混凝土外加剂（下）

    （三）引气剂

    引气剂是指混凝土在搅拌过程中能引入大量均匀、稳定且封闭的微小气泡的外加剂。气泡直径一般为0.02～1.0mm，绝大部分<0.2mm。其作用机理为引气剂作用于气－液界面，使表面张力下降，从而形成稳定的微细封闭气孔。常用引气剂有松香树脂、烷基苯磺碱盐、脂肪醇磺酸盐等等。最常用的为松香热聚树脂和松香皂两种。掺量一般为0.005%～0.01%。严防超量掺用，否则将严重降低混土强度。当采用高频振捣时，引气剂掺量可适当提高。

    1．引气剂的主要功能。

    （1）改善混凝土拌合物的和易性。在拌合物中，相互封闭的微小气泡能起到滚珠作用，减小骨料间的摩阻力，从而提高混凝土的流动性。若保持流动性不变，则可减少用水量，一般每增加1%的含气量可减少用水量6%～10%。由于大量微细气泡能吸附一层稳定的水膜，从而减弱了混凝土的泌水性，故能改善混凝土的保水性和粘聚性。

    （2）提高混凝土耐久性。由于大量的微细气泡堵塞和隔断了混凝土中的毛细孔通道，同时由于泌水少，泌水造成的孔缝也减少。因而能大大提高混凝土的抗渗性能。提高抗腐蚀性能和抗风化性能。另一方面，由于连通毛细孔减少，吸水率相应减小，且能缓冲水结冰时引起的内部水压力，从而使抗冻性大大提高。

    2．引气剂的应用和注意事项。引气剂主要应用于具有较高抗渗和抗冻要求的混凝土工程或贫混凝土，提高混凝土耐久性，也可用来改善泵送性。工程上常与减水剂复合使用，或采用复合引气减水剂。

    由于引气剂导致混凝土含气量提高，混凝土有效受力面积减小，故混凝土强度将下降，一般每增加1%含气量，抗压强度下降5%左右，抗折强度下降2%～3%。故引气剂的掺量必须通过含气量试验严格加以控制，普通混凝土中含气量的限值可按表4-19控制：

    缓凝剂的主要功能有：

    1．降低大体积混凝土的水化热和推迟温峰出现时间，有利于减小混凝土内外温差引起的应力开裂。

    2．便于夏季施工和连续浇捣的混凝土，防止出现混凝土施工缝。

    3．便于泵送施工、滑模施工和远距离运输。

    4．通常具有减水作用，故亦能提高混凝土后期强度或增加流动性或节约水泥用量。

    （五）速凝剂

    速凝剂是指能使混凝土迅速硬化的外加剂。一般初凝时间小于5min，终凝时间小于10h，1h内即产生强度，3天强度可达基准混凝土3倍以上，但后期强度一般低于基准混凝土。常用的速凝剂品种有红星I型、711型、782型和8604型等。

    速凝剂主要用于喷射混凝土和紧急抢修工程、军事工程、防洪堵水工程等。如矿井、隧道、引水涵洞、地下工程岩壁衬砌、边坡和基坑支护等等。

    （六）防冻剂

    防冻剂指能使混凝土中水的冰点下降，保证混凝土在负温下凝结硬化并产生足够强度的外加剂。绝大部分防冻剂由防冻组分、早强组分、减水组分或引气剂复合而成，主要适用于冬季负温条件下的施工。值得说明的一点是，防冻组分本身并不一定能提高硬化混凝土抗冻性。常用防冻剂各类有：

    1．氯盐类防冻剂：以氯化钙、氯化钠为主与其它低温早强剂、减水剂、引气剂等复合而成。

    2．氯盐类阻锈防冻剂：以氯盐和阻锈剂（亚硝酸钠、亚硝酸钙）为主与其它低温早强剂、减水剂、引气剂等复合而成。

    3． 氯盐类防冻剂：以亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐为主要组分。

    4．无氯低碱/无碱类防冻剂：以亚硝酸钙、CO（NH₂）₂等为主要早强防冻组分，是一种具有较好发展前景的外加剂。

    （七）膨胀剂

    膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。掺入膨胀剂的目的是补偿混凝土自身收缩、干缩和温度变形，防止混凝土开裂，并提高混凝土的密实性和防水性能。常用膨胀剂品种有硫铝酸钙、氧化钙、氧化镁、铁屑膨胀剂和复合膨胀剂。也有采用加气类膨胀剂，如铝粉膨胀剂。

    目前建筑工程中膨胀剂的应用越来越多，如地下室底板和侧墙混凝土、钢管混凝土、超长结构混凝土、有防水要求的混凝土工程等等。膨胀剂应用过程中应注意的问题：

    1． 格按照规定掺量掺加。掺量过低膨胀率小，起不到补偿收缩作用；掺量过高则会破坏混凝土结构。

    2．掺膨胀剂混凝土应加强养护。尤其是早期养护，以保证充分发挥膨胀剂的补偿收缩作用，浇水养护时间不得少于14天。如果不能保证充分潮湿养护，有可能产生比不掺膨胀剂更大的收缩，导致混凝土开裂。

    （八） 加气剂

    以化学反应的方法引入大量封闭气泡，用以调节混凝土的含气量和表观密度，也可以用来生产轻混凝土。常用的加气剂有：

    1．H₂释放型加气剂：主要是较活泼的金属Al、Mg、Zn等在碱性条件下与水反应放出H₂气。

    2．O₂释放型加气剂：H₂O₂在氧化剂Ca（ClO）₂、KMnO₄等作用下放出O₂气。

    3．N₂释放型加气剂：主要是分子中含有N-N键的化合物，如偶氮类或肼类化合物在活化剂如铝酸盐、铜盐的作用下释放出N2气。

    4．C₂H₂释放型加气剂：碳化钙与水反应生成乙炔气体。

    5．空气释放型加气剂：通过30目筛的流化焦或活性炭在混凝土拌制过程中逐渐释放吸附的空气。

    6．高聚物型加气剂：异丁烯-马来酸酐共聚物的Mg盐、天然高分子物质（如水解蛋白质和适量增稠剂），配成水溶液，用发泡机制得密度为0.1～0.2kg/L的泡沫，引入水泥砂浆或混凝土中，硬化后即得轻质砂浆或混凝土。

    综合考虑引气质量、可控制性和经济因素，实际工程中以Al粉较常用。

    （九） 絮凝剂

    絮凝剂主要用以提高混凝土的粘聚性和保水性，使混凝土即使受到水的冲刷，水泥和集料也不离析分散。因此，这种混凝土又称为抗冲刷混凝土或水下不分散混凝土，适用于水下施工。常用的品种有：

    1． 纤维素系：主要是非离子型水溶性纤维素醚，如亲水性强的羟基纤维素（HEC）、羟乙基甲基纤维素（HEMC）和羟丙基甲基纤维素（PHMC）等。它们的料度随分子量及取代基团的不同而不同。

    2． 丙烯基系：以聚丙烯酰胺为主要成分。絮凝剂常与其它外加剂复合使用。如与减水剂复合、与引气剂复合、与调凝剂复合等。

    （十） 减缩剂

    日本日产水泥公司和Sanyo化学工业公司于1982年首先研制成混凝土减缩剂（shrinkages reducing agent）。随后美国在1985年获得混凝土减缩剂的专利，在实际应用中取得了极其良好的技术效果。特别是对减小混凝土的自收缩具有很强的针对性。多年来，为了降低减缩剂的成本和改善混凝土的综合性能，对减缩剂的组成及复配技术开展了大量研究，并获得了多项专利。

    减缩剂的主要作用机理是降低混凝土孔隙水的表面张力，从而减小毛细孔失水时产生的收缩应力。另一方面，减缩剂增强了水分子在凝胶体中的吸附作用，进一步减小混凝土的最终收缩值。根据毛细管强力理论，毛细孔失水时引起的收缩应力可由下式表示：
   
    式中 ΔP—毛细孔水凹液面产生的收缩应力；MPa；σ—水的表面张力；θ--水凹液面与毛细孔壁的接触角；r—毛细孔半径。

    显而易见，在一定的毛细孔半径时，水的表面张力下降，将直接降低由毛细减小孔失水时产生的收缩应力。另一方面，由水和减缩剂组成的溶液粘度增加，使得接触角θ增大，即cosθ减小，从而进一步降低混凝土的收缩应力。

    由减缩剂的作用机理可知，在原材料和配合比一定时，减缩率是一个相对稳定值，施工养护和环境条件对混凝土的减缩率影响较小。亦即当养护条件差或空气相对湿度小、风速大，混凝土的收缩增大时，由于减缩率基本一定，故其降低收缩的绝对值也增加。反之亦然。

    此外，减缩剂几乎没有水泥适应性问题，这是因为减缩剂是通过水的物理过程起作用的，与水泥的矿物组成和掺合料等无关，且与其它混凝土外加剂有良好的相容性。随着我国经济基础的加强，特别是混凝土工程裂缝控制的迫切需要，以及减缩剂研究技术和产品性能的进一步提高，减缩剂这一新材料定将得到越来越广泛的应用。

    （十一）、养护剂

    养护剂又称混凝土养生液，其主要作用是涂敷于混凝土表面，形成一层致密的薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，防止水分蒸发，使混凝土利用自身水分最大限度地完成水化的外加剂。按主要成膜物质分为三大类：

    1．无机物类：主要成分为水玻璃及硅溶胶。此类养护剂深敷于混凝土表面，能与水泥的水化产物氢氧化钙反应生成致密的硅酸钙，堵塞混凝土表面水分的蒸发孔道而达到加强养护的作用。

    2．有机物类：主要乳化石蜡类和氯乙烯-偏氯乙烯共聚乳液类等。此类养护剂敷于混凝土表面，基本上不与混凝土组分发生反应，而是在混凝土表面形成连续的不透水薄膜，起到保水和养护的作用。

    3．有机、无机复合类：主要由有机高分子材料（如氯乙烯-偏氯乙烯共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇树脂等）与无机材料（如水玻璃、硅溶胶等）及其它表面活性剂复合而成。

    （十二）、阻锈剂

    阻锈剂是指能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。钢筋或金属预埋件的锈蚀与其表面保护膜的情况有关。混凝土碱度高，埋入的金属表面形成钝化膜，有效地抑制钢筋锈蚀。若混凝土中存在氯化物，会破坏钝化膜，加速钢筋锈蚀。加入适宜的阻锈剂可以有效地防止锈蚀的发生或减缓锈蚀的速度。常用的种类有：

    1．阳离子型阻锈剂：以亚硝酸盐、铬酸盐、苯甲酸盐为主要成分。其特点是具有接受电子的能力，能抑制阳极反应。

    2．离子型阻锈剂：以碳酸钠和氢氧化钠等碱性物质为主要成分。其特点是阴离子为强的质子受体，它们通过提高溶液pH值，降低Fe离子的溶解度而减缓阳极反应或在阴极区形成难溶性被复膜而抑制反应。

    3．复合型阻锈剂：如硫代羟基苯胺。其特点是分子结构中具有两个或更多的定位基团，既可作为电子授体，又可作为电子受体，兼具以上两种阻锈剂的性质，能够同时影响阴阳极反应。因此，它不仅能抑制氯化物侵蚀，而且能抑制金属表面上微电池反应引起的锈蚀也很有效。

    （十三）、泵送剂

    能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂称为泵送剂。所谓泵送性，是指混凝土拌合物具有能顺利通过输送管道、不阻塞、不离析、料塑性良好的性能。泵送剂是流化剂中的一种，它除了能大大提高拌合物流动性以外，还能使润在60～180min时间内保持其流动性，剩余坍落度应不小于原始的55%。此外，它不是缓凝剂，缓凝时间不宜超过120min（特殊情况除外）。

    （十四） 脱模剂

    用于减小混凝土与模板粘着力，易于使二者脱离而不损坏混凝土或渗入混凝土内的外加剂。国内常用的脱模剂主要有下列几种：

    1．海藻酸钠1.5kg，滑石粉20kg，洗衣粉1.5kg，水80kg，将海藻酸钠先浸泡2～3天，再与其它材料混合，调制成白色脱模剂。常用于涂刷钢模。缺点是每涂一次不能多次使用，在冬季、雨季施工时，缺少防冻、防雨的有效措施。

    2．乳化机油（又名皂化石油）50%～55%，水（60～80℃）40%～45%，脂肪酸（油酸、硬脂酸或棕榈脂酸）1.5%～2.5%，石油产物（煤油或汽油）2.5%，磷酸（85%浓度） 0.01%，苛性钾0.02%，按上述重量比，先将乳化机油加热到50～60℃，并将硬脂酸稍加粉碎，然后倒入已加热的乳化机油中，加以搅拌，使其溶解（硬脂酸溶点为50～60℃）。

混凝土外加剂（上）