混凝土是目前用量最大的建筑材料，混凝土技術(shù)伴隨著國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和低碳節(jié)能的政策要求不斷向前發(fā)展，降低混凝土生產(chǎn)過程的能耗勢在必行。國內(nèi)外研究表明，常規(guī)環(huán)境下混凝土中約有20%~30%的水泥水化反應(yīng)不充分，只起到填充作用，不能有效發(fā)揮水泥強(qiáng)度[1]，是混凝土應(yīng)用中最大的成本浪費(fèi)。因此，如何充分利用水泥資源，對實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展具有非凡的意義。

       混凝土增效劑是近年來新出現(xiàn)的一種混凝土外加劑，其一面世便引起許多爭論，看好的認(rèn)為它給市場競爭日趨激烈的商品混凝土行業(yè)帶來了一線希望，尚如此，建議將其名稱改為“混凝土減膠劑”更加貼切，而擔(dān)憂者則心存懷疑，并擔(dān)心其與其它外加劑(尤其是減水劑和泵送劑等)的適應(yīng)性以及因膠凝材料減少而帶來的耐久性等問題。據(jù)多家推廣單位介紹，摻加混凝土增效劑能在降低一定量膠凝材料(每立方米混凝土可減少30kg左右的水泥)和保持工作性能不變的前提下，還能使混凝土強(qiáng)度和耐久性能與原有配合比的混凝土相當(dāng)，因而能降低混凝土的原材料成本。混凝土增效劑推廣應(yīng)用后，也引起了市場上褒貶不一的評價(jià)。原因主要在于對其增效機(jī)理研究不夠深入，缺乏產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和對應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，以及增效劑的應(yīng)用效果對混凝土原材料、配合比等具有一定的選擇性等多方面。

應(yīng)行業(yè)內(nèi)廣大混凝土制備者的要求，本文從中立的角度，收集資料，綜述混凝土增效劑的研究進(jìn)展，包括混凝土增效劑的成分、作用機(jī)理以及對混凝土性能的影響，以幫助大家深入了解混凝土增效劑。

1 混凝土增效劑的成分及作用機(jī)理
       混凝土企業(yè)希望通過技術(shù)手段降低生產(chǎn)成本，作為用量較大的水泥自然成為關(guān)注的重點(diǎn)，已有的外加劑如減水劑能夠降低混凝土水膠比，也能夠降低水泥用量，但面臨著與原材料的適應(yīng)性問題，原材料的差異以及外加劑摻量的敏感性給混凝土生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量控制造成困擾。而據(jù)介紹，市場上出現(xiàn)的混凝土增效劑有CTF增效劑、LBD增效劑和LSY增效劑等，它們與其他外加劑協(xié)同配伍能夠改善混凝土的工作性能，降低水泥等膠凝材料用量。

        由于混凝土增效劑生產(chǎn)廠家對其產(chǎn)品的組成采取嚴(yán)格保密措施，其產(chǎn)品說明書中不提供準(zhǔn)確的成分表。這為生產(chǎn)廠家隨意改變組成提供了方便，同時(shí)也使用戶和建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)單位無法對其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和品質(zhì)監(jiān)管，因此造成了混凝土增效劑的成分和性質(zhì)的不確定性。關(guān)于混凝土增效劑的成分和性質(zhì)，目前還未有完整定論。胡偉偉等人[2]認(rèn)為混凝土增效劑是一種高聚物，帶有很多離子鍵，既有親水基團(tuán)，又有憎水基團(tuán)，還有一些保水基團(tuán)。劉斌等人[3]利用三乙醇胺、酒石酸、馬來酸酐為主要材料添加苯酚等輔助添加劑制備了混凝土增效劑。王強(qiáng)[4]利用三異丙醇胺、聚合醇胺、改性聚羧酸高效減水劑、紙漿黑液提取物和水制備了混凝土增效劑。王鎮(zhèn)[5]公開的增效劑專利中，含有三異丙醇胺、聚合醇胺、脂肪酸脂等。

       從已公開的資料來看，混凝土增效劑的主要作用就是分散，通過降低水泥的表面能，提高水泥顆粒的分散性。其中醇胺類物質(zhì)可作為水泥助磨劑的組分，通過原子基團(tuán)與水泥顆粒的吸附和重構(gòu)效應(yīng)，使得水泥顆粒成為極性分子，增大水泥顆粒間的靜電斥力，提高水泥漿體的流動(dòng)性。另外醇胺類物質(zhì)還能促進(jìn)水泥中C3A和C4AF的水化，具有一定的激發(fā)作用。

        目前對混凝土增效劑的作用機(jī)理還存在爭議，大多數(shù)人認(rèn)為混凝土增效劑作為一種表面分散劑，與減水劑作用機(jī)理類似，但混凝土增效劑能使普通減水劑不能分散的特細(xì)顆粒聚集體分散開，從而使水泥顆粒更為充分地與水接觸，提高其反應(yīng)活性，最大限度地促進(jìn)水泥水化反應(yīng)。混凝土增效劑還可以充分活化具有潛在活性的礦物摻和料，從而提高膠凝材料的水化程度，達(dá)到提高混凝土強(qiáng)度或降低水泥用量的目的。楊正剛[6]也認(rèn)為增效劑主要通過激發(fā)水泥和礦物摻合料的活性來達(dá)到增效的目的。閻培渝 [7]推測混凝土增效劑具有表面分散和活性激發(fā)的作用，具體情況也沒有確切定論。

上述研究均只針對具體廠家的增效劑，且研究缺乏足夠數(shù)據(jù)支撐，重復(fù)性試驗(yàn)較少，關(guān)于混凝土增效劑在混凝土中的作用機(jī)理仍需深入研究。
2 混凝土增效劑對混凝土性能的影響
2.1 增效劑對混凝土工作性能的影響
       研究認(rèn)為，加入增效劑能改善混凝土的工作性能，尤其是改善保水性和粘聚性，使得混凝土可泵性提高。鄭平[8]研究了LBD增效劑在混凝土中的使用效果，在保持混凝土水膠比不變的情況下，減少10%的水泥用量，測試結(jié)果表明混凝土坍落度較基準(zhǔn)組增大，擴(kuò)展度與基準(zhǔn)一致，增效劑的加入對混凝土凝結(jié)時(shí)間無明顯影響。劉輝[9]研究了增效劑對不同強(qiáng)度等級混凝土工作性能的影響，發(fā)現(xiàn)增效劑的加入均能有效改善混凝土的工作性能，避免較高強(qiáng)度等級混凝土出現(xiàn)粘聚抓底等現(xiàn)象，且能減少水泥用量，節(jié)省成本。趙家聲[10]通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)增效劑與聚羧酸系減水劑和萘系減水劑的相容性較好，可使混凝土泌水率降低，水泥漿體對骨料的包裹性增強(qiáng)，擴(kuò)展度明顯增加。混凝土增效劑作為輔助外加劑，其摻量對混凝土工作性能有影響，研究表明[11, 12]混凝土增效劑最佳摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.6%時(shí)混凝土工作性能良好，單方混凝土生產(chǎn)造價(jià)最低。

 2.2 增效劑對混凝土強(qiáng)度的影響
      一般認(rèn)為增效劑的加入對混凝土強(qiáng)度無不良影響，但不同研究者的試驗(yàn)結(jié)論也略有差異。潘亞波等人[13]測試了增效劑摻量0.6%、水泥用量減少15%時(shí)，C30和C50兩種等級的混凝土強(qiáng)度，加入增效劑的混凝土3d和7d強(qiáng)度高于基準(zhǔn)混凝土，28d強(qiáng)度則比基準(zhǔn)組略低。彭春元[14]研究了混凝土增效劑對C60以上混凝土強(qiáng)度的影響，增效劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.6%，水泥用量減少10%，測得的混凝土強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土相當(dāng)。胡偉偉等人[15]通過外摻方式研究了增效劑對礦物摻合料及山砂混凝土強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)增效劑能激發(fā)礦物摻合料的活性，同時(shí)對山砂混凝土表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，強(qiáng)度均明顯提高。該研究也發(fā)現(xiàn)添加增效劑并減少膠凝材料用量后對混凝土強(qiáng)度無負(fù)面影響，如圖1所示。

2.3 增效劑對混凝土收縮的影響
      混凝土由于自身水化、塑性收縮和環(huán)境濕度變化會(huì)產(chǎn)生體積變化，膠凝材料是引起混凝土干縮的重要原因。混凝土增效劑一般能減少10%~15%的膠凝材料，對混凝土收縮變形必定造成一定影響。

        減少膠凝材料的用量，降低水泥水化熱能夠降低混凝土構(gòu)件在干燥環(huán)境下的體積變形。許富[16]研究了增效劑對水泥基材料收縮率的影響，發(fā)現(xiàn)加入增效劑、降低水泥用量能減少水泥基材料的收縮率。鄭平等人[8]的研究表明加入增效劑對混凝土收縮的降低作用在后期較明顯，混凝土增效劑對混凝土的減縮作用主要來源于膠凝材料用量的減少，而膠凝材料的水化易引起混凝土自身收縮；其次使用混凝土增效劑可提高混凝土拌合物的工作性能和均勻性，減少毛細(xì)孔率；此外有些混凝土增效劑能夠鎖水保水，使得混凝土具有部分自養(yǎng)護(hù)的功能。這幾種效應(yīng)共同提供了混凝土增效劑的減縮功能。
2.4 增效劑對混凝土耐久性的影響

混凝土耐久性包括抗?jié)B性、抗碳化及抗凍性等，混凝土耐久性與混凝土密實(shí)度相關(guān)，成型越密實(shí)的試件其抵抗?jié)B透壓力和外界介質(zhì)侵蝕的能力越強(qiáng)。目前國內(nèi)已取得有關(guān)混凝土增效劑對耐久性影響的研究進(jìn)展。

(1)抗?jié)B性

       劉道勝[17]在外摻0.6%的混凝土增效劑，減少10%水泥用量情況下測試了混凝土抗?jié)B性。該研究發(fā)現(xiàn)與基準(zhǔn)組相比，混凝土的平均滲透高度降低，細(xì)小均勻的孔結(jié)構(gòu)阻止了毛細(xì)孔水分壓力的釋放，混凝土的抗?jié)B性能得到提高。程臻贊[18]在測試混凝土耐久性時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)，在相同的滲透壓力下，混凝土滲透高度較基準(zhǔn)組降低，同時(shí)發(fā)現(xiàn)混凝土的致密度較高。

(2)抗碳化

        混凝土結(jié)構(gòu)在長期服役過程中，空氣中的CO2和SO2等氣體通過毛細(xì)孔進(jìn)入混凝土內(nèi)部，發(fā)生碳化反應(yīng)，對混凝土長期耐久性不利。鄭平[8]研究了LBD增效劑對混凝土抗碳化性能的影響，發(fā)現(xiàn)加入LBD增效劑后混凝土碳化深度降低，混凝土抗碳化能力提高。劉道勝[17]系統(tǒng)研究了增效劑在不同強(qiáng)度等級混凝土中的應(yīng)用情況，測試了混凝土碳化深度，發(fā)現(xiàn)混凝土增效劑的加入能夠顯著抑制混凝土的碳化

(3)抗凍性

       夏熱冬冷地區(qū)混凝土不僅面臨干濕交替，在溫度低于0℃以下時(shí)，會(huì)出現(xiàn)由于孔隙水凍融引起構(gòu)件劣化。混凝土增效劑的加入在一定程度上增加了微小氣泡的數(shù)量，使混凝土含氣量略有增加，改善了拌合物的和易性、自流平能力和抗凍性。劉道勝[17]等人利用快速凍融法測試了混凝土抗凍性能，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)歷100次凍融試驗(yàn)后，混凝土質(zhì)量無明顯損失，混凝土完整性良好，強(qiáng)度能夠保持。
3 結(jié)語

        從以上資料來看，在保持28d抗壓強(qiáng)度不變的情況下，摻加增效劑能使水泥用量降低10%左右，而且混凝土工作性能有所改善其對混凝土耐久性無負(fù)面影響。摻加增效劑對混凝土成本的影響主要來源于摻增效劑引入的成本、減少水泥用量節(jié)省的成本和單位立方米混凝土中其它原材料補(bǔ)差引入的成本的平衡。

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