混凝土外加劑（下）

    （三）引氣劑

    引氣劑是指混凝土在攪拌過程中能引入大量均勻、穩(wěn)定且封閉的微小氣泡的外加劑。氣泡直徑一般為0.02～1.0mm，絕大部分<0.2mm。其作用機(jī)理為引氣劑作用于氣－液界面，使表面張力下降，從而形成穩(wěn)定的微細(xì)封閉氣孔。常用引氣劑有松香樹脂、烷基苯磺堿鹽、脂肪醇磺酸鹽等等。最常用的為松香熱聚樹脂和松香皂兩種。摻量一般為0.005%～0.01%。嚴(yán)防超量摻用，否則將嚴(yán)重降低混土強(qiáng)度。當(dāng)采用高頻振搗時(shí)，引氣劑摻量可適當(dāng)提高。

    1．引氣劑的主要功能。

    （1）改善混凝土拌合物的和易性。在拌合物中，相互封閉的微小氣泡能起到滾珠作用，減小骨料間的摩阻力，從而提高混凝土的流動(dòng)性。若保持流動(dòng)性不變，則可減少用水量，一般每增加1%的含氣量可減少用水量6%～10%。由于大量微細(xì)氣泡能吸附一層穩(wěn)定的水膜，從而減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。由于大量的微細(xì)氣泡堵塞和隔斷了混凝土中的毛細(xì)孔通道，同時(shí)由于泌水少，泌水造成的孔縫也減少。因而能大大提高混凝土的抗?jié)B性能。提高抗腐蝕性能和抗風(fēng)化性能。另一方面，由于連通毛細(xì)孔減少，吸水率相應(yīng)減小，且能緩沖水結(jié)冰時(shí)引起的內(nèi)部水壓力，從而使抗凍性大大提高。

    2．引氣劑的應(yīng)用和注意事項(xiàng)。引氣劑主要應(yīng)用于具有較高抗?jié)B和抗凍要求的混凝土工程或貧混凝土，提高混凝土耐久性，也可用來改善泵送性。工程上常與減水劑復(fù)合使用，或采用復(fù)合引氣減水劑。

    由于引氣劑導(dǎo)致混凝土含氣量提高，混凝土有效受力面積減小，故混凝土強(qiáng)度將下降，一般每增加1%含氣量，抗壓強(qiáng)度下降5%左右，抗折強(qiáng)度下降2%～3%。故引氣劑的摻量必須通過含氣量試驗(yàn)嚴(yán)格加以控制，普通混凝土中含氣量的限值可按表4-19控制：

    緩凝劑的主要功能有：

    1．降低大體積混凝土的水化熱和推遲溫峰出現(xiàn)時(shí)間，有利于減小混凝土內(nèi)外溫差引起的應(yīng)力開裂。

    2．便于夏季施工和連續(xù)澆搗的混凝土，防止出現(xiàn)混凝土施工縫。

    3．便于泵送施工、滑模施工和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

    4．通常具有減水作用，故亦能提高混凝土后期強(qiáng)度或增加流動(dòng)性或節(jié)約水泥用量。

    （五）速凝劑

    速凝劑是指能使混凝土迅速硬化的外加劑。一般初凝時(shí)間小于5min，終凝時(shí)間小于10h，1h內(nèi)即產(chǎn)生強(qiáng)度，3天強(qiáng)度可達(dá)基準(zhǔn)混凝土3倍以上，但后期強(qiáng)度一般低于基準(zhǔn)混凝土。常用的速凝劑品種有紅星I型、711型、782型和8604型等。

    速凝劑主要用于噴射混凝土和緊急搶修工程、軍事工程、防洪堵水工程等。如礦井、隧道、引水涵洞、地下工程巖壁襯砌、邊坡和基坑支護(hù)等等。

    （六）防凍劑

    防凍劑指能使混凝土中水的冰點(diǎn)下降，保證混凝土在負(fù)溫下凝結(jié)硬化并產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的外加劑。絕大部分防凍劑由防凍組分、早強(qiáng)組分、減水組分或引氣劑復(fù)合而成，主要適用于冬季負(fù)溫條件下的施工。值得說明的一點(diǎn)是，防凍組分本身并不一定能提高硬化混凝土抗凍性。常用防凍劑各類有：

    1．氯鹽類防凍劑：以氯化鈣、氯化鈉為主與其它低溫早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑等復(fù)合而成。

    2．氯鹽類阻銹防凍劑：以氯鹽和阻銹劑（亞硝酸鈉、亞硝酸鈣）為主與其它低溫早強(qiáng)劑、減水劑、引氣劑等復(fù)合而成。

    3． 氯鹽類防凍劑：以亞硝酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽為主要組分。

    4．無氯低堿/無堿類防凍劑：以亞硝酸鈣、CO（NH₂）₂等為主要早強(qiáng)防凍組分，是一種具有較好發(fā)展前景的外加劑。

    （七）膨脹劑

    膨脹劑是指能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑。摻入膨脹劑的目的是補(bǔ)償混凝土自身收縮、干縮和溫度變形，防止混凝土開裂，并提高混凝土的密實(shí)性和防水性能。常用膨脹劑品種有硫鋁酸鈣、氧化鈣、氧化鎂、鐵屑膨脹劑和復(fù)合膨脹劑。也有采用加氣類膨脹劑，如鋁粉膨脹劑。

    目前建筑工程中膨脹劑的應(yīng)用越來越多，如地下室底板和側(cè)墻混凝土、鋼管混凝土、超長結(jié)構(gòu)混凝土、有防水要求的混凝土工程等等。膨脹劑應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題：

    1． 格按照規(guī)定摻量摻加。摻量過低膨脹率小，起不到補(bǔ)償收縮作用；摻量過高則會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)。

    2．摻膨脹劑混凝土應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。尤其是早期養(yǎng)護(hù)，以保證充分發(fā)揮膨脹劑的補(bǔ)償收縮作用，澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天。如果不能保證充分潮濕養(yǎng)護(hù)，有可能產(chǎn)生比不摻膨脹劑更大的收縮，導(dǎo)致混凝土開裂。

    （八） 加氣劑

    以化學(xué)反應(yīng)的方法引入大量封閉氣泡，用以調(diào)節(jié)混凝土的含氣量和表觀密度，也可以用來生產(chǎn)輕混凝土。常用的加氣劑有：

    1．H₂釋放型加氣劑：主要是較活潑的金屬Al、Mg、Zn等在堿性條件下與水反應(yīng)放出H₂氣。

    2．O₂釋放型加氣劑：H₂O₂在氧化劑Ca（ClO）₂、KMnO₄等作用下放出O₂氣。

    3．N₂釋放型加氣劑：主要是分子中含有N-N鍵的化合物，如偶氮類或肼類化合物在活化劑如鋁酸鹽、銅鹽的作用下釋放出N2氣。

    4．C₂H₂釋放型加氣劑：碳化鈣與水反應(yīng)生成乙炔氣體。

    5．空氣釋放型加氣劑：通過30目篩的流化焦或活性炭在混凝土拌制過程中逐漸釋放吸附的空氣。

    6．高聚物型加氣劑：異丁烯-馬來酸酐共聚物的Mg鹽、天然高分子物質(zhì)（如水解蛋白質(zhì)和適量增稠劑），配成水溶液，用發(fā)泡機(jī)制得密度為0.1～0.2kg/L的泡沫，引入水泥砂漿或混凝土中，硬化后即得輕質(zhì)砂漿或混凝土。

    綜合考慮引氣質(zhì)量、可控制性和經(jīng)濟(jì)因素，實(shí)際工程中以Al粉較常用。

    （九） 絮凝劑

    絮凝劑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沖刷，水泥和集料也不離析分散。因此，這種混凝土又稱為抗沖刷混凝土或水下不分散混凝土，適用于水下施工。常用的品種有：

    1． 纖維素系：主要是非離子型水溶性纖維素醚，如親水性強(qiáng)的羥基纖維素（HEC）、羥乙基甲基纖維素（HEMC）和羥丙基甲基纖維素（PHMC）等。它們的料度隨分子量及取代基團(tuán)的不同而不同。

    2． 丙烯基系：以聚丙烯酰胺為主要成分。絮凝劑常與其它外加劑復(fù)合使用。如與減水劑復(fù)合、與引氣劑復(fù)合、與調(diào)凝劑復(fù)合等。

    （十） 減縮劑

    日本日產(chǎn)水泥公司和Sanyo化學(xué)工業(yè)公司于1982年首先研制成混凝土減縮劑（shrinkages reducing agent）。隨后美國在1985年獲得混凝土減縮劑的專利，在實(shí)際應(yīng)用中取得了極其良好的技術(shù)效果。特別是對(duì)減小混凝土的自收縮具有很強(qiáng)的針對(duì)性。多年來，為了降低減縮劑的成本和改善混凝土的綜合性能，對(duì)減縮劑的組成及復(fù)配技術(shù)開展了大量研究，并獲得了多項(xiàng)專利。

    減縮劑的主要作用機(jī)理是降低混凝土孔隙水的表面張力，從而減小毛細(xì)孔失水時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。另一方面，減縮劑增強(qiáng)了水分子在凝膠體中的吸附作用，進(jìn)一步減小混凝土的最終收縮值。根據(jù)毛細(xì)管強(qiáng)力理論，毛細(xì)孔失水時(shí)引起的收縮應(yīng)力可由下式表示：
   
    式中 ΔP—毛細(xì)孔水凹液面產(chǎn)生的收縮應(yīng)力；MPa；σ—水的表面張力；θ--水凹液面與毛細(xì)孔壁的接觸角；r—毛細(xì)孔半徑。

    顯而易見，在一定的毛細(xì)孔半徑時(shí)，水的表面張力下降，將直接降低由毛細(xì)減小孔失水時(shí)產(chǎn)生的收縮應(yīng)力。另一方面，由水和減縮劑組成的溶液粘度增加，使得接觸角θ增大，即cosθ減小，從而進(jìn)一步降低混凝土的收縮應(yīng)力。

    由減縮劑的作用機(jī)理可知，在原材料和配合比一定時(shí)，減縮率是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值，施工養(yǎng)護(hù)和環(huán)境條件對(duì)混凝土的減縮率影響較小。亦即當(dāng)養(yǎng)護(hù)條件差或空氣相對(duì)濕度小、風(fēng)速大，混凝土的收縮增大時(shí)，由于減縮率基本一定，故其降低收縮的絕對(duì)值也增加。反之亦然。

    此外，減縮劑幾乎沒有水泥適應(yīng)性問題，這是因?yàn)闇p縮劑是通過水的物理過程起作用的，與水泥的礦物組成和摻合料等無關(guān)，且與其它混凝土外加劑有良好的相容性。隨著我國經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的加強(qiáng)，特別是混凝土工程裂縫控制的迫切需要，以及減縮劑研究技術(shù)和產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高，減縮劑這一新材料定將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

    （十一）、養(yǎng)護(hù)劑

    養(yǎng)護(hù)劑又稱混凝土養(yǎng)生液，其主要作用是涂敷于混凝土表面，形成一層致密的薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，防止水分蒸發(fā)，使混凝土利用自身水分最大限度地完成水化的外加劑。按主要成膜物質(zhì)分為三大類：

    1．無機(jī)物類：主要成分為水玻璃及硅溶膠。此類養(yǎng)護(hù)劑深敷于混凝土表面，能與水泥的水化產(chǎn)物氫氧化鈣反應(yīng)生成致密的硅酸鈣，堵塞混凝土表面水分的蒸發(fā)孔道而達(dá)到加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的作用。

    2．有機(jī)物類：主要乳化石蠟類和氯乙烯-偏氯乙烯共聚乳液類等。此類養(yǎng)護(hù)劑敷于混凝土表面，基本上不與混凝土組分發(fā)生反應(yīng)，而是在混凝土表面形成連續(xù)的不透水薄膜，起到保水和養(yǎng)護(hù)的作用。

    3．有機(jī)、無機(jī)復(fù)合類：主要由有機(jī)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、聚乙烯醇樹脂等）與無機(jī)材料（如水玻璃、硅溶膠等）及其它表面活性劑復(fù)合而成。

    （十二）、阻銹劑

    阻銹劑是指能抑制或減輕混凝土中鋼筋或其它預(yù)埋金屬銹蝕的外加劑。鋼筋或金屬預(yù)埋件的銹蝕與其表面保護(hù)膜的情況有關(guān)?；炷翂A度高，埋入的金屬表面形成鈍化膜，有效地抑制鋼筋銹蝕。若混凝土中存在氯化物，會(huì)破壞鈍化膜，加速鋼筋銹蝕。加入適宜的阻銹劑可以有效地防止銹蝕的發(fā)生或減緩銹蝕的速度。常用的種類有：

    1．陽離子型阻銹劑：以亞硝酸鹽、鉻酸鹽、苯甲酸鹽為主要成分。其特點(diǎn)是具有接受電子的能力，能抑制陽極反應(yīng)。

    2．離子型阻銹劑：以碳酸鈉和氫氧化鈉等堿性物質(zhì)為主要成分。其特點(diǎn)是陰離子為強(qiáng)的質(zhì)子受體，它們通過提高溶液pH值，降低Fe離子的溶解度而減緩陽極反應(yīng)或在陰極區(qū)形成難溶性被復(fù)膜而抑制反應(yīng)。

    3．復(fù)合型阻銹劑：如硫代羥基苯胺。其特點(diǎn)是分子結(jié)構(gòu)中具有兩個(gè)或更多的定位基團(tuán)，既可作為電子授體，又可作為電子受體，兼具以上兩種阻銹劑的性質(zhì)，能夠同時(shí)影響陰陽極反應(yīng)。因此，它不僅能抑制氯化物侵蝕，而且能抑制金屬表面上微電池反應(yīng)引起的銹蝕也很有效。

    （十三）、泵送劑

    能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑稱為泵送劑。所謂泵送性，是指混凝土拌合物具有能順利通過輸送管道、不阻塞、不離析、料塑性良好的性能。泵送劑是流化劑中的一種，它除了能大大提高拌合物流動(dòng)性以外，還能使?jié)櫾?0～180min時(shí)間內(nèi)保持其流動(dòng)性，剩余坍落度應(yīng)不小于原始的55%。此外，它不是緩凝劑，緩凝時(shí)間不宜超過120min（特殊情況除外）。

    （十四） 脫模劑

    用于減小混凝土與模板粘著力，易于使二者脫離而不損壞混凝土或滲入混凝土內(nèi)的外加劑。國內(nèi)常用的脫模劑主要有下列幾種：

    1．海藻酸鈉1.5kg，滑石粉20kg，洗衣粉1.5kg，水80kg，將海藻酸鈉先浸泡2～3天，再與其它材料混合，調(diào)制成白色脫模劑。常用于涂刷鋼模。缺點(diǎn)是每涂一次不能多次使用，在冬季、雨季施工時(shí)，缺少防凍、防雨的有效措施。

    2．乳化機(jī)油（又名皂化石油）50%～55%，水（60～80℃）40%～45%，脂肪酸（油酸、硬脂酸或棕櫚脂酸）1.5%～2.5%，石油產(chǎn)物（煤油或汽油）2.5%，磷酸（85%濃度） 0.01%，苛性鉀0.02%，按上述重量比，先將乳化機(jī)油加熱到50～60℃，并將硬脂酸稍加粉碎，然后倒入已加熱的乳化機(jī)油中，加以攪拌，使其溶解（硬脂酸溶點(diǎn)為50～60℃）。