8 关于外加剂

从1824年阿思普丁取得水泥专利，至今已经快200年了，但回过头来看，这快200年时间里，水泥无论从配料到生产，并无革命性的提升与变化，但混凝土却有了翻天覆地的变化，最主要的原因在哪里？——外加剂！

外加剂的出现推动了混凝土的发展，是我们可以根据需要选用不同的外加剂来实现相应的性能。比如冬季施工用防冻剂、引气剂解决施工期间混凝土抗冻问题和硬化后耐久性问题，夏季施工的缓凝剂克服高温带来的坍损快的问题，后浇带或地下室采用膨胀剂解决抗收缩问题，海工混凝土通过掺用阻锈剂抑制钢筋锈蚀、喷射混凝土掺用速凝剂快硬等等等等！可以说，没有外加剂就没有混凝土的进步！

但是在外加剂应用中，最基本的概念和观念一定要有，而不能盲从盲目，我还是再强调一下：一定要加深对最基本概念的了解和理解！！！比如膨胀剂，做混凝土的人都知道，混凝土硬化过程也是个收缩过程，难免产生裂缝，一旦开裂，又造成很多安全性和耐久性的隐患！因此，掺用膨胀剂是惯用的做法！现在的膨胀剂一般是双膨胀源：硫铝酸盐和氧化钙！下面公式是反应膨胀的机理，从这里可以看出氧化钙与水生成氢氧化钙，体积膨胀，硫铝酸盐与氢氧化钙、硫酸钙和水又生成带32个结晶水的水化硫铝酸钙，也就是钙矾石，水泥水化物的一种。

这个公式回答了两个问题：

1）膨胀剂内掺（计入胶凝材料总量）还是外掺（不计入胶凝材料）？

既然有水化作用，产生水泥石，当然是内掺！！！

2）高强度等级混凝土是否要掺入膨胀剂

一般而言，混凝土强度等级越高，自收缩越大，那么，掺入膨胀剂就是很自然想到的！但是，高强度等级肯定要低水胶比，比如都在0.35以内，理论上，水泥能完全水化再加上胶凝孔毛细孔内的水分，水胶比为0.38，所以冯乃谦先生要求高性能混凝土的水胶比要低于0.38，从公式里可以看出，膨胀剂药发生膨胀反应，就要大量的水，高强混凝土里，自身水化反应的水都不够用，哪还有水让你去膨胀？

另外，加了膨胀剂，更要加强养护，否则裂得更厉害，这里道理不再细讲，会专门有文章详细介绍！

下图是加入膨胀剂后的混凝土与普通混凝土就养护制度不同，收缩量的一个对比！

补偿收缩混凝土与普通混凝土的长度变化特性

从这张图很清楚看到，加了膨胀剂，养护不到位一样收缩！！！不要以为加了膨胀剂就万事大吉！

2000年左右，我在天津滨海大道做沿海高速技术支持工作，其间，很多朋友给我介绍防腐剂，设计图纸也设计要加入防腐剂（主要是桩基），因为沿海地区腐蚀严重，各方都很重视！

但防腐剂当时并无标准，没这个提法！我便问材料经销商，防腐剂的机理是什么，他回答不上来。我说那我来讲吧，对钢筋混凝土，无非是防混凝土劣化或钢筋锈蚀。对混凝土而言，防混凝土腐蚀，在滨海环境下，通过减水剂降低水胶比、通过掺入掺和料消纳水化产生的石灰，提高密实性就可以做到，对于抑止碱-骨料反应，理论上锂盐可以，但没听说大规模工程应用。剩下就是钢筋，钢筋防什么？锈蚀！桩基是绝氧环境，基本不会锈蚀！后来他告诉我，实际就是阻锈剂！

沿海地区主要的腐蚀因素就是硫酸盐、氯离子、镁离子等，对有碱活性骨料，还要考虑钾离子和钠离子。其中，让大家最关注的就是氯离子对钢筋的锈蚀作用，下面示意图说明了钢筋在氯离子作用下的锈蚀过程：：

从这个和公式可以看出：

氯离子在反应的前后不发生变化，氯化亚铁络合物只是中间产物，最终产物还是氯离子，也就是说氯离子参加反应只是起到个搬运工的作用，在氢氧根离子作用下产生请氧化亚铁。

对钢筋锈蚀，则必须有氧气和水才能发生！

作为桩基，根本就不具备这个反应前提！这就像非给三亚人民每人发一套防寒服！穿了还中暑呢！！！

也就是说，桩基根本就没有掺阻锈剂的必要，而且只有害处没有好处！我后面一篇《沿海地区桩基防腐与相关问题探讨》专门讨论了这个问题！

沿海地区桩基防腐与相关问题探讨.doc

很有意思，大概2010年左右，有个专门针对桩基防腐的研讨会，邀我去做报告！我就这个专题做了发言，上台之前，台下好多朋友与我打招呼：闻博士，来了啊......我热情洋溢地讲着讲着，发现有点不对头了，台下掌声没了，台下都面面相觑，最后讲完，主持人很尴尬宣布有请下一位，我灰溜溜走下台，别说热烈，就连稀稀拉拉的掌声都没有了！原来包括会议主办方，包括台下嘉宾，大多卖阻锈剂！

后来有次给中建培训，培训间隙，我与清华大学冯乃谦老师提到以上两个问题，他很认可：对呀，就是这么回事，怎么很多人会不理解呢？

（待续）