由于高速鐵路、城際鐵路、地鐵、水利水電、核電站的混凝土主體結構設計要求使用高耐久性的高性能混凝土，混凝土外加劑已成為其主要的組成材料，外加劑中有害物的測控項目和質控模式也被工程界所關注?；炷粱瘜W外加劑生產合成過程中不可避免地由原料帶入化學有害雜質這類有害物有氯化物(Cl- ) 、堿總含量(R2O)和硫酸鈉(Na2SO4 ) ，當其超過規(guī)定限量時，將對混凝土次生耐久性劣化產生影響，它的危害作用已逐漸被工程界所關注。國際混凝土標準規(guī)范對Cl- 、R2O的限值作出規(guī)定，外加劑標準依據(jù)混凝土的規(guī)范，對Cl- 和R2O作出相應的規(guī)定。
我國外加劑市場主要產品為低濃型高效減水劑，其生產用原材料和合成工藝與國際有較大差異。低濃型產品的有害物(Cl- 、R2O、Na2SO4)含量明顯高于國際同類產品，尤其是Na2SO4含量一般約高出數(shù)倍至10幾倍，高硫酸鈉含量可能導致對混凝土次生耐久性劣化影響。因此，對于我國市場外加劑產品相關的標準、規(guī)范或技術條件對有害物含量的規(guī)定除Cl- 、R2O外，應增加Na2SO4 檢驗項。
對于外加劑有害物的質控，國內外現(xiàn)有3種模式:即由買賣雙方商定質控外加劑本身的有害物含量(單元質控) 質控外加劑有害物含量及由此引入混凝土中有害物總量(雙元質控) 。當前，我國GB8075和美國ASTM C494 采用第1種模式我國行業(yè)標準大部分采用第2種單元質控模式日本JISA6204采用第3種雙元質控模式。
1 有害物( Cl- 、R2O、Na2SO4 )對混凝土耐久性的影響
1.1 氯化物( Cl- )的影響
混凝土在無氯(Cl- )侵入和足夠的保護層條件下，鋼筋處于強堿度環(huán)境時，鋼筋表面形成附著性很強的鈍化氧化膜，起到防腐作用。當自身原材料(如外加劑) Cl- 含量超過允許值時，即使在高堿度下，也會產生可溶性氯化鐵，鈍化膜受到破壞，導致疏松多孔鐵銹的沉淀和氯的釋放而不斷侵蝕，其反應式為: Fe2++Cl- →〔Fecl螯合物〕+〔FeCl〕+ + 2OH- →Fe (OH)2 +Cl-
對于預應力混凝土制品和工程(如橋梁、吊車梁、軌道板、管樁、接觸網(wǎng)支柱等)由于使用截面較小的高強鋼絞線或高強鋼絲，同時鋼絞線或鋼絲長期處于靜、動應力狀態(tài)下，容易使鈍化膜破裂，即使在Cl- 低濃度下也會對鋼絲產生銹蝕作用。發(fā)生鋼絲銹蝕同時伴隨體積膨脹，致使周邊保護層混凝土開裂，耐久性急劇降低，嚴重的導致混凝土結構失效。
1. 2 堿總量( R2O = Na2O + 0. 658K2O )的影響
混凝土孔溶液中有水泥和外加劑釋放出來的堿(Na+ 、K+ 、OH- )與集料中有害礦物發(fā)生具有膨脹性化學反應，導致混凝土開裂，耐久性劣化，通稱堿- 集料反應(AAR) 。應當指出，外加劑的堿含量在混凝土中仍次于水泥，但對于AAR來說，由外加劑帶入的堿量是不能被忽視的。按集料有害礦物的種類不同，AAR可分為堿- 硅酸反應(ASR)和堿- 碳酸鹽反應(ACR) 2類。
堿- 硅酸反應(ASR)簡單反應式為:
Na+ (或K+ ) + SiO2 +OH- →Na (K) - Si - H凝膠
堿- 碳酸反應(ACR)簡單反應式為:
CaMg (CO3)2 + 2NaOH →Mg (OH)2 + CaCO3 +Na2CO3
無論ASR和ACR其破壞特征都使混凝土結構內部產生微細裂紋，這些裂紋的產生不僅影響混凝土結構強度，更重要的是加速水、空氣和氯離子的滲透，加劇凍融、鋼筋銹蝕，危害混凝土次生耐久性。控制外加劑的堿含量是控制(抑制)混凝土AAR 的重要措施之一。
1.3 硫酸鈉( Na2SO4)的影響
硫酸鈉帶入水泥中將與氫氧化鈣作用生成高分散性的CaSO4·2H2O，在水泥水化過程中更易與C3A生成各種復鹽晶體如C3ASH31 - 33、C3ASH12等。無論水化開始硫酸根離子與氫氧化鈣反應生成石膏或與C3A反應生成硫鋁酸鹽復鹽晶體，其新生成物體積都增大當硫酸鈉適量時(未達到臨界值) ，生成新生物體積增大，使水泥石致密，減少收縮，改善強度而當過量時(超過臨界值) ，新生物膨脹產生內應力使水泥石開裂，導致強度和耐久性降低。這類反應過程較緩慢，往往數(shù)年甚至10年以上， Na2SO4對混凝土次生耐久性劣化的影響需較長時間才顯示出來。
對于高硫酸鈉含量的化學外加劑就應關注水泥水化新生成物“石膏”和“鈣礬石”對混凝土次生耐久性劣化的影響。
2 混凝土外加劑標準對有害物的規(guī)定
| 
