混凝土外加剂的发展概况
在建筑材料中掺用化学物质的历史可以追溯到很久以前。在最初的填然胶凝材料(如石灰、火山灰和粘土)的使用中,人们已经意识到加入一些有机物质(如血、油等脂肪类)可以使胶凝材料获得一些好的性能。据历史记载,公元258年,曹操曾将植物油加入灰土中建造了铜雀台;宋代将糯米汁加入石灰中修造了和洲城墙;清代乾隆年问曾用糯米汁、石灰、牛血修造了永定河堤;明代《大工开物》中记载用石灰1份加黄河砂2份,外加糯米、羊桃藤汁拌匀建造贮水池等。只是到了近年才搞清楚一些它们的机理,例如血色素是一种胶凝材料颗粒的分散剂,掺加动物血等于掺用了减水剂。
19世纪30年代,美国E.W斯克堪彻取得了用亚硫酸盐纸浆废液改善混凝土和易性,提高强度和耐久性的专利,拉开了现代混凝土外加剂的序幕。1962年,日本的服部健一等研制成功蔡磺酸盐甲醛缩合物(茶系高效减水剂),并于1964年作为商品销售(日本花王石碱公司);1963年,联邦德国研制成功三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物;随后前苏联建工部托拉斯伏尔加河岸地区建设总局又制造出一种新超塑化剂“Anuaccah”,由含硫酸盐的丙烯酸盐废料加工而成;同时,还出现了多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。这三种减水剂对水泥具有强的分散作用,减水率高达20%-30%,并且不引气。由于其不同于普通的塑化剂,在美国被称为High-range-water-reducing agent(高效减水剂),加拿大等国称为Superplasticizer(超塑化剂)。由于其减水率高,配制高强和大流动性混凝土成为可能。日本在世界上首先应用高强混凝土,在普通工艺条件下,使用高效减水剂配制出了80-120MPa的高强混凝上;七十年代初,联邦德国首先用三聚氰胺系高效减水剂研制成功流态混凝土,使混凝土的坍落度达到18-22cm,这样的混凝土拌合物能够达到泵送要求,垂直泵送最高高度为310m。流态混凝土的应用,提高了混凝土的工作性能,方便了混凝土的施工,具有节能、省工、省力、高效的效果,更促进了新的施工工艺的产生和商品混凝土的发展。
1948年,我国华北窑业公司引进了美国沙文引气剂,命名为长城牌引气剂,并成功应用于天津新港工程。20世纪50年代,我国在工程中已经开始应用自己生产的松香热聚物和松香皂类引气剂、亚硫酸盐纸浆废液塑化剂以及氯盐类防冻剂。80年代后,在改革开放的推动下,外加剂的商品化和产业化迅速发展,各种相关的标准也逐渐健全,混凝土外加剂成为了一门新兴建材行业。随着建筑对高层、高效和环保要求的提高,混凝土生产向集中搅拌的商品混凝土发展,在我国的大城市和沿海开放城市,外加剂的使用率均在70%以上,与发达国家利用水平相差不大。但从全国范围来看,我国外加剂应用还是很落后的。据对我国外加剂产量的初步计算,目前掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的38%,商品混凝土占混凝土总量的11-12%。与国外掺外加剂的混凝土约占混凝土总量的50-80%、商品混凝土占混凝土总量的60-80%相比,我国的外加剂还有较大的发展空间。在混凝土减水剂和商品混凝土飞速发展的带动下,我国已形成了混凝土外加剂的完整体系,除减水剂之外,还有泵送剂、引气剂、早强剂、防冻剂、防水剂、速凝剂、缓凝剂以及膨胀剂等。目前总的混凝土外加剂品种在500种左右。这些各具功能的外加剂,满足了各种土木工程的不同需求,为混凝土技术进步以及提高工程质量做出了巨大的贡献l
在混凝土中使用外加剂已经被公认为是提高混凝上强度、改善混凝土性能、节省生产能耗、保护环境等方面的最有效措施。