外加劑是指能有效改善混凝土某項(xiàng)或多項(xiàng)性能的一類(lèi)材料。其摻量一般只占水泥量的5%以下，卻能顯著改善混凝土的和易性、強(qiáng)度、耐久性或調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間及節(jié)約水泥。外加劑的應(yīng)用促進(jìn)了混凝土技術(shù)的飛速進(jìn)步，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，使得高強(qiáng)高性能混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，并解決了許多工程技術(shù)難題。如遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和高聳建筑物的泵送問(wèn)題；緊急搶修工程的早強(qiáng)速凝問(wèn)題；大體積混凝土工程的水化熱問(wèn)題；縱長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的收縮補(bǔ)償問(wèn)題；地下建筑物的防滲漏問(wèn)題等等。目前，外加劑已成為除水泥、水、砂子、石子以外的第五組成材料，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

    一、外加劑的分類(lèi)

    混凝土外加劑一般根據(jù)其主要功能分類(lèi)：
    1．改善混凝土流變性能的外加劑。主要有減水劑、引氣劑、泵送劑等。
    2．調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)硬化性能的外加劑。主要有緩凝劑、速凝劑、早強(qiáng)劑等。
    3．調(diào)節(jié)混凝土含氣量的外加劑。主要有引氣劑、加氣劑、泡沫劑等。
    4．改善混凝土耐久性的外加劑。主要有引氣劑、防水劑、阻銹劑等。
    5．提供混凝土特殊性能的外加劑。主要有防凍劑、膨脹劑、著色劑、引氣劑和泵送劑等。
　　
    二、建筑工程中常用的混凝土外加劑品種
　　
    （一）減水劑
    減水劑是指在混凝土坍落度相同的條件下，能減少拌合用水量；或者在混凝土配合比和用水量均不變的情況下，能增加混凝土坍落度的外加劑。根據(jù)減水率大小或坍落度增加幅度分為普通減水劑和高效減水劑兩大類(lèi)。此外，尚有復(fù)合型減水劑，如引氣減水劑，既具有減水作用，同時(shí)具有引氣作用；早強(qiáng)減水劑，既具有減水作用，又具有提高早期強(qiáng)度作用；緩凝減水劑，同時(shí)具有延緩凝結(jié)時(shí)間的功能等等。
　　
    1．減水劑的主要功能。
    （1）配合比不變時(shí)顯著提高流動(dòng)性。
    （2）流動(dòng)性和水泥用量不變時(shí)，減少用水量，降低水灰比，提高強(qiáng)度。
    （3）保持流動(dòng)性和強(qiáng)度不變時(shí)，節(jié)約水泥用量，降低成本。
    （4）配置高強(qiáng)高性能混凝土。
　　
    2．減水劑的作用機(jī)理。減水劑提高混凝土拌合物流動(dòng)性的作用機(jī)理主要包括分散作用和潤(rùn)滑作用兩方而。減水劑實(shí)際上為一種表面活性劑，長(zhǎng)分子鏈的一端易溶于水——親水基，另一端難溶于水——憎水基，如圖4-17所示。 
 
圖4-17 表面活性劑（減水劑）                           圖4-18 減水劑作用機(jī)理示意圖 

    （1）分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥顆粒分子引力的作用，使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中，不能參與自由流動(dòng)和潤(rùn)滑作用，從而影響了混凝土拌合物的流動(dòng)性（如圖4-18a）。當(dāng)加入減水劑后，由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面，使水泥顆粒表面帶有同一種電荷（通常為負(fù)電荷），形成靜電排斥作用，促使水泥顆粒相互分散，絮凝結(jié)構(gòu)破壞，釋放出被包裹部分水，參與流動(dòng)，從而有效地增加混凝土拌合物的流動(dòng)性（如圖4-18b）。
　　
    （2）潤(rùn)滑作用：減水劑中的親水基極性很強(qiáng)，因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜（圖4-18c），這層水膜具有很好的潤(rùn)滑作用，能有效降低水泥顆粒間的滑動(dòng)阻力，從而使混凝土流動(dòng)性進(jìn)一步提高。

    3. 常用減水劑品種。
　　
    （1）木質(zhì)素系減水劑：木素質(zhì)系減水劑主要有木質(zhì)素磺酸鈣（簡(jiǎn)稱(chēng)木鈣，代號(hào)MG），木質(zhì)素磺酸鈉（木鈉）和木質(zhì)素磺酸鎂（木鎂）三大類(lèi)。工程上最常使用的為木鈣。
　　
    MG是由生產(chǎn)紙漿的木質(zhì)廢液，經(jīng)中和發(fā)酵、脫糖、濃縮、噴霧干燥而制成的棕黃色粉末。
　　
    MG屬緩凝引氣型減水劑，摻量擬控制在0.2%～0.3%之間，超摻有可能導(dǎo)致數(shù)天或數(shù)十天不凝結(jié)，并影響強(qiáng)度和施工進(jìn)度，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致工程質(zhì)量事故。
　　
    MG的減水率約為10%，保持流動(dòng)性不變，可提高混凝土強(qiáng)度8%～10%；若不減水則可增大混凝土坍落度約80～100mm；若保持和易性與強(qiáng)度不變時(shí)，可節(jié)約水泥5%～10%；
　　
    MG主要適用于夏季混凝土施工、滑模施工、大體積混凝土和泵送混凝土施工，也可用于一般混凝土工程。
　　
    MG不宜用于蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土制品和工程。
　　
    （2）萘磺酸鹽系減水劑：萘磺酸鹽系減水劑簡(jiǎn)稱(chēng)萘系減水劑，它是以工業(yè)萘或由煤焦油中分餾出含萘的同系物經(jīng)分餾為原料，經(jīng)磺化、縮合等一系列復(fù)雜的工藝而制成的棕黃色粉末或液體。其主要成分為β—萘磺酸鹽甲醛縮合物。品種很多，如FDN、NNO、NF、MF、UNF、XP、SN－Ⅱ、建1、NHJ等等。
　　
    萘系減水劑多數(shù)為非引氣型高效減水劑，適宜摻量為0.5%～1.2%，減水率可達(dá)15%～30%，相應(yīng)地可提高28天強(qiáng)度10%以上，或節(jié)約水泥10%～20%。
　　
    萘系減水劑對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕作用，具有早強(qiáng)功能。但混凝土的坍落度損失較大，故實(shí)際生產(chǎn)的萘系減水劑，極大多數(shù)為復(fù)合型的，通常與緩凝劑或引氣劑復(fù)合。
　　
    萘系減水劑主要適用于配制高強(qiáng)、早強(qiáng)、流態(tài)和蒸養(yǎng)混凝土制品和工程，也可用于一般工程。
　　
    （3）樹(shù)脂系減水劑：樹(shù)脂系減水劑為磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂減水劑，通常稱(chēng)為密胺樹(shù)脂系減水劑。主要以三聚氰胺、甲醛和亞硫酸鈉為原料，經(jīng)磺化、縮聚等工藝生產(chǎn)而成的棕色液體。最常用的有SM樹(shù)脂減水劑。
　　
    SM為非引氣型早強(qiáng)高效減水劑，性能優(yōu)于萘系減水劑，但目前價(jià)格較高，適宜摻量0.5%～2.0%，減水率可達(dá)20%以上，1天強(qiáng)度提高一倍以上，7天強(qiáng)度可達(dá)基準(zhǔn)28天強(qiáng)度，長(zhǎng)期強(qiáng)度也能提高，且可顯著提高混凝土的抗?jié)B、抗凍性和彈性模量。
　　
    摻SM減水劑的混凝土粘聚性較大，可泵性較差，且坍落度經(jīng)時(shí)損失也較大。目前主要用于配制高強(qiáng)混凝土、早強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土和鋁酸鹽水泥耐火混凝土等。
　　
    （4）糖蜜類(lèi)減水劑：糖蜜類(lèi)減水劑是以制糖業(yè)的糖渣和廢蜜為原料，經(jīng)石灰中和處理而成的棕色粉末或液體。國(guó)產(chǎn)品種主要有3FG、TF、ST等。
　　
    糖蜜減水劑與MG減水劑性能基本相同，但緩凝作用比MG強(qiáng)，故通常作為緩凝劑使用。適宜摻量0.2%～0.3%，減水率10%左右。主要用于大體積混凝土、大壩混凝土和有緩凝要求的混凝土工程。
　　
    （5）復(fù)合減水劑：?jiǎn)我粶p水劑往往很難滿(mǎn)足不同工程性質(zhì)和不同施工條件的要求，因此，減水劑研究和生產(chǎn)中往往復(fù)合各種其他外加劑，組成早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑、引氣減水劑、緩凝引氣減水劑等等。隨著工程建設(shè)和混凝土技術(shù)進(jìn)步的需要，各種新型多功能復(fù)合減水劑正在不斷研制生產(chǎn)中，如2～3h內(nèi)無(wú)坍落度損失的保塑高效減水劑等，這一類(lèi)外加劑主要有：聚羧酸鹽與改性木質(zhì)素的復(fù)合物、帶磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、芳香族氨基磺酸系高分子化合物、改性羥基衍生物與烷基芳香磺酸鹽的復(fù)合物、萘磺酸甲醛縮合物與木鈣等的復(fù)合物、三聚氰胺甲醛縮合物與木鈣等的復(fù)合物。
　　
    其它減水劑新品種還有以甲基萘為原料的聚次甲基甲基萘磺酸鈉減水劑；以古馬隆為原料的氧茚樹(shù)脂磺酸鈉減水劑；胺基磺酸鹽系高效減水劑；丙烯酸酯或醋酸乙烯的接枝共聚物系高效減水劑；聚羧酸醚系與交聯(lián)聚合物的復(fù)合物系高效減水劑；順丁烯二酸衍生共聚物系高效減水劑；聚羧酸系高分子聚合物系減水劑等。
　　
    （二）早強(qiáng)劑
　　
    早強(qiáng)劑是指能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。主要作用機(jī)理是加速水泥水化速度，加速水化產(chǎn)物的早期結(jié)晶和沉淀。主要功能是縮短混凝土施工養(yǎng)護(hù)期，加快施工進(jìn)度，提高模板的周轉(zhuǎn)率。主要適用于有早強(qiáng)要求的混凝土工程及低溫、負(fù)溫施工混凝土、有防凍要求的混凝土、預(yù)制構(gòu)件、蒸汽養(yǎng)護(hù)等等。早強(qiáng)劑的主要品種有氯鹽、硫酸鹽和有機(jī)胺三大類(lèi)，但更多使用的是它們的復(fù)合早強(qiáng)劑。
　　
    1．氯化鈣早強(qiáng)劑。氯鹽類(lèi)早強(qiáng)劑主要有CaCl2、NaCl、KCl、AlCl3和FeCl3等。工程上最常用的是CaCl2，為白色粉末，適宜摻量0.5%～3%。由于Cl-對(duì)鋼筋有腐蝕作用，故鋼筋混凝土中摻量應(yīng)控制在1%以?xún)?nèi)。CaCl2早強(qiáng)劑能使混凝土3天強(qiáng)度提高50%～100%，7天強(qiáng)度提高20%～40%，但后期強(qiáng)度不一定提高，甚至可能低于基準(zhǔn)混凝土。此外，氯鹽類(lèi)早強(qiáng)劑對(duì)混凝土耐久性有一定影響，因此CaCl2早強(qiáng)劑及氯鹽復(fù)合早強(qiáng)劑不得在下列工程中使用：
    （1）環(huán)境相對(duì)濕度大于8%、水位升降區(qū)、露天結(jié)構(gòu)或經(jīng)常受水淋的結(jié)構(gòu)。主要是防止泛鹵。
    （2）鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位及有外露鋼筋埋件而無(wú)防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)。
    （3）含有酸堿或硫酸鹽侵蝕介質(zhì)中使用的結(jié)構(gòu)。
    （4）環(huán)境溫度高于60℃的結(jié)構(gòu)。
    （5）使用冷拉鋼筋或冷拔低碳鋼絲的結(jié)構(gòu)。
    （6）給排水構(gòu)筑物、薄壁構(gòu)件、中級(jí)和重級(jí)吊車(chē)、屋架、落錘或鍛錘基礎(chǔ)。
    （7）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
    （8）含有活性骨料的混凝土結(jié)構(gòu)。
    （9）電力設(shè)施系統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)。
    此外，為消除CaCl2對(duì)鋼筋的銹蝕作用，通常要求與阻銹劑亞硝酸鈉復(fù)合使用。
　　
    2．硫酸鹽類(lèi)早強(qiáng)劑。硫酸鹽類(lèi)早強(qiáng)劑主要有硫酸鈉（即元明粉，俗稱(chēng)芒硝）、硫代硫酸鈉、硫酸鈣、硫酸鋁及硫酸鋁鉀（即明礬）等。建筑工程中最常用的為硫酸鈉早強(qiáng)劑。
　　
    硫酸鈉為白色粉末，適宜摻量為0.5%～2.0%；早強(qiáng)效果不及CaCl2。對(duì)礦渣水泥混凝土早強(qiáng)效果較顯著，但后期強(qiáng)度略有下降。硫酸鈉早強(qiáng)劑在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的摻量不得大于1%；潮濕環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中摻量不得大于1.5%；嚴(yán)格控制最大摻量，超摻可導(dǎo)致混凝土后期膨脹開(kāi)裂，強(qiáng)度下降；混凝土表面起“白霜”，影響外觀和表面裝飾。此外，硫酸鈉早強(qiáng)劑不得用于下列工程：
    （1）與鍍鋅鋼材或鋁鐵相接觸部位的結(jié)構(gòu)及外露鋼筋預(yù)埋件而無(wú)防護(hù)措施的結(jié)構(gòu)。
    （2）使用直流電源的工廠及電氣化運(yùn)輸設(shè)施的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
    （3）含有活性骨料的混凝土結(jié)構(gòu)。
　　
    3．有機(jī)胺類(lèi)早強(qiáng)劑。有機(jī)胺類(lèi)早強(qiáng)劑主要有三乙醇胺、三異醇胺等。工程上最常用的為三乙醇胺。三乙醇胺為無(wú)色或淡黃色油狀液體，呈堿性，易溶于水。三乙醇胺的摻量極微，一般為水泥重的0.02%～0.05%，雖然早強(qiáng)效果不及CaCl2，但后期強(qiáng)度不下降并略有提高，且無(wú)其他影響混凝土耐久性的不利作用。但摻量不宜超過(guò)0.1%，否則可能導(dǎo)致混凝土后期強(qiáng)度下降。摻用時(shí)可將三乙醇胺先用水按一定比例稀釋?zhuān)员阌跍?zhǔn)確計(jì)量。此外，為改善三乙醇胺的早強(qiáng)效果，通常與其他早強(qiáng)劑復(fù)合使用。
　　
    4．復(fù)合早強(qiáng)劑。為了克服單一早強(qiáng)劑存在的各種不足，發(fā)揮各自特點(diǎn)，通常將三乙醇胺、硫酸鈉、氯化鈣、氯化鈉、石膏及其他外加劑復(fù)配組成復(fù)合早強(qiáng)劑效果大大改善，有時(shí)可產(chǎn)生超疊加作用。常用配方有：
    （1）三乙醇胺0.02%～0.05%+NaCl0.5%。
    （2）三乙醇胺0.02%～0.05%+NaCl0.3～0.5%+亞硝酸鈉1%～2%。
    （3）三乙醇胺0.02%～0.05%+生石膏2%+亞硝酸鈉1%。
    （4）硫酸鈉+亞硝酸鈉+氯化鈣+氯化鈉＝（1%～1.5%）+（1%～3%）+（0.3%～0.5%）+（0.3%～0.5%）。
    （5）硫酸鈉+NaCl=（0.5%～1.5%）+（0.3%～0.5%）。
    （6）硫酸鈉+亞硝酸鈉＝（0.5%～1.5%）+1.0%。
    （7）硫酸鈉+三乙醇胺＝（0.5%～1.5%）+0.05%。
    （8）硫酸鈉+三乙醇胺+石膏＝（1%～1.5%）+2%+（0.03%～0.05%）。
    （9）CaCl2+亞硝酸鈉＝（0.5%～3.5%）+1%。