早强剂、防冻剂与防水剂的掺量及适用范围

一、早强剂

早强剂是指能促进凝结，提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。只起促凝作用的称为促凝剂。目前，普遍使用的早强剂有氯盐系、硫酸盐系和三乙醇胺等。

1.氯盐

氯盐系早强剂主要有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)，其中氯化钙是使用早、应用为广泛的一种早强剂。氯盐的早期作用主要是通过生成水化氯铝酸钙以及氧氯化钙实现早强的。

氯化钙除具有促凝、早强作用外，还具有降低冰点的作用。因其含有氯离子，会加速钢筋锈蚀，故掺量必须严格控制。掺量一般为1%～2%，可使ld强度提高70%～140%，3d强度提高40%～70%，对后期强度影响较小，且可提高防冻性，但增大干缩，降低抗冻性。

氯化钠的掺量、作用及应用同氯化钙基本相似，但作用效果稍差，且后期强度会有一定降低。

《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119及《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)规定，在钢筋混凝土中，氯化钙掺量不大于1%，在无筋混凝土中，掺量不大于3%；经常处于潮湿或水位变化区的混凝土、遭受侵蚀介质作用的混凝土、集料具有碱活性的混凝土、薄壁结构混凝土、大体积混凝土、预应力混凝土、装饰混凝土、使用冷拉或冷拔低碳钢丝的混凝土结构中，不允许掺入氯盐早强剂。为防止氯化钙对钢筋的锈蚀作用，常与阻锈剂复合使用。

氯盐早强剂主要适宜于冬季施工混凝土、早强混凝土，不适宜于蒸汽养护混凝土。

2.硫酸钠

硫酸钠(Na2SO4)，通常使用无水硫酸钠，又称元明粉，是硫酸盐系早强剂之一，是应用较多的一种早强剂。硫酸钠的早强作用是通过生成二水石膏，进而生成水化硫铝酸钙实现的。

硫酸钠具有缓凝、早强作用。掺量一般为0.5%～2.0%，可使3d强度提高20%～40%，28d后的强度基本无差别，对钢筋无锈蚀作用。当集料为碱活性集料时，不能掺加硫酸钠，以防止碱-集料反应。掺量过多时，会引起硫酸盐腐蚀。硫酸钠掺量较大时会显著增加混凝土拌合物的黏度，对施工不利(特别是表面不易抹平、抹光)。硫酸钠的应用范围较氯盐系早强剂更广。

3.三乙醇胺

三乙醇胺为无色或淡黄色油状液体，无毒，呈碱性，属非离子型表面活性剂。

三乙醇胺的早强作用机理与前两种早强剂不同，它不参与水化反应，不改变水泥的水化产物。它能降低水溶液的表面张力，使水泥颗粒更易于润湿，且可增加水泥的分散程度，因而加快了水泥的水化速度，对水泥的水化起到催化作用。水化产物增多，使水泥的早期强度提高。

三乙醇胺掺量一般为0.02%～0.05%，可使3d强度提高20%～40%，对后期强度影响较小，抗冻、抗渗等性能有所提高，对钢筋无锈蚀作用，但会增大干缩。

4.其他早强剂

除上述三种早强剂外，工程中还使用石膏、硫代硫酸钠(大苏打)、明矾石(硫酸钾铝)、硝酸钙、硝酸钾、亚硝酸钠、亚硝酸钙、甲酸钠、乙酸钠、重铬酸钠等。早强剂在复合使用时，效果更佳。高效减水剂都能在不同程度上提高混凝土的早期强度。若将早强剂与减水剂复合使用，既可进一步提高早期强度，又可使后期强度增长，并可改善混凝土的施工性质。因此，早强剂与减水剂的复合使用，特别是无氯盐早强剂与减水剂的复合早强减水剂发展迅速。如硫酸钠与木钙、糖钙及高效减水剂等的复合早强减水剂已广泛得到应用。

早强剂或早强减水剂掺量过多会使混凝土表面起霜，后期强度和耐久性降低，并对钢筋的保护也有不利作用。有时也会造成混凝土过早凝结或出现假凝。

二、防冻剂

1.常用的防冻剂

防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。在我国北方，为防止混凝土早期受冻，冬季施工(日平均气温低于5℃)常掺加防冻剂。防冻剂能降低水的冰点，使水泥在负温下仍能继续水化，提高混凝土早期强度，以抵抗水结冰产生的膨胀压力，起到防冻作用。

常用防冻剂有丙三醇、二乙二醇、二甲基亚砜、氯化钙、氯化钠、氯化铵、碳酸钾、乙二醇、甲酸钙、乙酸钙、亚硝酸钠、亚硝酸钙、硝酸钙素等。

2.防冻剂的适用范围及掺量

亚硝酸钠和亚硝酸钙的适宜掺量为0.3%～1.0%，具有降低冰点、阻锈、早强作用。氯化钙和氯化钠的适宜掺量为0.5%～1.0%，具有早强、降低冰点的作用，但对钢筋有锈蚀作用。丙三醇、二乙二醇和二甲基亚砜的防冻剂可以用于各种混凝土工程，含亚硝酸盐和碳酸盐的防冻剂严禁用于预应力混凝土工程，铵盐、尿素严禁用于办公、居住等室内建筑工程。

为提高防冻剂的防冻效果，防冻剂多与减水剂、早强剂及引气剂等复合，使其具有更好的防冻性。

三、防水剂

1.常用的防水剂

防水剂是指能降低砂浆或混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。混凝土是一种非均质材料，体内分布着大小不同的孔隙(凝胶孔、毛细孔和大孔)。防水剂的主要作用是要减少混凝土内部的孔隙，提高密实度或改变孔隙特征以及堵塞渗水通路，以提高混凝土的抗渗性。

常采用引气剂、引气减水剂、膨胀剂、氯化铁、氯化铝、三乙醇胺、硬脂酸钠、甲基硅醇钠、乙基硅醇钠等外加剂作为防水剂。工程中使用的多为复合防水剂，除上述成分外，有时还掺少量高活性的矿物材料，如硅灰。

2.渗透型防水材料

（1）水泥基渗透结晶型防水材料的功能

目前市场上有一种水泥基渗透结晶型防水材料，它是以硅酸盐水泥或普通硅酸水泥、精细石英砂或硅砂等为基材，掺入活性化学物质(催化剂)及其他辅料组成的渗透型防水材料。其防水机理是通过混凝土中的毛细孔隙或微裂纹，在水存在的条件下逐步渗人混凝土的内部，并与水泥水化产物反应生成结晶物而使混凝土致密。产品分为防水剂(A型)和防水涂料(C型)，使用时直接掺入A型)到水泥混凝土中或加水调制成浆体涂刷(C型)于水泥混凝土的表面或干撒(C型)在刚刚成型后的水泥混凝土表面进行抹压(可撒适量水使防水材料被润湿)。A型掺量为5%～10%，C型涂刷量(干撒量)为1kg/m2～1.5kg/m2。水泥基渗透析晶型防水材料的防水效果好，并可使表层混凝土的强度提高20%～30%。水泥基渗透析晶型防水材料在初凝后必须进行喷雾养护，以使其能充分渗人到混凝土内部。

（2）水泥基渗透析晶型防水材料的原料

水泥基渗透析晶型防水材料的原料主要包括不饱和聚酯树脂、甲基丙烯酸甲酯、吸水树脂，这些成分在混凝土中具有良好的渗透能力，很快进入混凝土的孔隙，堵塞孔洞，起到防水抗渗的作用。防水剂技术指标要求见表2-1。

表2-1防水剂技术指标要求