【任务描述】

本任务是分析水泥混凝土中外加剂的种类及外加剂的性能指标要求。

【学习目标】

①熟悉普通减水剂、高效减水剂、高性能减水剂的定义，熟悉减水剂掺量的定义。

②熟悉混凝土外加剂的技术性能指标要求。

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、用以改善新拌混凝土或硬化混凝土性能的材料。其掺量应不大于胶凝材料质量的5%。

1.外加剂的分类

混凝土外加剂品种繁多，通常每种外加剂具有一种或多种功能，按照主要功能分类见表3.27。

表3.27　外加剂分类

2.常用混凝土外加剂

1）减水剂

（1）概念及种类特点

减水剂是混凝土外加剂中最重要的品种，按其减水率大小，可分为普通减水剂、高效减水剂和高性能减水剂。

①普通减水剂。普通减水剂(WR)是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少8%以上拌和用水量的外加剂。

普通减水剂的主要成分为木质素磺酸盐，通常由亚硫酸盐法生产纸浆的副产品制得。常用的有木钙、木钠和木镁。其具有一定的缓凝、减水和引气作用。以其为原料，加入不同类型的调凝剂，可制得不同类型的减水剂，如早强型、标准型和缓凝型的减水剂。

②高效减水剂。高效减水剂(HWR)是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅减少拌和用水量(不小于15%)的外加剂。

高效减水剂不同于普通减水剂，具有较高的减水率和较低的引气量，是我国使用量大、面广的外加剂品种。目前，主要有萘系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪族(醛酮缩合物)减水剂、密胺系及改性密胺系减水剂、蒽系减水剂、洗油系减水剂等。缓凝型高效减水剂是以上述各种高效减水剂为主要组分，再复合各种适量的缓凝组分或其他功能性组分而成的外加剂。

③高性能减水剂。高性能减水剂(HPWR)是国内外近年来开发的新型外加剂品种，比高效减水剂具有更高的减水率、更好的坍落度保持性能、较小的干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。与其他减水剂相比，高性能减水剂在配制高强度混凝土和高耐久性混凝土时，具有明显的技术优势和较高的性价比。目前主要为聚羧酸盐类产品，它具有“梳状”的结构特点，由带有游离的羧酸阴离子团的主链和聚氧乙烯基侧链组成。

用改变单体的种类、比例和反应条件可生产具各种不同性能和特性的高性能减水剂。早强型高性能减水剂(HPWR A)、标准型高性能减水剂(HPWR S)和缓凝型高性能减水剂(HPWR R)可由分子设计引入不同功能团而生产，也可掺入不同组分复配而成。

高性能减水剂的主要特点为：

a.掺量低(按照固体含量计算，一般为胶凝材料质量的0.15～0.25)，减水率高；(www.daowen.com)

b.混凝土拌合物工作性及工作性保持性较好；

c.外加剂中氯离子和碱含量较低；

d.用其配制的混凝土收缩率较小，可改善混凝土的体积稳定性和耐久性；

e.对水泥的适应性较好；

f.生产和使用过程中不污染环境，是环保型的外加剂。

（2）减水剂的作用机理

减水剂是一种表面活性剂，表面活性剂的分子具有两极构造，由亲水基团和憎水基团组成。水泥加水拌和后，由于水泥颗粒分子引力的作用，水泥浆形成絮凝结构，使10%～30%的拌和水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，减水剂的亲水基团指向水，憎水基团指向水泥，定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷(通常为负电荷)，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。同时减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。

（3）掺量

减水剂掺量是指减水剂相对胶凝材料的质量百分比。减水剂的最佳掺量应根据工程施工和使用要求、原材料、施工气温、环境条件等因素，并参考厂家推荐掺量，通过混凝土试配得出。

2）缓凝剂

缓凝剂(Re)是可在较长时间内保持混凝土工作性，延缓混凝土凝结和硬化时间的外加剂。缓凝剂的种类较多，可分为有机和无机两大类，主要有糖类及碳水化合物，如淀粉、纤维素的衍生物等；羟基羧酸，如柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸及其盐类(如可溶硼酸盐和磷酸盐等)。

3）引气剂

引气剂(AE)是一种在搅拌过程中具有在砂浆或混凝土中引入大量、均匀分布的微气泡，而且在硬化后能保留在其中的一种外加剂。引气剂的种类较多，主要有可溶性树脂酸盐(松香酸)、文沙尔树脂、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、磺化石油羟类的可溶性盐等。

4）早强剂

早强剂(Ac)是能加速水泥水化和硬化，促进混凝土早期强度增长的外加剂，可缩短混凝土养护龄期，加快施工进度，提高模板和场地周转率。早强剂主要是无机盐类、有机物等，但现在越来越多地使用各种复合型早强剂。

5）泵送剂

泵送剂(PA)是用改善混凝土泵送性能的外加剂，由减水剂、调凝剂、引气剂、润滑剂等多种组分复合而成。根据工程要求，其产品性能含有所差异。

3.混凝土外加剂的性能指标要求

《混凝土外加剂》(GB 8076—2008)对外加剂的性能指标要求包括掺外加剂混凝土(受检混凝土)性能指标要求及外加剂匀质性指标要求。受检混凝土匀质性指标要求见表3.28，性能性指标要求见表3.29。

表3.28　匀质性指标

注：①生产厂应在相关的技术资料中明示产品匀质性指标的控制值。
②对相同和不相同批次之间的匀质性和等效性的其他要求，可由供需双方商定。
③表中的S、W和D分别为含固量、含水率和密度的生产厂控制值。