摘要：混凝土材料的发展过程是一个不断创新、不断优化的过程中，在混凝土技术驱动下实现普通混凝土向高强度混凝土、高性能混凝土、绿色化高性能混凝土的转变与发展。而外加剂与混凝土可持续发展存在的关联性，决定外加剂科学应用的必要性与重要性。对此，面对新时代混凝土行业发展要求，我们要不断提升外加剂研发力度，在外加剂驱动下创新混凝土技术，实现科学发展、创新发展、可持续发展等理念在实践中的贯彻落实。
关键词：混凝土原材料；变化；外加剂；发展方向
1混凝土原材料的变化分析
基于混凝土制造技术的不断创新与发展，混凝土原材料发生改变。由传统的以水泥、水、砂、石等为主转变为现阶段的以水、水泥、骨料、掺合料、外加剂等为主。各原材料在经济、政治、技术、环境等多因素影响，也在发生改变。
1.1水泥的变化
水泥是混凝土材料生产过程中不可或缺的原材料，所占比重相对较多，其品质直接影响混凝土材料整体性能。基于硅酸盐水泥生产工艺的改革与创新，硅酸盐水泥生产机械化、自动化水平大幅度提升，硅酸盐水泥熟料矿物组成以及硅酸盐水泥颗粒级配发生变化，水泥强度、水泥颗粒细度提升的同时，水泥生产成本降低。与此同时，在生产硅酸盐水泥时，由现行国家标准对水泥混合材掺量并未给予强制性检查要求。因此，在实际生产过程中区域不同、水泥生产厂商不同所生产的水泥细度、强度也存在较大差异性。一些企业为提升水泥强度多存在混合材掺量超标现象，一些企业为响应国家节能环保、减排降耗政策，除应用相关标准规定的混合材，也将工业废渣、工业副产品视为混合材，用于水泥生产。此外，基于水泥颗粒级配变化、水泥组成成分变化，当前水泥在制备与使用过程中呈现出早期放热速度快现象，导致混凝土具有高开裂敏感性特征。对此，混凝土制备过程中对水泥含量、水泥混合材掺量等提出更好要求，提倡水泥、混凝土科学化、专业化生产。
1.2骨料的变化
面对环境污染、能源短缺现状，我国开始实施可持续发展战略，加大了对环境、生态、资源的管控力度。而山石、河砂等限采、禁采，使天然砂石供给无法满足市场需求。对此，人工砂、尾矿砂需求量、使用率日渐增多，成为混凝土生产重要原材料。但由于市场供应的人工砂颗粒均匀性较差，石粉含量相对较多，尾矿砂细度过低，因此骨料应用过程中普遍存在级配不好问题，影响混凝土性能。对此，为提升混凝土性能，外加剂、胶凝材料用量大幅度提升。外加剂在混凝土性能改善中的作用愈发显著，应用价值不断提升。与此同时，在提倡发展循环经济的背景下，在混凝土生产过程中，人们将目光投到“混凝土垃圾再利用”上，即将废弃混凝土处理转变为再生骨料，通过与天然骨料科学配比，达到混凝土材料使用需求。由于再生骨料较为粗糙、吸水率更大，和易性较差，在使用过程中不可避免需要利用到外加剂改善混凝土性能，以满足混凝土材料应用要求。
1.3掺合料的变化
混凝土矿物掺合料变化中变化最明显的是“粉煤灰”。追其原因，发电厂为实现绿色化生产，获得可持续竞争发展能力，进行了大规模脱硫脱硝改造，而经改造后产生的废渣在一定程度上混合到粉煤灰中，从而影响粉煤灰品质。基于高品质粉煤灰供应量的不断减少，磨细粉煤灰、超细矿渣粉被应用到混凝土中，使混凝土性能发生相应改变。为提升混凝土生产稳定性、可靠性，提升混凝土性能，一方面通过使用外加剂进行改善，另一方面加强新矿物掺合料研究。而就当前新矿物掺合料发展现状来看，多以工业废渣为主。值得注意的是：在应用新矿物掺合料时，需考虑材料自身特性对混凝土应用安全性、可靠性的影响。例如，惰性矿物掺合料应用下如何保障混凝土强度的长期稳定；重金属冶炼渣应用下如何降低残留重金属元素对人体健康影响。
2外加剂对水泥混凝土性能的影响
外加剂是一种添加在混凝土中的材料，其在拌制过程中添加可以有效改善混凝土的性能。外加剂的使用可优化混凝土自身参数，例如密实性、耐久性等等。
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2.1高效减水剂
高效减水剂外加剂使用最广泛，即在混凝土内，添加一定减水剂，增大坍落度，改善和易性，很大程度避免混凝土坍落度问题，节约成本。在具体实施过程中，如何控制减水剂超标的问题是重点，一旦过量，会造成混凝土早期强度设计不达标，甚至有无法凝固的现象。因此，需严格依照相关标准，在实际加入前要进行试配，以确定最佳掺入量，以保证混凝土质量。
2.2缓凝剂
无机缓凝剂、有机缓凝剂是两大缓凝剂类型。无机缓凝剂是与混凝土发生反应，在混凝土表面形成一种难溶的薄膜，达到延缓混凝土凝结时间的目的；有机缓凝剂能附着于混凝土表面，当混凝土在水化硬化过程中，能附着在新物质上，且保证其稳定从而改变晶体的内部结构。以上两种反应机理均能达到抑制混凝土性能的改变，延缓混凝土凝结时间。掺入一定量的缓凝剂，可保持混凝土较长时间的塑性，如果缓凝剂和减水剂一起使用，可增强混凝土强度。
2.3早强剂与防冻剂
常用的早强剂：无机盐复合物、水溶性有机化合物类（如三乙醇胺）、强电解质无机盐类等，三乙醇胺是最常见的早强剂。将早强剂与混凝土混合，形成反应，提高密实度，减少孔隙率，从而增强早期强度。
借助于防冻剂，改善混凝土的冰点，促进混凝土水化效果，达到预期的强度。但在具体过程中，选用途选择合适的防冻剂。当前常见的部分早强剂中，由于其存在氯离子，对金属具有腐蚀性，会影响当中的钢筋，使得混凝土出现裂纹。因此涉及到含氯外加剂时，需配合一定量的阻锈剂。
2.4引气剂
引气剂主要目的是当混凝土搅拌时，形成封闭的小气泡，改善混凝土混拌与耐久性。
3混凝土外加剂的发展方向分析
基于混凝土发展与外加剂存在的关系，结合混凝土原材料变化情况，外加剂发展方向如下：
（1）外加剂趋向多功能型发展。混凝土材料的施工性存在多样性特征，在一定程度上决定混凝土材不仅要做到早强，也要根据实际情况与需求控制塌落度，提升混凝土结构的耐久性。这就需要利用多功能型外加剂进行混凝土性能改善，以满足建筑工程混凝土材料使用需求。在此过程中，一方面需要加强聚羧酸系高性能外加剂合成工艺研究力度，如利用甲基丙烯酸-聚乙二醇单甲醚酯大单体、马来酸酐等合成具有降粘贴性、低收缩性的聚羧酸系高性能减水剂；另一方面注重外加剂科学搭配，达到“1+1＞2”应用效果，如“聚羧酸减水剂+木质素磺酸盐减水剂”科学搭配，促进二者优势共同发挥，增强添加剂使用效果。
（2）外加剂趋向节能环保型发展。基于外加剂使用量、需求量的不断增加，加强外加剂制备工艺研究，以工艺升级驱动外加剂创新发展成为新时期外加剂行业发展的客观要求。在此背景下，一些新技术（如微波合成技术、粉体聚羧酸系减水剂生产技术、离心式喷雾干燥技术等）得以产生与应用，在保证外加剂质量达标的同时，节约成本与能源。与此同时，在新技术、新设备的应用为清洁、无毒、无害、利废的外加剂研发奠定了基础，使外加剂趋向节能环保型发展。
结束语
混凝土作为一种由胶凝材料、水、颗粒状集料、外加剂、掺合料等共同组成的工程复合材料，在土木工程、海洋开发工程、地热工程等领域得到广泛应用。其使用与发展在建筑能源节约、环境污染改善、自然资源保护等方面存在显著作用。因此，在当前高度重视能源资源节约，提倡可持续竞争发展的背景下，如何创新混凝土原材料，改善混凝土性能，提升混凝土结构耐久性成为人们关注与研究的重点问题。
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论文作者:邓正刚,江道奎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/8
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