混凝土外加剂对混凝土性能的影响及应用研究

王昌祥

（上饶市天佳新型材料有限公司，江西 上饶 334100）

在当前各类工程项目的建设过程中，混凝土的性能和质量对工程项目有直接影响，因此，混凝土外加剂的应用越来越重要。在混凝土中掺入外加剂可以事半功倍地改善混凝土的某些性能，因此，混凝土外加剂已成为混凝土的重要组成部分，并被广泛使用。在此背景下，对于混凝土外加剂的性能与应用技术进行研究和探索，对于推动现代化工程建设具有重要意义。

1 混凝土外加剂介绍

混凝土外加剂是指混凝土生产中添加的化学物质，用来改变混凝土的某些特定性能或实现特定功能。根据作用不同，外加剂可分为增强剂、减水剂、缓凝剂、早强剂、气泡剂、密实剂、防水剂、防冻剂等多种类型。其中，增强剂可提高混凝土的强度、硬度和耐久性，防止混凝土产生龟裂等缺陷；减水剂可降低混凝土的水灰比，提高混凝土的坍落度、流动性和抗渗性；缓凝剂可延缓混凝土的凝固时间，以便在液态下进行处理和运输；早强剂可使混凝土快速硬化，缩短养护期间，加快工程进度；气泡剂可使混凝土在拌和时产生气泡，降低混凝土密度，提高保温性能；密实剂可使混凝土表面生成致密无孔的微晶体，提高混凝土的致密性和硬度；防水剂可以防水、抗渗和防腐；防冻剂可在低温下保持混凝土的稳定性，避免产生空鼓、龟裂等缺陷。

2 混凝土外加剂对混凝土性能的影响

2.1 提高混凝土强度

混凝土外加剂的应用可以明显提高混凝土的强度。通过加入某些化学外加剂，可以在混凝土中形成比普通混凝土更加致密的结构，从而提高混凝土的抗压强度和抗拉强度。此外，添加一些细粉、粉煤灰等细粒材料可使混凝土中的孔隙减少，从而改善混凝土的强度和耐久性。同时，添加适量的缓凝剂和温度降低剂可减缓混凝土的硬化速度，使其具有更好的性能。

2.2 改善混凝土抗渗性

混凝土抗渗性是衡量混凝土品质和耐久性的重要参数，直接影响建筑物的安全和使用寿命。而外加剂是混凝土材料的重要组成部分，其性能的提升和应用的广泛化成为改善混凝土抗渗性的关键因素之一。也就是说，添加适量的外加剂可有效改善混凝土的抗渗性能，进而提高混凝土的品质和耐久性。虽然混凝土中的各种外加剂（如抗渗剂、减水剂、延缓剂、早强剂等）有着不同的作用，但其共同作用是使混凝土的抗渗性得到改善。外加剂中的高分子材料能够形成一层防水膜，减小混凝土孔隙隙缝，提高混凝土与环境的隔离性；少量的氯离子能防止结构中的钢筋腐蚀，从根本上提高混凝土的耐久性。

3 外加剂对混凝土性能影响的试验分析

3.1 试验原材料

本次试验所用的混凝土原材料包括水泥、细砂、粗骨料和自来水。其中，水泥采用的是普通硅酸盐水泥，按照《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）的要求进行振实度试验，并选取振实度为(300±5)ml 的水泥作为试验用水泥。细砂采用的是干燥筛分后的天然河砂，其细度模数为2.6，粗骨料选用的是20mm 的碎石。所有原材料均按照《混凝土试验方法标准》（GB/T 1727—2007）的要求进行试验，并确保其符合建设工程施工质量标准要求。

3.2 试验方法

本试验选取了普通硅酸盐水泥为掺合材料，掺入不同种类的外加剂进行混凝土配制，然后分别对凝结时间、泌水率、表观密度等多种混凝土性能进行测试和分析，见表1。

表1 混凝土配合比

3.2.1 混凝土凝结时间测试

可以采用维卡仪测定法，根据标准GB/T 50080—2002 进行测试。先将混凝土样本放入维卡仪桶中，在室温20℃±2℃的条件下进行测定；每隔一段时间（如：10min 或30min），用维卡针刺入混凝土样本，直到维卡针不能完全刺入样本；取最初刺不动的时间作为初凝时间，取连续两次刺不动的时间作为终凝时间。

3.2.2 混凝土泌水率测试

可以参照GB/T 50080—2016 标准进行测试。将1 200g 混凝土浆液放在4%全孔径为0.075mm的筛网上，在室温20℃±2℃、相对湿度不低于80%的环境下放置2h；静置结束后，记录筛网底部集水器内集聚的水分量；根据泌水率计算公式：泌水率（%）=筛网底部集水器内集聚的水分量（g）/1 200g×100%，进行计算。

3.2.3 混凝土表观密度测试

可以参照GB/T 50080—2016 标准进行测试。首先，制备混凝土试块，将其放入水中浸泡24h后取出进行称重测量。然后，将试块放入已知体积的容器中测量加入试块后的水位，以计算试块的体积。表观密度=试块的重量÷试块的体积。

3.2.4 混凝土抗压强度测试

可以参照GB/T 50081—2019 标准进行测试。抗压强度试验通常在混凝土样品制备后的3d、7d、14d 和28d 进行。具体做法是，制备一定规格（如：150mm×150mm×150mm）的混凝土立方体样品，每个试验龄期的样品至少要有3 个；在试验当天，将试样从标准养护条件下取出，擦干表面的滞水，然后在万能试验机上进行抗压试验，记录破裂荷载；根据强度计算公式：抗压强度=试样破裂荷载/试样受压面积，进行计算。

3.3 试验结果

试验结果显示，不同类型的外加剂掺量对混凝土性能有明显影响。在凝结时间方面，添加适量的减水剂可以明显缩短混凝土凝结时间，添加过多的减水剂则可能导致凝结时间延长。添加减水剂可以有效降低混凝土泌水率，添加空气泡剂则可以增加泌水率。在表观密度方面，添加减水剂和氯离子渗透剂可以明显提高混凝土表观密度，添加聚羧酸减水剂则可降低混凝土表观密度。根据混凝土配置比对混凝土试件进行制备并针对各龄期混凝土展开力学性能试验，见表2。

表2 力学性能试验结果

根据试验结果，建议在掺加外加剂时，应根据混凝土之前的强度要求和特殊的施工需求选择合适的外加剂类型和掺量，以达到优化混凝土性能的效果。同时，注意不要过量添加外加剂，否则，可能带来一些不利影响，如凝结时间延长、强度下降等。

3.4 结果分析

在试验过程中，我们在掺加不同类型外加剂后对混凝土的凝结时间、泌水率、表观密度等性能进行了分析。在凝结时间方面，试验发现：在混凝土中掺加了水泥减量剂后，凝结时间有所延长；而在掺加高效减水剂后，凝结时间明显缩短。在泌水率和表观密度方面，试验发现：掺加高效减水剂或微泡剂等外加剂可以明显降低混凝土的泌水率，提高混凝土的表观密度，从而改善混凝土的整体性能。因此，在使用外加剂时应根据具体需要进行选择。

4 混凝土外加剂的性能应用

4.1 混凝土外加剂在不同工程中的应用

混凝土外加剂是一种重要的材料，在不同的工程中应用广泛。一是在道路建设中，混凝土外加剂可以用于改善混凝土的耐久性和抗裂性，从而延长道路的使用寿命。二是在建筑物的建设中，混凝土外加剂能够改善混凝土的抗渗性、抗冻性和耐久性，保证建筑物的结构强度和安全性。三是在水利工程建设中，混凝土外加剂可用于提高混凝土的耐久性和抗渗性，从而保证水利工程的长期稳定和安全运行。四是在工业建设中，混凝土外加剂可以用于改善混凝土的强度和耐久性，延长工业建筑物的使用寿命和提高安全性。

4.2 混凝土外加剂的添加方式与配合比设计

使用混凝土外加剂时需要进行配合比设计。配合比设计的目的是确定混凝土中各组分的比例，从而保证混凝土的性能和质量。配合比设计需要考虑混凝土的强度、流动性、耐久性、施工条件等因素，也需要将添加外加剂所产生的影响考虑在内。通常情况下，进行配合比设计时，外加剂的掺入量为混凝土总重量的3%～10%。此外，根据混凝土中水胶比的大小，需要对外加剂的掺入量进行适当调整。在对配合比进行设计时，还需要对外加剂与其他材料的配合方式进行合理选择。

4.3 混凝土外加剂的质量控制及检验

在混凝土外加剂的应用过程中，质量控制及检验显得尤为重要。外加剂的质量对混凝土性能产生直接影响，因此，需要制订相应的质量控制措施。

（1）对外加剂进行全面检查和测试，明确其成分和性能参数。对于进口外加剂，应按照相关标准进行取样检测，确保其符合国家或地区的质量要求。对于国产外加剂，应选择具有稳定生产质量的生产厂家，并委托相关质检机构进行检验，保证其达到标准要求。

（2）施工过程中要严格遵守规范要求，按照设计配合比控制外加剂使用量。对于不合格的外加剂，要及时予以淘汰，并重新选用合格的外加剂。在搅拌混凝土时，要按照标准要求加入外加剂，并控制混凝土搅拌时间和强度，保证混凝土质量符合设计要求。

5 提高混凝土外加剂使用效率的建议

（1）选用合适的外加剂。不同种类的外加剂对混凝土的性能影响不同，有的可以提高强度，有的则可增加耐久性。因此，应根据具体情况选择适合的外加剂，以达到最佳效果。

（2）控制外加剂的用量。虽然添加外加剂可以提高混凝土的各项性能，但是，过量使用外加剂也会导致一些不良影响，如降低混凝土的工作性能、影响流动性等。因此，在使用外加剂的过程中必须控制用量，以确保混凝土的性能得到有效提升。

（3）采用正确的操作方法。添加外加剂过程中要严格遵守规定的操作流程，确保外加剂能够均匀地混合到混凝土中。外加剂的种类不同，其操作方法也有所不同，需要做好相应的准备工作，熟悉操作技巧。

6 结语

综上所述，在混凝土中添加外加剂可以有效改善混凝土的抗渗性能，提高混凝土的品质和耐久性，并延长其使用寿命。合理的添加方式和配合比设计能够有效提高混凝土的性能和质量，外加剂的掺加应在确保混凝土性能不受损害的前提下进行，以达到优化混凝土性能、节约成本和提高效率的目的。