浅谈外加剂在提高混凝土强度上的科学应用

　　摘要：本文在介绍混凝土强度的基础上，特别针对外加剂对混凝土强度的影响予以综合分析，从混凝土受损破坏的原因引出其解决方法，之后并结合工程实践案例探讨外加剂在提高混凝土强度方面起到的种种积极作用。

关键词：混凝土，强度，外加剂，实践案例

自1824年英I.Aspdin获得波特兰水泥专利，水泥混凝土得到了广泛的应用，1898年混凝土疏水剂和塑化剂便随之诞生并应用到混凝土工程的实践中去，目前我们已制定有国家标准或行业标准的十四种化学外加剂，外加剂在改良混凝土各项参数与指标，尤其是在提高混凝土强度方面更是作出了不可磨灭的贡献。
混凝土是一种由水泥、石骨料、砂、水及其它外加材料按一定比例均匀拌和，通过固定时间段硬化而成的人造建筑材料。混凝土强度的高低，直接影响到建筑物结构安全，情况严重的将造成建筑物倒塌，严重危害到人们的生命安全。因此，在工程实践中对混凝上的强度应有足够的重视。

1.混凝土破坏原理：
混凝土受力破坏一般出现在骨料和水泥石的结合面上，也就是常见的粘结面破坏。由于骨料强度通常大大超过水泥石和粘结面的强度，故受损破坏的情况中，骨料最先破坏的可能性小很小。因为。所以混凝土的强度主要决定于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度。而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥标号、水灰比、及骨料的性质有密切关系。当水泥石强度较底时，水泥石本身容易受到破坏。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。
2.提高混凝土强度的基本方法与外加剂的作用
常见方法：采用高标号水泥、降低水灰比、选用适宜的粗骨料、采用湿热处理或机械搅拌和振捣。选用高标号水泥以及适宜的粗骨料毋庸置疑，那么除了这两种最主要且相应的提高了造价的方法以外，其他方法中外加剂均发挥了各种各样必不可少的效用。
降低水灰比、采用湿热处理或机械搅拌和振捣等几种方法都离不开外加剂的催化作用。那么，从混凝土最主要的几个性能来看，混凝土的和易性、强度、变形、耐久性均在很大程度上依靠外加剂的辅助甚至直接的作用。纵观混凝土强度的定义，混凝土强度也不仅仅是试块在实验室理想状态下在固定天数中所能达到的强度等那些简单的指标与参数，混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力与很多外界因素有关。从以上提出的常见的单一方法逐个分析，提高混凝土强度在采用高标号水泥需要提高整个工程造价的条件下，可考虑在混凝土中掺入早强剂，可提高混凝土早期强变；降低水灰比的方法，即为使混凝土中的游离水分减少，用水量小的干硬性混凝土，或在混凝土中掺入减水剂；采用湿热处理，将混凝土放在低于100℃的常压蒸汽中，经16～20d的蒸汽养护后，即可达到70~80％正常条件下养护28d的强度；而蒸压养护，则是将混凝土构件放在175℃、8个大气压的条件下进行养护。高温下水泥水化时析出的氢氧化钙与活性的和结晶状态的氧化硅结合，生成含水硅酸盐结晶，使水泥的水化加速，硬化加快，而且混凝土的强度也随之大大提高。对掺有活性混合材料的水泥更为有效；采用机械搅拌和振捣，机械搅拌比人工拌和能使混凝土拌和物更均匀。利用这一原理，掺加引气剂亦可排除混凝土中气泡，内部空隙大大减少，提高了混凝土的密实度，从而大大提高了混凝土强度。现如今，从以上原理出发而诞生的外加剂已远远不能单独作用而提高生产效率，单一功能与特性的外加剂早已被新型复合外加剂所替代，这对提高混凝土强度也起到了更大的推动作用。
3.案例应用
大型成功案例，从我国第一个外加剂产品--长城牌引气剂，由华北窑业公司研究所于1950年研制成功。并率先应用于天津飞机场跑道、武汉长江大桥等工程项目，使混凝土抗冻性、耐蚀性均有所提高。北京首都国际机场扩建工程T3A南侧以及航站楼楼前交通工程，将GTC环绕在中心，桥梁成灯泡状。桥梁总长度3686米，总面积53450平方米，共38联124跨。桥梁墩柱为C45F200混凝土，箱梁为C50预应力混凝土，要求5天抗压强度达到设计强度的100%。两种等级混凝土均采用聚羧酸系外加剂。2008年第29届奥林匹克运动会的主体育场分上、中、下三层的混凝土看台，采用了聚羧酸高性能减水剂、萘系减水剂及三聚氰胺高效减水剂等等，外加剂与混凝土因工程项目实际需要不同，而与各种各样的外加剂搭配成了不可分割的整体，在这个施工过程中互相作用，共同担当起增强混凝土强度的角色。

4.规范化应用
成功在生产实践中应用，必须有坚实的理论基础和规划化的标准和依据，1987年我国开始颁布关于外加剂的国家标准，如：《混凝土外加剂标准》（GB8076—87）、《混凝土外加剂的分类，命定和定义》（GB8075—87）、《混凝土外加剂匀质性试验方法》（GB8077—87）。无论对混凝土外加剂的种类区分、技术指标还是检验方法都作出了具体而明确的规定现行的为GB8076—97标准。而后又有《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119—88）、《混凝土防冻剂标准》（JC472—92）、《混凝土泵送剂标准》（JC473—92）、《混凝土膨胀剂》（JC476—98）等一系列的标准。

结语
混凝土工程是整个土木工程中的重中之重，混凝土强度必然是广大工程建设单位最为关注的焦点问题，当前，商品混凝土已成为现代混凝土发展的主导方向，外加剂掺量虽然不大于水泥质量的5%(特殊情况除外)，但是在整个混凝土工程的规划、设计、施工、运营、维护整条产业链上都自始至终起着举足轻重的作用。
参考文献
1.《混凝土外加剂标准》（GB8076—97）.