混凝土外加剂的性能作用
由于有了高效减水剂，大流动度混凝土、自密实混凝土、高强混凝土得到应用;由于有了增稠剂，微硅粉水下混凝土的性能得以改善：由于有了缓凝剂，水泥的凝结时间得以延长，才有可能减少坍落度损失，延长施工操作时间：由于有了防冻剂，溶液冰点得以降低，或者冰晶结构变形不致造成冻害.才可能在负温下进行施工等。
总体来说，外加剂在改善混凝土的性能方面具有以下作用：
( 1 )可以减少混凝土的用水量.或者不增加用水量就能增加混凝土的流动度。
( 2 )可以调整混凝土的凝结时间。
( 3 )减少泌水和离析.改善和易性和抗水淘洗性。
( 4 )可以减少坍落度损失.增加泵送混凝土的可泵性。
( 5 )可以减少收缩.加入膨胀剂还可以补偿收缩。
( 6 )延缓混凝土初期水化热.降低大体积混凝土的温升速度，减少裂缝发生。
( 7 )提高混凝土早期强度.防止负温下冻结。
( 8 )提高强度，增加抗冻性、抗渗性、抗磨性、耐腐蚀性。
( 9 )控制碱一骨料反应.阻止钢筋锈蚀，减少氯离子扩散。
（10）制成其他特殊性能的混凝土。
（11）降低混凝土粘度系数等。
普通混凝土的构成
普通混凝土(简称为混凝土)是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。
一、混凝土中各组成材料的作用
在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料；水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定和易性，便于施工。水泥浆硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体。
二、混凝土组成材料的技术要求
混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的。同时也与施工工艺(搅拌、成型、养护)有关。因此，我们必须了解其原材料的性质、作用及其质量要求，合理选择原材料，这样才能保证混凝土的质量。
(一)水泥
1．水泥品种选择
配制混凝土一般可采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。必要时也可采用快硬硅酸盐水泥或其他水泥。水泥的性能指标必须符合现行国家有关标准的规定。
采用何种水泥，应根据混凝土工程特点和所处的环境条件。
2．水泥标号选择
水泥标号的选择应与混凝土的设计强度等级相适应。原则上是配制高强度等级的混凝土，选用高标号水泥；配制低强度等级的混凝土，选用低标号水泥。
如必须用高标号水泥配制低强度等级混凝土时，会使水泥用量偏少，影响和易性及密实度，所以应掺入一定数量的混合材料。如必须用低标号水泥配制高强度等级混凝土时，会使水泥用量过多，不经济，而且要影响混凝土其它技术性质。
(二)细骨料
粒径在O.16～5mm之间的骨料为细骨料(砂)。一般采用天然砂，它是岩石风化后所形成的大小不等、由不同矿物散粒组成的混合物，一般有河砂、海砂及山砂。配制混凝土时所采用的细骨料的质量要求有以下几方面：
1．有害杂质
配制混凝土的细骨料要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。而砂中常含有一些有害杂质，如云母、粘土、淤泥、粉砂等，粘附在砂的表面，妨碍水泥与砂的粘结，降低混凝土强度；同时还增加混凝土的用水量，从而加大混凝土的收缩，降低抗冻性和抗渗性。一些有机杂质、硫化物及硫酸盐，它们都对水泥有腐蚀作用。
重要工程混凝土使用的砂，应进行碱活性检验，经检验判断为有潜在危害时，在配制混凝土时，应使用含碱量小于O.6％的水泥或采用能抑制碱-骨料反应的掺合料，如粉煤灰等；当使用含钾、钠离子的外加剂时，必须进行专门试验。在一般情况下，海砂可以配制混凝土和钢筋混凝土，但由于海砂含盐量较大，对钢筋有锈蚀作用，故对钢筋混凝土，海砂中氯离子含量不应超过O.06％(以干砂重的百分率计)。预应力混凝土不宜用海砂。若必须使用海砂时，则应经淡水冲洗，其氯离子含量不得大于０.０２％。有些杂质如泥土、贝壳和杂物可在使用前经过冲洗、过筛处理将其清除。特别是配制高强度混凝土时更应严格些。当用较高标号水泥配制低强度混凝土时，由于水灰比(水与水泥的质量比)大，水泥用量少，拌合物的和易性不好。这时，如果砂中泥土细粉多一些，则只要将搅拌时间稍加延长，就可改善拌合物的和易性。
2．颗粒形状及表面特征
细骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。山砂的颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，用它拌制的混凝土强度较高，但拌合物的流动性较差；河砂、海砂，其颗粒多呈圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，用来拌制混凝土，混凝土的强度则较低，但拌合物的流动性较好。
3．砂的颗粒级配及粗细程度
砂的颗粒级配，即表示砂大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。如果是同样粗细的砂，空隙最大,两种粒径的砂搭配起来，空隙就减小了；三种粒径的砂搭配，空隙就更小了。由此可见，要想减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。
砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒混合在一起后的总体的粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同质量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂子的表面需要由水泥浆包裹，砂子的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。
4．砂的坚固性
砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。按标准(JGJ52—92)规定，砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经5次循环后其质量损失应符合表4—3规定。有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土用砂或有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土用砂，其坚固性质量损失率应小于8％。
(三)粗骨料
普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。由天然岩石或卵石经破碎、筛分粒径大于5mm的岩石颗粒，称为碎石或碎卵石。岩石由于自然条件作用而形成的，粒径大于5mm的颗粒，称为卵石。
配制混凝土的粗骨料的质量要求有以下几个方面：
1．有害杂质
粗骨料中常含有一些有害杂质，如粘土、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机杂质。它们的危害作用与在细骨料中的相同。当粗骨料中夹杂着活性氧化硅(活性氧化硅的矿物形式有蛋白石、玉髓和鳞石英等，含有活性氧化硅的岩石有流纹岩、安山岩和凝灰岩等)时，如果混凝土中所用的水泥又含有较多的碱，就可能发生碱骨料破坏。这是因为水泥中碱性氧化物水解后形成的氢氧化钠和氢氧化钾与骨料中的活性氧化硅起化学反应，结果在骨料表面生成了复杂的碱-硅酸凝胶。这样就改变了骨料与水泥浆原来界面，生成的凝胶是无限膨胀性的(指不断吸水后体积可以不断肿胀)，由于凝胶为水泥石所包围，故当凝胶吸水不断肿胀时，会把水泥石胀裂。这种碱性氧化物和活性氧化硅之间的化学作用通常称为碱骨料反应。
重要工程的混凝土所使用的碎石或卵石应进行碱活性检验。经检验判定骨料有潜在危害时，则应遵守以下规定使用：①使用含碱量小于O．6％的水泥或采用能抑制碱-骨料反应的掺合料；②当使用含钾、钠离子的混凝土外加剂时，必须进行专门试验。目前最常用的检验方法是砂浆长度法：这种方法是用含活性氧化硅的骨料与高碱水泥制成1：2．25的胶砂试块，在恒温、恒湿中养护，定期测定试块的膨胀值，直到龄期12个月。如果在6个月中，试块的膨胀率超过0？05％或1年中超过O．1％，这种骨料就认为是具有活性的。若骨料中含有活性碳酸盐，应用岩石柱法进行检验，经检验判定骨料有潜在危害时，不宜作混凝土骨料。另外粗骨料中严禁混入煅烧过的白云石或石灰石块。
4．强度
为保证混凝土的强度要求，粗骨料都必须是质地致密、具有足够的强度。碎石或卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行岩石抗压强度检验。在选择采石场或对粗骨料强度有严格要求或对质量有争议时，也宜用岩石立方体强度作检验。对经常性的生产质量控制则可用压碎指标值检验。
用岩石立方体强度表示粗骨料强度。是将岩石制成5cm×5cm×5cm的立方体(或直径与高均为5cm的圆柱体)试件，在水饱和状态下，其抗压强度(MPa)与设计要求的混凝土强度等级之比，作为碎石或碎卵石的强度指标，根据JGJ53—92规定不应小于1．5。但在一般情况下，火成岩试件的强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。
商品砼的组成材料
砼的组成材料一般为水泥、集料、水、矿物掺合料、化学外加剂。对一些有特殊要求的砼，会根据需要加入一些特殊材料。它与其他商品一样，其性能是由它的原材料来实现的，只有控制好砼原材料的质量、合理利用原材料才能获得性能优良、成本低廉的砼。
1、水泥 水泥是砼中最重要原材料之一，也是决定砼性能的重要部分。水泥的品种很多，有硅酸盐水泥（P.Ⅰ、P.Ⅱ）、普通硅酸盐水泥(P.O)、矿渣硅酸盐水泥(P.S)、火山灰硅酸盐水泥(P.P)、粉煤灰硅酸盐水泥(P.F)、复合硅酸盐水泥（P.C）、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等等。它们主要存在着两个方面的差别：一是水泥熟料矿物组成的差别。例如：硅酸盐水泥，熟料中以硅酸盐矿物为主；硫铝酸盐水泥，熟料中则以无水硫铝酸钙矿物为主。二是混合材料品种和掺量的差别。例如普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入少量的活性或非活性混合材，其掺量为6%~15%；矿渣硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入一定量的矿渣，其掺量为20%~70%；粉煤灰硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥的基础上掺入一定量的粉煤灰，其掺量为20%~40%。由于组分上的不同，水泥的性能上也不同。不同品种的水泥等级等级划分也不同，硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R，P.O 分为42.5、42.5R、52.5、52.5R， P.S 、P.F 、P.P 、P.C分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R 。“R”是表示早强型的意思，数字是表示该水泥28天强度不低于该数字的强度值。水泥的保存期为3个月，超过这个期限的水泥要通过试验确定其是否合格后才使用。
2、掺合料 掺合料现在已经成为商品砼中不可缺少的一个组分，掺合料在砼中的应用已经经历了半个多世纪。掺合料的种类很多，其组分和性能有很大的差异。目前常用的掺合料主要有粉煤灰、磨细矿渣粉、硅粉、沸石粉。①、粉煤灰：是一种工业废料，是由燃煤热电厂烟道中收集的一种粉状材料，由于煤种的差异，以及燃烧条件和收集工艺不同，粉煤灰的组成和性能变化很大。在其他的条件相同的情况下，不同的收集工艺对粉煤灰的质量影响很大。风选的粉煤灰质量较好，球磨的粉煤灰质量较差。粉煤灰分为三个等级：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级三个等级，Ⅰ级粉煤灰质量最好。Ⅰ级粉煤灰细度要求不超过12%、需水量不超过95%、烧失量不超过5%，Ⅱ级粉煤灰细度要求不超过25%，需水量不超过105%、烧失量不超过8%，Ⅲ级粉煤灰细度要求不超过45%、需水量不超过115%、烧失量不超过15%。粉煤灰在砼的作用主要有三种：形态效应、活性效应、微集料效应。形态效应：粉煤灰是粒径很小的珠状颗粒，表面圆滑，所以它的形态效应可以归结为填充作用（粒径小，填充水泥空隙是砼更密实）、表面作用（粒径小，比表面积大，需水大，是负面作用）、润滑作用（粒径小，球状颗粒起润滑作用。球磨磨细的粉煤灰珠状颗粒被打破，润滑作用就降低）。活性效应：是指砼中粉煤灰的活性成分所产生的化学效应。通常是指火山灰反应。活性效应体现在两个方面：一是粉煤灰自身的火山灰反应能力；二是对水泥熟料矿物水化过程的促进作用。粉煤灰的火山灰反应要吸收水泥熟料反应生成的Ca（OH）2 （氢氧化钙），这样一来就加速了水泥熟料的反应，砼的强度发展就好。微集料效应：由于粉煤灰微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中，就像微细的集料一样。浆体硬化后就可以看做“微砼”。粉煤灰的玻璃微珠本身强度高，在浆体中分散状态良好，所以能增强硬化浆体的结构强度，提高砼的强度。 ②、磨细矿渣粉（简称：矿粉）：是指在高炉炼铁过程中排出的浮于铁水表面的非金属矿物熔渣通过水淬急速冷却后形成的高炉矿渣，然后通过粉磨得到的一种粉状物料。磨细矿渣的化学组分和水泥较接近，活性较高。等级划分为S75、S95、S105， “S95”是表示该矿粉28d活性指数(也可称为抗压强度比)要达到95%。活性越高越好，当然也越贵。矿粉在砼中的作用主要是活性效应。 ③、硅粉：是铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时通过收尘装置在烟道收集的极细的粉末。硅粉的化学组成主要是SiO2（二氧化硅），它的颗粒主要为非晶态的球形颗粒、表面光滑、粒径非常小、容重小、活性非常高，价格也非常贵，一般在C80以上的高等级砼中采用。④、沸石粉：是由天然沸石经过机械粉磨而成。一般为多孔的多棱角颗粒，需水量较大，掺入沸石粉后砼较粘稠。是地方资源性材料使用较少。
3、集料 集料分为粗集料又叫石子、细集料又叫砂子。砂子分为天然砂、人工砂，天然砂又分为河砂、海砂、山砂，人工砂分为机制砂、混合砂；按砂的粗细分为细砂、中砂、粗砂。石子分为碎石、卵石；按粒径的连续性分为单粒径、连续粒径；按粒径大小分为5-16、5-20、5-25、5-31.5（也称1-3石）、5-40等等。 ①、级配：是指集料中各粒径颗粒的分布情况。通常说的级配不好就是指集料的粒径分布较窄，单粒径的集料较多。这种集料对砼的影响很大，如：和易性不好、泵送性差、石子偏多、强度偏低、用水量大。 ②、颗粒形状与表面状态：颗粒形状分为球形或蛋形、棱角形、片状、针状。颗粒形状对堆积密度的影响比较大，一般来说，颗粒越接近球形，堆积密度越大，球形颗粒含量越多，堆积密度也越大。堆积密度越大，集料的空隙率就越小，砼就越密实，强度就越高，砼的水泥用量就越可以减少降低。表面状态是指集料颗粒表面的粗燥程度和孔的特征。一般来说，表面粗燥的集料与硬化水泥石有较好的机械咬合力，但摩擦阻力大，影响砼的流动性。 ③、含泥量：是指集料中粒径小于0.075mm的尘屑、淤泥和粘土的含量。含泥量越大砼的用水量就越大，强度就越低，干缩就越大，抗渗性能就差、抗冻融性能也差。国家标准要求：用于拌制C60~C30砼用砂，含泥量必须小于3%，石子含泥量必须小于1% 。
4、外加剂 外加剂是一种在砼搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌砼和硬化砼性能的材料。外加剂是现代砼的重要组分，可以说现代砼的技术进步几乎都与外加剂的应用有着密切的关系。高效减水剂的出现，推动了高强砼的发展，也使得砼现实了泵送化、自密实化；引气剂的使用大大提高了砼的抗冻耐久性；膨胀剂在砼结构的防裂中发挥了较大的作用；防冻剂的使用使北方地区的冬季施工成为可能，大大延长了可施工期。外加剂的种类繁多，性能各异，按其主要使用功能分类分为四类：①改善砼拌合物流变性能的外加剂：减水剂（坍落度相同的情况下减少拌合用水量）、泵送剂（兼有减水、缓凝、引气的作用）等；②调节凝结时间、硬化性能的外加剂：缓凝剂（延长砼的凝结时间的外加剂）、促凝剂（缩短凝结时间）、速凝剂（使砼快速凝结如喷射砼）等；③改善砼耐久性的外加剂：引气剂（引入大量微小气泡，提高抗冻性）、防水剂（提高砼的抗水渗透的性能）、阻锈剂、和矿物外加剂等；④改善砼其他性能的外加剂：膨胀剂（使砼膨胀）、防冻剂（降低水的冰点，在负温下促进砼的强度增长，提高砼抗冻融性能）、着色剂（制备具有彩色砼的外加剂）。
5、水：砼中一般使用自来水或者洁净的地下水，一些含有脂肪、油、糖、酸类、盐类等工业废水、污水都不能用来拌和砼，含有杂质、泥浆等不干净的水也不能用于拌和砼。
