赫世超

（遼寧城建集團有限公司，遼寧 沈陽 110000）

混凝土自身存在的工作性差、凝結硬化時間長等問題，一直是工程技術人員努力改進和解決的關鍵點。然而，這些問題得以克服的關鍵在于混凝土外加劑的應用，通過改進混凝土配方，增加外加劑，使混凝土的工作性、強度、耐久性等性能得到大幅提升，同時也為建筑工程帶來了顯著的經(jīng)濟效益。

1 建筑過程中添加混凝土外加劑的主要目的

在建筑工程中，混凝土作為一種廣泛使用的建筑材料，其性能在很大程度上決定了建筑的質(zhì)量和安全。為了優(yōu)化混凝土的性質(zhì)，滿足不同工程的特殊要求，混凝土外加劑應運而生。混凝土外加劑是除水、骨料和水泥之外，為改善混凝土性能而向混凝土中添加的物質(zhì)。

首先，添加混凝土外加劑能夠提高混凝土的工作性。工作性好的混凝土在施工過程中更易于攪拌、運輸、澆筑和密實，可有效減少施工中的人力和物力消耗。添加減水劑、塑化劑或超塑化劑等外加劑可以減少水泥用量，在保證混凝土強度的同時，提升其流動性和易工性[1]。

其次，添加混凝土外加劑能夠延長混凝土的凝結時間。在高溫季節(jié)或者需要長時間運輸?shù)那闆r下，混凝土極易發(fā)生過早凝結的問題。這時，加入緩凝劑可以延長混凝土的凝結時間，保證混凝土在長距離運輸或高溫環(huán)境下仍然保持良好的工作性能。

再者，添加混凝土外加劑能夠提高混凝土的強度，改善耐久性。在某些工程中，如高層建筑或橋梁等結構要求混凝土具有高強度和良好的耐久性。此時，加入硅酸鹽外加劑、硬化加速劑等可以加速水泥水化反應，提前產(chǎn)生強度，同時也可以提高混凝土的密實度和耐久性。對于水工構筑物、地下設施等結構而言，混凝土的防水性能尤為重要。通過添加防水劑、滲透結晶型外加劑等可以降低混凝土的孔隙率和滲透性，提升其防水和抗?jié)B能力[2]。

最后，添加混凝土外加劑能夠減少和控制混凝土的開裂。施工過程中如果混凝土受熱收縮、干縮引起裂縫，會嚴重影響結構的穩(wěn)定性和美觀性。加入縮減劑和防裂纖維等可以控制混凝土的體積變化，減小混凝土干縮，防止裂縫的產(chǎn)生。

2 各種類型混凝土外加劑在建筑工程中的應用

2.1 減水劑

減水劑作為混凝土外加劑的一大類，在建筑工程中的應用十分廣泛。它通過改善混凝土的性質(zhì)，以適應各種工程的特殊要求，實現(xiàn)結構材料優(yōu)化、節(jié)能減排和工程經(jīng)濟性的提升。減水劑能夠減少水泥顆粒之間的表面張力，使其更容易分散，在減少用水的同時保持或提高混凝土的工作性[3]。

普通減水劑通常能夠降低約5%～10%的水用量，而高效減水劑（也稱為超塑化劑）可以降低12%～30%的水用量。它們大多由有機物質(zhì)組成，例如萘系、甲苯磺酸鹽等。通過減小用水量，混凝土中的水泥濃度增加，從而在不增加水泥用量的情況下提高混凝土的壓縮強度。減水劑能顯著改善混凝土的工作性，它使混凝土拌合物變得更加流動，易于填充和塑造，減少了空氣泡孔和分離現(xiàn)象，因此在高度致密的鋼筋網(wǎng)和狹窄的空間里也能順利澆筑。這種改進不僅降低了施工難度，而且提高了施工的效率和施工成果的質(zhì)量。除了提高混凝土的基本性能外，減水劑還能改善混凝土的其它性能。例如，可以減緩水泥的水化反應，延長混凝土的凝結時間，適用于夏季高溫施工或者大體積混凝土施工。此外，水化反應放熱速度減緩，能減少施工過程中由于溫差引起的裂縫問題。面對不同的工程需求，減水劑能夠提供多種性能的調(diào)整，如降低泌水和離析，從而減少混凝土表面出現(xiàn)水膜的問題，改善混凝土表觀質(zhì)量和持久性。透水性的降低也能增強混凝土的耐久性，提高抗?jié)B、抗凍性能。

2.2 早強劑

早強劑在建筑工程中有著不可忽視的作用，其主要用途是提高混凝土在早期階段的強度，縮減施工期限并提高工程進度。此外，早強劑也適用于具有防凍要求的混凝土以及在低溫、負溫條件下的混凝土施工[4]。如果不使用早強劑，混凝土在初凝固后，需要經(jīng)歷一段時間的硬化過程，這即是所謂的養(yǎng)護期。在養(yǎng)護期內(nèi)，混凝土不能承受載荷，也不能進行進一步的施工。使用早強劑后，混凝土的初凝時間縮短，硬化快，可盡早進入正常強度增長階段，以滿足施工需求。

在建筑工程中，早強劑的種類主要有硫酸鹽系、氯化物系和三乙醇胺系三種。硫酸鹽系早強劑的主要成分是硫鋁酸鹽，它能夠很快與水泥中的氧化鈣發(fā)生反應，產(chǎn)生大量的結晶熱，從而提高混凝土的早期強度。硫酸鹽系早強劑還能改善混凝土的抗?jié)B性和抗凍性，是冷天施工的理想選擇。氯化物系早強劑中的氯化鈣是最早被使用的早強劑之一，可以大大縮短設置時間和提高早期強度。但是過度使用氯化鈣可能導致鋼筋腐蝕，所以在含有鋼筋的混凝土中應盡量少用或不用。三乙醇胺系早強劑含有氮元素，能夠通過吸附在水泥顆粒表面，改變水泥顆粒表面的電荷，從而降低顆粒之間的吸引力，使顆粒更容易分散，提高混凝土的早期強度。正確選用和使用合適的早強劑，能大大提高施工效率，縮短工期，同時也能提高工程的經(jīng)濟效益。在低溫和防凍環(huán)境中，早強劑的使用尤其重要，早強劑能使混凝土即使在惡劣環(huán)境下也能正常澆筑和養(yǎng)護[5]。

2.3 引氣劑

引氣劑是一種在混凝土生產(chǎn)中不可或缺的添加劑，特別是在要求較高的工程建設中，它的作用顯得尤為重要。引氣劑的主要任務是在混凝土拌合物中生成大量微細且均勻分布的氣泡，從而改善混凝土的性能。引氣劑的引入極大地增強了混凝土的耐久性，特別是其抗凍融性能。凍融循環(huán)是建筑工程中混凝土結構常見的破壞機理之一。在結冰時，水分體積膨脹，使孔隙壓力增大，進而導致了混凝土結構的裂紋和剝落。引氣劑通過產(chǎn)生微小的空氣泡提供了空間來容納這種體積膨脹，因而降低了凍融對混凝土結構的危害。除了抗凍融損害之外，引氣劑還提高了混凝土的抗?jié)B性能?？諝馀莸拇嬖诜稚⒘诉B通孔道，阻礙了水分和有害物質(zhì)的滲透，有效地增強了混凝土的耐水性和耐化學品性能。長期以來，水工混凝土作為重要結構材料用于壩體、水庫、船閘等水利工程建設中，具有良好的耐水性，是確保結構安全長久穩(wěn)固的關鍵。引氣混凝土由于其含有許多微小的空氣泡，因此其和易性、流動性和可泵性得到了提升，使得混凝土更容易在施工過程中拌和、輸送和成型。施工后，這些微小的氣泡能減小混凝土的塑性收縮和干縮，減少開裂的可能性。

盡管引氣劑的添加帶來了諸多優(yōu)勢，但在使用時也需要控制其用量，過多的引氣會導致混凝土強度降低，耐磨性下降。因此，為了達到最佳的工程性能和經(jīng)濟效益，需要精確設計引氣劑的添加量。通常這需要考慮混凝土的用途、環(huán)境條件和所使用的水泥類型。在設計配比時，除了考慮混凝土的耐久性、抗?jié)B性和工作性能外，還需考慮混凝土的強度等級。對于大多數(shù)結構性混凝土，保持適當?shù)暮瑲饬渴菍崿F(xiàn)長期耐用性的關鍵。通常，工程師會根據(jù)實際需要和規(guī)范要求，經(jīng)過試驗確定具體的引氣劑摻量。

2.4 緩凝劑

緩凝劑是混凝土和砂漿中常用的一種添加劑，主要用于延遲混凝土或砂漿的凝結時間。在建筑工程中，緩凝劑扮演著重要的角色。

混凝土拌好后，必須在幾小時內(nèi)進行攪拌、運輸、澆筑、振實和初期養(yǎng)護等工序。如果在這段時間內(nèi)，混凝土發(fā)生凝結，就不能再使用。這就需要緩凝劑來延長混凝土的凝結時間，給各個工序提供充足的時間。在特殊的施工條件下，比如溫度高、風速大或者需要大規(guī)模的連續(xù)澆筑的場合，緩凝劑的應用尤為重要。大體積混凝土在混凝土水化反應過程中，會釋放大量的熱量，形成溫度高的“溫度峰”，這種內(nèi)部熱量的集中釋放可能會導致混凝土內(nèi)部和外部的溫差過大，從而引起混凝土的熱裂。緩凝劑能夠延緩混凝土的凝結，同時減小內(nèi)外溫差，從而減輕或防止熱裂的發(fā)生。此外，緩凝劑還可以提升混凝土的強度和流動性。因為緩凝劑可以延長混凝土的塑性期，使水泥有更充足的時間充分水化，生成更多的結晶，從而提高混凝土的強度。同時，對流動混凝土來說，緩凝劑可以延長其流動期的時間，并保持其良好的流動性，這對于工程質(zhì)量尤為必要。長距離運輸混凝土，使用緩凝劑可以保證混凝土的用量不減少；在滑模施工中，由于模板一次性搭建較長，混凝土需具備足夠的流動性以均勻填充模板，并能在模板內(nèi)順利流動。緩凝劑的添加可以改善混凝土的黏結性，減少內(nèi)摩擦力，使混凝土更易于流動和均勻分布在模板內(nèi)。適量的緩凝劑可以提高混凝土的坍落度，使其易于流動和排除空隙，有利于填充模板。緩凝劑還可以減少混凝土的水分蒸發(fā)速度，延緩水分的流失，提高混凝土的保水性。

2.5 防凍劑

防凍劑在建筑工程中的應用至關重要，尤其在寒冷冬季，其中嶄露的頭角便更具真知灼見。給混凝土添加這一特殊材料可以保證其在低溫條件下也能正常質(zhì)化，原因在于這種特殊添加劑能降低水的冰點，防止混凝土凝固硬化。這樣，即便在冰冷的環(huán)境中，我們也能繼續(xù)進行建筑施工，確保工程進度不受天氣條件的影響。

防凍劑雖然可以降低混凝土中水的冰點，讓我們在冬季負溫條件也能進行施工，但同時也因其性能和特性帶來了新挑戰(zhàn)。為此，配合使用防凍劑的水泥類型也需要精心選擇，優(yōu)選普通水泥和硅酸鹽水泥，盡可能避免使用高鋁水泥，因為高鋁水泥的耐寒性能相對較差，不能與防凍劑搭配使用以保持混凝土的工作性和強度。為確保防凍劑在混凝土中均勻分布，我們需要在添加防凍劑時適當延長攪拌時間，以保證材料充分混合、分布均勻。此外，添加防凍劑前，要對其進行詳盡的檢查，并將其盡可能地研磨成粉狀，以便增加與混凝土的接觸面積，提高其效率。

防凍劑大體上分為氯鹽類防凍劑和無氯類防凍劑。氯鹽類防凍劑具有成本低和凍結點低的優(yōu)點，常用的有氯化鈣、氯化鈉和氯化鎂等。但它也有一些弊端，比如會腐蝕鋼筋和引起混凝土的后期開裂。于是，人們研發(fā)出無氯防凍劑，如醇類（乙醇、甲醇等）和多元醇類（乙二醇、丙二醇等）防凍劑。這些防凍劑不會對鋼筋產(chǎn)生腐蝕，也不會引起混凝土開裂，因此在許多工程中得以廣泛應用。

2.6 速凝劑

速凝劑在建筑工程中的應用非常廣泛，尤其在那些需要快速恢復或緊急修建的項目中，是不可或缺的材料之一。它改變了傳統(tǒng)混凝土需要長時間才能凝結硬化的局限，有效應對了時間緊迫的工程挑戰(zhàn)。速凝劑主要由堿金屬硫酸鹽、堿金屬氯鹽、磷酸鹽等化合物組成，這些物質(zhì)可以迅速與水泥中的鈣離子發(fā)生反應，加快水泥水化進程，從而實現(xiàn)速凝效果[6]。它的這種特性使得在特定情況下，例如緊急搶修工程、抗洪防災工程及軍事工程中，混凝土可以在短時間內(nèi)達到承載要求，確保工程進度和結構的臨時穩(wěn)定性。在緊急搶修工程中，如道路、橋梁或者管道破損情況下，我們必須迅速修復，以恢復交通和服務。速凝劑的使用可以大大縮短維修等待時間，以最快的速度恢復設施的正常運行?？购榉罏墓こ虒r間的要求更是嚴苛，洪水來臨前必須搶先完成防洪設施的加固和修復。使用速凝劑能夠在最短時間內(nèi)使混凝土達到一定的強度，有效防止災害造成更大損失。由于它加速了水泥的硬化過程，這可能會導致混凝土的后期強度不如按常規(guī)方法養(yǎng)護的混凝土。此外，混凝土的耐久性也可能受到影響，容易產(chǎn)生收縮和開裂等問題，這在一定程度上限制了速凝劑的應用場景。在使用速凝劑時需要進行精心設計和嚴格控制。設計時需考慮混凝土的配比、速凝劑的添加量以及施工環(huán)境等因素；在施工過程中要嚴格控制攪拌、運輸和澆筑的時間，以確?；炷聊軌蛟谧罴褧r間內(nèi)形成所需強度。

3 結語

混凝土外加劑在建筑工程中的應用已經(jīng)深入混凝土施工的方方面面，并為工程建設提供了有效的技術保障。未來，隨著新材料新技術的不斷涌現(xiàn)，混凝土外加劑在建筑工程中的應用也將進入一個新的維度，那將是一個挑戰(zhàn)與機遇并存的時代，讓我們共同期待混凝土外加劑在建筑工程中的更大突破和更廣闊的應用前景。