复合使用时，需进行相容性试验，合格后方可使用。

早强剂宜用于蒸养（有机胺类早强剂除外）、常温、低温和最低温度不低于 -5℃ 环境中施工的有早强要求的混凝土工程；不宜用于大体积混凝土、炎热条件和环境温度低于 -5℃ 时施工的混凝土。另外，处于水位变化的结构，露天结构及经常受水淋、受水流冲刷的结构，相对湿度大于 80%环境中使用的结构，直接接触酸、碱或其他侵蚀性介质的结构，有装饰要求的混凝土不宜使用无机盐类早强剂。

速凝剂可用于喷射法施工的砂浆或混凝土，或有速凝要求的其他混凝土。粉状速凝剂宜用于干法施工，液体速凝剂宜用于湿法施工。当施工对碱含量有特殊要求的喷射混凝土工程，宜选用碱含量小于 1% 的低碱速凝剂。

2.3引气剂和加气剂

引气剂是使混凝土拌合物在拌合过程中引入空气而形成大量微小、封闭而稳定气泡的外加剂。绝大部分引气剂的成分为松香衍生物以及各种磺酸盐，如烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠，在混凝土中主要起界面活化和起泡作用。主要宜用于有抗冻融要求的混凝土、泵送混凝土和易产生泌水的混凝土；可用于抗渗混凝土、抗硫酸盐混凝土、贫混凝土、轻骨料混凝土、人工砂混凝土和有饰面要求的混凝土；不宜用于蒸养混凝土以及预应力混凝土。

加气剂是指加在普通混凝土或砂浆中，以产生大量微小气泡而使成为加气混凝土的物质。用松脂酸钠、环烷酸皂等作加气剂时，可提高混凝土浇筑时的流动性，硬化后的抗水性、抗冻性和耐久性。主要用于修筑路面、海港工程等。

2.4防水剂

防水剂包括无机质防水剂、有机质防水剂和复合防水剂。无机质防水剂有铁盐、水玻璃、硅灰粉末等。铁盐、水玻璃与水泥水化产物氢氧化钙反应，分别形成氢氧化铁胶体和不溶性硅酸钙，填充砂浆或混凝土中的孔隙，使抗渗性提高。硅灰粉末主要通过与水泥水化生成物反应，反应产物堵塞孔隙，使混凝土抗渗性提高。有机质防水剂，主要是具有憎水作用的表面活性剂或化合物，通过憎水作用使混凝土防水。防水剂可用于有防水抗渗要求的混凝土工程，对有抗冻要求的混凝土工程宜选用复合引气组分的防水剂。

2.5阻锈剂

阻锈剂按其主要成分可分为有机和无机两大类。对混凝土拌合物，大多数无机阻锈剂对其和易性有所改善，对水泥水化过程的影响与早强剂相似；有机防锈剂对混凝土拌合物有延缓放热的作用。对硬化混凝土，若掺入 Ca(NO2)2阻锈剂，混凝土的早期和后期强度均有显著提高；若掺入 NaNO2阻锈剂，各龄期抗压强度均有所降低。宜用于容易引起钢筋锈蚀的侵蚀环境中钢筋混凝土、预应力混凝土和钢纤维混凝土、预应力孔道灌浆，以及新建混凝土工程和修复工程。

2.6泵送剂

泵送剂能够使混凝土黏聚性增大、泌水性降低，并减小混凝土坍落度经时损失，从而改善混凝土可泵性。分为一般泵送剂和防冻泵送剂。宜用于泵送施工的混凝土，日平均气温 5℃ 以上的施工环境；可用于工业与民用建筑结构工程混凝土、桥梁混凝土、水下灌注桩混凝土、大坝混凝土、清水混凝土、防辐射混凝土和纤维增强混凝土等；不宜用于蒸养混凝土及蒸养预制混凝土。当使用含糖类或木质素磺酸盐的泵送剂时，需要进行外加剂相容性试验。

2.7膨胀剂

水泥凝结硬化过程中，能使混凝土产生可控膨胀、减少收缩的一种功能性外加剂称为膨胀剂。主要种类包括硫铝酸钙类、硫铝酸钙—氧化钙类、氧化钙类混凝土膨胀剂。其主要功能是补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩。目前膨胀剂主要是掺入硅酸盐类水泥中使用，用于配制补偿收缩混凝土或自应力混凝土；使用膨胀剂配制的补偿收缩混凝土宜用于混凝土结构自防水、工程接缝、填充灌浆，采用连续施工的超长混凝土结构，大体积混凝土工程等；用膨胀剂配制的自应力混凝土宜用于自应力混凝土输水管、灌注桩等。含硫铝酸钙类、硫铝酸钙—氧化钙类膨胀剂配制的混凝土不得用于长期环境温度为 80℃ 以上的工程。

2.8防冻剂

防冻剂是能使混凝土拌合物在负温下保持足够的液相，以利于水泥水化反应的继续进行，待转入正温后，混凝土强度能得到进一步增长的外加剂；其防冻组分分为有机化合物类（某些醇类、尿素）和无机盐类（亚硝酸盐、硝酸盐、碳酸盐、氯盐）。目前，大部分防冻剂是复合型的，如采用防冻组分与早强、引气和减水组分复合而成的防冻剂。主要用于冬期施工的混凝土。

3　混凝土外加剂的选择、掺量与掺加技术

3.1混凝土外加剂的选择

混凝土外加剂种类很多、功能各异，使用效果易受多种因素影响，因此，使用时，外加剂种类应根据工程设计和施工条件、施工工艺选择，通过采用工程实际使用的原材料，经过试验验证，达到满足混凝土工作性、力学性能、长期性能、耐久性能、安全性及节能环保等设计和施工要求。另外，还可以根据供应商生产技术水平与便捷性、经济性试用外加剂品牌。初步选好要使用的外加剂后，还要进行水泥与外加剂适应性试验，甚至还应进行不同供方、不同品种的外加剂共同使用时的相容性或发生化学反应的验证，确保满足混凝土设计和施工要求方可使用。因为，许多实际施工状况，即使是完全符合质量标准的水泥和外加剂，在作为原材料进行配制也会出现不相容，主要表现为混凝土坍落度有大有小、坍落度损失或快或慢、凝结时间时长时短，有时还出现泌水现象。

具体到工程实践，对混凝土外加剂的选择可以归纳为几个方面：改善混凝土工作性、提高强度等宜选用普通减水剂、高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂；改善混凝土工作性、提高抗冻融性，宜选用引气剂及引气减水剂；提高混凝土早期强度宜选用早强剂；延长混凝土凝结时间，宜选用缓凝剂；改善混凝土泵送性、提高工作性，宜选用泵送剂；提高混凝抗冻性和抗冻融性，宜选用防冻剂；对于喷射混凝土或有速凝要求的混凝土，宜选用速凝剂；配制补偿收缩混凝土与自应力混凝土，宜选用膨胀剂；提高混凝土抗渗性，宜选用防水剂；防止混凝土中钢筋锈蚀，宜选用阻锈剂。

3.2混凝土外加剂掺量的确定

混凝土外加剂的掺量是以外加剂质量占混凝土中胶凝材料总质量的百分数表示。有些特殊外加剂如膨胀剂属于内掺，与外掺的外加剂掺量表示方法不同。

混凝土外加剂功能主要由其品质和掺量所决定。当品质一定时，主要由掺量决定，但混凝土外加剂对混凝土的改性功能，并不是随着掺量的增大而增大，而是混凝土外加剂掺量应适当。若掺量过小，使用效果就不显著；若掺量过大，不但使造价提高，而且还可能造成混凝土质量事故，尤其在使用具有引气、缓凝作用的外加剂时，应切忌超量。因此，混凝土外加剂的使用存在一个临界掺量，即在一定原材料、配合比和环境条件下，掺加某种外加剂的数量，使混凝土或其拌合物的一种或多种性能达到最大效果，再掺加则效果不增加，甚至使某些性能变坏。

通常，工程实际使用的外加剂掺量宜按供方的推荐掺量确定，但是还需从决定外加剂掺量的因素去考虑。其中影响外加剂掺量的因素有水泥品种、矿物掺合料品种、混凝土原材料质量状况、混凝土配合比、混凝土强度等级、施工环境温度、商品混凝土运输距离以及外加剂掺加方式。因此，外加剂的最佳掺量的确定应在供方推荐掺量范围内，并且不能超过外加剂的临界掺量，然后根据其影响因素，经过试验来确定或用优选法、数值分析法进行优化。

3.3混凝土外加剂掺加技术

外加剂的掺加技术包括先掺法、同掺法、后掺法。

（1）先掺法是外加剂干粉先与水泥混合，然后再与砂、石、水一起搅拌。

（2）后掺法是在搅拌混凝土时将外加剂溶液（粉剂应预先溶解）与水一起掺加到混凝土中，是最为常见的一种掺加方法。后掺法是在混凝土拌好后再将外加剂一次或分数次加入到混凝土中（须经二次或多次搅拌），又分为滞水法和分批添加法。

（3）滞水法是在搅拌混凝土过程中，外加剂滞后于水1～3min 加入，当以溶液掺入时称为溶液滞水法，当以粉剂掺入时称为干粉滞水法；分批添加法，是经时分批掺入外加剂，补偿和回复坍落度值。

例如，在混凝土配合比及流动性相同的情况下，采用后掺法的减水剂用量仅为在搅拌时与水一起加入时的 60% 左右；在混凝土的流动性和强度相同时，后掺法的水泥用量及用水量比同掺法约减少 10%，后掺法混凝土的含气量有所减少，强度有所增加。在某些水泥中，高效减水剂滞后于水几分钟加入时，新拌混凝土的流动性显著高，可节省减水剂用量 1/3 左右，但保水性下降。试验和工程实践证明，后掺法具有许多优点。

4　混凝土外加剂的质量控制

确保混凝土外加剂能够被科学使用。外加剂进场时，首先，供方提供给需方的质量证明文件应齐全，应包括形式检验报告、出厂检验报告与合格证和产品使用说明书等质量证明文件查验和收存。其次，在外加剂进场时应严把检验关，不合格的外加剂产品不能进场。其三，外加剂进场后，不同品种的外加剂应分别存放，并应标识清楚，避免因不同品种外加剂搞混、搞错而导致工程质量事故。其四，外加剂在实际使用中，应精准计量。最后，对外加剂的运输、存放及使用须按有关化学品的管理规定采取相应的安全防护措施。例如，亚硝酸钠运输或存放过程中接触易燃物，易发生燃烧爆炸，且燃烧时产生大量氧气，难以扑灭。

李茜茜（ 河北三楷深发科技股份有限公司，工程师）

李全堂（中铁十二局集团一公司，工程师）

0　前言

目前，我国商品混凝土将近 100% 使用了外加剂，使之成为水泥混凝土的第五组分。这可归因于外加剂改善了混凝土浇筑性能，极大地提高了混凝土的产品质量，提高了工作效率，降低了工程造价。此外，掺入混凝土中的外加剂所起作用包括：改善新拌混凝土的工作性（如增加流动性，减少流动性经时损失等）及和易性（如均匀性、不离析、不泌水等）；调节水泥的水化过程（如延缓水化放热、早强、高强等）；改善混凝土的孔结构（如达到轻质、高强、耐久等），提高混凝土体积稳定性（如补偿收缩、防渗、抗裂等）。根据其以上作用通常分为减水剂、保塑剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂及其它外加剂。但由于水泥外加剂种类繁多，化学性能复杂，加之工程类型众多，施工环境多变，建材规格各异，如何正确选择和科学使用，成为广大工程建设者不断研究和探索的课题。

1　外加剂的选择

1.1外加剂选择的原则

（1）应根据工程设计和施工要求选择。如：铁路工程有耐久年限要求、最小水灰比限制、减水率限制，必须用聚羧酸减水剂方能完全满足其要求，而采用萘系减水剂则不能全部达到技术要求；商品混凝土多为住宅，用聚羧酸减水剂或萘系减水剂均可。（2）满足混凝土的工作性要求：包括混凝土的流动性、凝结时间、坍落度经时损失、均匀性、不离析、不泌水等。（3）外加剂应为绿色环保产品，严禁使用对人体有危害、对环境有污染的产品。（4）掺外加剂混凝土所用水泥必须是五种通用水泥（硅酸盐、普通、矿碴、粉煤灰、火山灰），且需检验其与所选外加剂的适应性。（5）所用原材料均应符合现行国家、行业的有关标准，配合比试配所用材料应与工程所用材料相同，当发生变化时应重新试配调整。（6）不同品种外加剂复配时应进行相容性试验，对混凝土无影响方可使用。

1.2工程设计对外加剂选择的要求

外加剂配合比设计前应先明确：（1）工程名称和部位：如房屋的桩基、筏板、梁、柱、板；桥梁的桩基、承台、墩身、基础、涵身等。（2）环境条件等级：如碳化环境、抗渗要指标、耐久年限、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子性能等。（3）设计目的：保证混凝土强度及耐久性满足结构设计要求，工作性能满足施工工艺要求，经济合理。（4）技术指标：如强度等级、配制强度、坍落度要求、56d 电通量、含气量、泌水率等。（5）施工工艺：吊送、泵送、滑模、碾压等。

1.3水灰比对外加剂选择的要求

混凝土耐久性要求有最小水灰比限制，有些减水剂在一定情况下就不能满足要求。如：根据 TB 10424－2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》表 6.3.5 要求，设计使用年限 100 年 T2 碳化环境时，最低混凝土强度等级 C30，最大水胶比为 0.50，最大胶凝材料用量为 400kg/m3、最小胶凝材料用量为 300kg/m3，取水胶比为 0.42。在减水率要求较高的情况下，聚羧酸减水剂能完全满足其要求，萘系减水剂有些勉强，木钙减水剂就完全不符合要求。

1.4施工环境对混凝土外加剂选择的要求

施工环境对外加剂选择的要求主要体现在混凝土的工作性和冬期施工抗冻性两方面。

混凝土的工作性包含：（1）流动性：坍落度、扩展度、坍落度经时损失（对远距离运输和浇筑工作性的影响）；（2）混凝土凝结时间能否满足施工要求；（3）和易性：含均匀性、不离析、不泌水指标（主要考虑对混凝土外观的影响）。

冬期混凝土施工选择防冻剂时需注意：混凝土在施工中需达到的抵抗受冻能力和后期养护简单易操作的要求，混凝土达到设计龄期后能否满足抗冻性能要求。

1.5混凝土耐久性对外加剂选择的要求

混凝土耐久性是当前工程界普遍关心的问题，高性能混凝土因其具有良好的施工性能、 强度高、体积稳定性好的综合特征，是当前国内外混凝土领域中研究的热点。混凝土要达到高耐久性，首先要降低水胶比，生产出致密不透水的混凝土。混凝土达到高性能的最重要的技术途径是使用优质的高性能减水剂和矿物掺合料。这是由于高性能减水剂能降低混凝土的水灰比，增大坍落度和控制坍落度损失，赋予混凝土高密实度和优异施工性能；而矿物掺合料能填充胶凝材料的空隙，参与胶凝材料的水化，改善混凝土的界面结构，提高混凝土的密实性、强度和耐久性。

2　混凝土外加剂的应用注意事项

2.1混凝土外加剂在抗收缩、干裂方面

由于普通混凝土收缩、干裂时有发生，常导致渗漏、钢筋锈蚀，以至影响结构的使用，使混凝土耐久性大大降低。因而，国内外工程界从材料、设计、施工质量等方面对此进行了大量广泛的研究。基于酯类缓凝剂具有缓凝保湿特性，因而减水剂中复配葡萄糖磺酸酯对防治混凝土的收缩、干裂、保持体积稳性大有好处。

2.2混凝土外加剂在工作性和耐久性方面

混凝土中掺加引气减水剂，使混凝土中的微细气泡均匀分布，明显提高混凝土的抗冻和抗渗的能力。还可增大混凝土流动性，因为每提高 1% 的含气量，等于增加 4% 的水泥浆量。此外，它的分散作用可增强减水效果，改善新拌混凝土的和易性，并提高混凝土的耐久性。如果配制大含气量混凝土，除增加外加剂的含气成份外，配合比设计还应减少含石率、增大浆体和提高砂率，有浆体依托含气量才能上去，否则浆少气大，含气量保持不长。

2.3混凝土外加剂在防冻性能方面

与气候相匹配的防冻剂加上合理的养护措施才能发挥最大效果，在应用时需注意及采取的措施包括：（1）防冻剂应无毒无害：早期的防冻剂多以氯化钠为主，在人们认识到氯离子对钢筋的锈蚀作用后，转为采用尿素作为防冻剂。尿素防冻剂在建筑物投入使用后，随温度、湿度等环境因素的变化，氨从墙体中缓慢释出造成室内空气氨浓度较高，对居室造成污染。因此，配制防冻剂时应选用无毒无害材料。（2）如果预计最近三天最低气温在 -5℃ 时，只需掺加混凝土早强剂，工地进行简单保温覆盖即可。（3）如果预计最近三天最低气温在 -10℃ 时，启用 -5℃ 防冻剂，拌和站启动冬期施工措施，表面需要进行塑料薄膜覆盖。（4）如果预计最近三天最低气温在 -15℃ 时，启用 -10℃ 防冻剂，拌和站布置冬期施工措施，工地混凝土浇筑后构造物要用棉布类保温，表面进行保温覆盖。（5）如果预计最近三天低气温超过 -15℃，为确保质量，-10℃ 防冻剂与暖棚法结合进行混凝土施工。

2.4聚羧酸减水剂在适应性方面

聚羧酸减水剂作为第三代减水剂因其减水率高、掺量低、坍损低、可设计性强等特点用量逐渐超过萘系减水剂，已成为减水剂的首选。然而，此类减水剂在施工中仍会遇到坍损快、泌水等问题。针对以上问题可采取的措施主要包括：（1）适当增加掺量或提高减水剂的浓度，可解决坍落度损失过快的问题。（2）用 1%～2% 葡萄糖酸钠等量取代 40%聚羧酸外加剂，可降低泌水性。（3）掺加 2%～2.5% 的蔗糖做缓凝剂，可提高混凝土的粘稠性和浆体包裹性，有利于减少混凝土拌合物的泌水。（4）在减水剂合成工艺和配方上做出适当调整，在合成中通过控制分子量及链接方式来改善母料的性能，在源头上解决减水剂的适应性。

2.5聚羧酸系减水剂掺量与含气量控制方面

桩基与桥墩的外加剂应注意统筹兼顾，与外加剂厂共同试配确定配方，一般桩基混凝土的外加剂掺量占胶材用量1%，坍落度 220mm，扩展度大于 500mm，一小时坍落度损失后不少于 160mm；墩身混凝土外加剂最佳掺量与桩基对应掺量为 0.8%～0.9%。此外，C30～C40 混凝土配合比的含气量宜控制在 2%～4%。C45 及以上的混凝土外加剂减水率比低标号混凝土外加剂减水率的要求高，为减少含气引起的强度损失，含气量宜控制在 2%～2.5%。

2.6其他注意事项

除以上所述情况外，机械若出现故障，亦会影响外加剂的效能发挥，易产生混凝土的质量事故。如：混凝土拌合物出现忽干忽稀情况，经检查搅拌叶片磨损严重，更换叶片后混凝土拌合物和易性变稳定。外加剂计量称因异物堵塞，电磁阀不能完全闭合，外加剂不断滴漏，实际外加剂严重超量，造成混凝土结构报废。

3　混凝土外加剂的创新发展

高强高性能混凝土技术的应用，克服了工程中存在的“强度低、自重大、脆性高”的弱点；抗冻剂的使用，为严寒地区冬期施工创造了条件，大大缩短了工期；聚羧酸减水剂广泛应用，推动了流态混凝土技术及泵送浇注新工艺的发展，加速了商品混凝土的发展和建筑业的发展。

混凝土外加剂创新有四个方向：一是针对混凝土和工程问题开发新型外加剂；二是将交叉学科或前沿技术或理念引入到混凝土外加剂开拓新功能；三是提高施工效率，节省劳力，保证工程质量；四是研发无污染的绿色建材，符合可持续发展的国家战略。

刘磊（中建西部建设北方有限公司，研发员）

1　如何选择的问题

市场上混凝土外加剂产品种类名目繁多，且性能差异较大，实际生产中因种种原因一家混凝土公司会选择多家外加剂厂家供应外加剂产品。在产品选择上，应分别通过固含量、离子检测（如氯离子）以及制备混凝土工作性能的检测，对不同品种的外加剂进行对比和筛选，寻求性能稳定、适应性广、对混凝土以及建筑物无危害的节能环保型外加剂。其次，在性能良好的基础上，根据每种外加剂的成本以及综合价位，选择最适宜的外加剂产品。

2　如何使用的问题

首先，由于建材规格各异，施工环境多变，且不同种类外加剂的组成各异，不能局限使用一种外加剂，应多种外加剂复配使用（如普通型、高性能型、以及保坍型、泵送型复合使用）。

其次，在使用外加剂是需要通过试验确定外加剂的掺入方法（如先掺法、同掺法、后掺法以及分批掺入），并必须通过试验确定外加剂的最佳掺量。

最后，由于外加剂种类繁多，性能各异，技术人员应对外加剂知识有一定的了解（如外加剂的组成、不同减水剂的作用机理以及引气组分、缓凝组分、消泡组分的作用等），掌握每种外加剂的特点以及适用范围，根据不同的施工要求选择合适的外加剂种类以及混凝土配比。

张启龙（山东齐盛建筑工程有限公司，工程师）

混凝土搅拌站使用的外加剂种类繁多，其中减水剂用量最大。减水剂有多种，聚羧酸系减水剂，因其减水效率高，保坍性能好，环保效果好，逐渐被越来越多的搅拌站使用。一般情况下，减水剂不单独使用，常和缓凝剂、保坍剂等复合使用，并称为泵送剂，冬期施工掺用防冻剂，称为防冻泵送剂。在搅拌站，不使用外加剂的混凝土很少，主要是低强度等级的混凝土，如 C10、C15、C20。外加剂能显著改变混凝土的性能，满足不同施工部位的需要，使施工更便利，混凝土性能更完美。

混凝土搅拌站一半以上的混凝土通过泵送施工，使用泵送剂是必然选择。由于泵送剂有减水、缓凝等特性，也适用于非泵送混凝土。本文主要讨论泵送剂。

搅拌站大量使用泵送剂，但多数搅拌站外购泵送剂。从理论上讲，搅拌站应自已配制外送剂，这样能更好的满足不同工程的需要。现实状况是，各地搅拌站数量众多，规模小，自己生产外加剂，效率低，也没有生产外加剂的技术人才。缺少合格的技术人员，是大多数搅拌站的通病。搅拌站购买外加剂，可以把部分技术难题交给外加剂生产单位解决。

泵送剂进厂验收，主要有两种检验方法，一种是水泥净浆法，另一种是混凝土法。采用水泥净浆法时，流动度控制在 180～220mm（水灰比 0.29）为佳，过大，混凝土容易离析泌水，过小，混凝土流动性差。这种检验方法仅跟踪了水泥的变化，当其它原材料发生变化时，混凝土容易出现质量问题。混凝土法，一般搅拌站以泵送 C30 配合比为基准，用生产中的原材料配制搅拌混凝土，观测混凝土的状态 1～2h，如符合要求，判定合格，否则调整外加剂。混凝土法应考虑环境温度的影响，尽可能与实际使用环境一致。

外加剂掺量是指混凝土中外加剂用量相对于胶凝材料用量的质量百分比。决定混凝土泵送剂掺量的因素有：混凝土强度等级、水灰比、原材料特性、工程部位、施工要求。必须明确的是，不同强度等级的混凝土，外加剂的掺量是不同的，有时用量会突破外加剂厂家给出的限制范围。相同强度等级的混凝土，工程部位不同，外加剂掺量也可以是不同的。千万不要认为，各种混凝土外加剂掺量是相同或相近的，特别是那些刚入行的同志。举例说明，泵送 C30，泵送剂掺量为 2%，混凝土状态合适，如果 C15 也用 2%，一般情况下会严重泌水，如果减少用水量调整到不泌水，强度有可能达到 C25 或 C30，当然可泵性也很差。混凝土配合比设计时，应考虑泵送剂掺量差值，比如泵送系列 C30、C25、C20、C15，泵送剂掺量可分别设计为 2.%、1.8%、1.6%、1.4%，这样方便快速推断各种混凝土泵送剂掺量，不必每种混凝土都重新试配。

一般情况下，泵送剂是根据 C30 配制的，保坍 1h，由于低强度等级混凝土泵送剂掺量少，可能会缩短保坍时间，故在购买泵送剂时，要求泵送剂保坍时间延长 1h。同样道理，防冻泵送剂，防冻等级要提高一个等级。

泵送剂掺量过大时，混凝土会表现为离析、泌水、抓底，如果通过减水操作，使混凝土不泌水，强度会偏高，泵送剂掺量过小，坍落度过小，通过加水使混凝土流动性合适，混凝土强度偏低。上述情况在生产中会出现，当工地反映料离析，操作员会减水，当工地反映料太稠，操作员会加水，这样的操作有时是正确的，但在泵送剂掺量有较大误差时，这样的操作是错误的，应首先调整泵送剂掺量。有的搅拌站根据搅拌机电流推断混凝土稀稠，同样存在上述问题。

每种混凝土都有一个合适的泵送剂掺量，使坍落度、强度正合适。影响混凝土拌合物性能的两个最大因素是用水量和泵送剂掺量，二者必须平衡，使混凝土达到最佳效果，这种平衡受到各种因素的影响，也就是泵送剂掺量要根据各种因素变化，随时调整。在混凝土生产控制中调整外加剂掺量是一项很重要的工作。举例说明，砂子细度模数增加0.3(砂子变粗)，拌合物离析泌水，需减少泵送剂；砂含泥量减少3%，拌合物离析泌水，要减少泵送剂；如果砂子变粗，同时含泥也少了，泵送剂减少幅度更大。影响泵送剂掺量调整的因素主要有原材料变化、工程部位、环境变化等。以下是混凝土生产过程中常遇到的情况， “-”表示减少泵送剂掺量：（1）大石子取代小石子，-0.1%；（2）砂细度模数增加 0.3，-0.2%；（3）砂中含泥量减少 3%，-0.2%；（4）气温降低 15℃ 以上，-0.1%～0.2%；（5）雨后砂、石含水较多，-0.1%～0.2%；（6）水泥、矿粉、粉煤灰需水量减少，减少泵送剂掺量；（7）水泥净浆流动度 240～260mm，-0.2%，净浆流动度 260～280mm，-0.4%；（8）斜屋面比平面减少 0.2%。

以上数据仅供参考，重要的是掌握泵送剂掺量的变化趋势，预防质量事故的发生，遇到质量问题，能迅速找到原因，对症下药，快速解决问题，同时也要知道，在调整泵送剂掺量时，其它原材料也可能调整。