一．研究背景

混凝土是指由胶结料(有机的、无机的或有机无机复合的)、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料。混凝土是当代最主要的土木工程材料之一，具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，也广泛应用于造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等。

混凝土可以追溯到古老的年代，古埃及人曾用煅烧不纯的石膏，希腊人和罗马人曾使用煅烧石灰岩，后来又学会在石灰和水中掺加砂，碎石或砖和碎瓦片，这是历史上最早的混凝土。

1900年，万国博览会上展示了钢筋混凝土在很多方面的使用，在建材领域引起了一场革命。法国工程师艾纳比克1867年在巴黎博览会上看到莫尼尔用铁丝网和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后，受到启发，于是设法把这种材料应用于房屋建筑上。1879年，他开始制造钢筋混凝土楼板，以后发展为整套建筑使用由钢筋箍和纵向杆加固的混凝土结构梁。仅几年后，他在巴黎建造公寓大楼时采用了经过改善迄今仍普遍使用的钢筋混凝土主柱、横梁和楼板。1884年德国建筑公司购买了莫尼尔的专利，进行了第一批钢筋混凝土的科学实验，研究了钢筋混凝土的强度、耐火能力，钢筋与混凝土的粘结力。1887年德国工程师科伦首先发表了钢筋混凝土的计算方法；英国工程师威尔森申请了钢筋混凝土板专利；美国海厄特对混凝土横梁进行了实验。1895年#8212;#8212;1900年，法国用钢筋混凝土建成了第一批桥梁和人行道。1918年艾布拉姆发表了著名的计算混凝土强度的水灰比理论。钢筋混凝土开始成为改变这个世界景观的重要材料。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土和聚合物混凝土及其他混凝土。

然而随着现代工程向轻型、大跨度、高层和智能化方向发展, 工程结构向空间和海洋中扩展, 混凝土向高强度，高抗裂，高耐久性和良好工作性方向发展，以及人类可持续发展的需要, 混凝土的自重大, 抗拉强度低, 热导率大及保温隔热性能差, 硬化慢等不足之处也日益突出, 因此必须改善混凝土的性能才能适应现代建筑的要求。

1.外加剂改性

20 世纪70 年代, 混凝土外加剂的出现, 被认为是混凝土发展史上的第三次革命。目前, 混凝土外加剂已成为混凝土必不可少的第五组分, 对改善新拌混凝土的施工性能和硬化混凝土的性能和耐久性具有重要作用。几乎混凝土的每一种性能都可以通过掺添外加剂在一定程度上得到改进, 如减水剂, 早强剂, 引气剂, 缓凝剂, 防冻剂, 膨胀剂, 泵送剂, 阻锈剂等。

随着现代工程向高层建筑和大体积混凝土结构物的发展，要求施工用的预拌混凝土必须具备以下优良性能: 首先是混凝土的粘聚性和可泵性要十分好，其次, 是具有尽可能少的泌水和离析，再则要求有较低的水化热或可推迟水化热峰值的出现时间, 以便有利地协调温度应力和初始结构强度这对矛盾, 从而达到不出现或尽可能少出现温差裂缝的目的。这些都是对新拌混凝土的改性要求。多加水虽然可以增大混凝土的流动性, 但会使新拌混凝土的粘聚性降低, 水灰比增大, 影响混凝土的强度, 实践证明, 掺加优质外加剂是实现改善新拌混凝土性能的最经济有效的途径。

能够改善混凝土和易性的外加剂有: 缓凝减水剂,掺入混凝土或砂浆中, 其流动性随缓凝减水剂的掺量的增加而增大, 泌水和离析现象减少; 高效减水剂, 对新拌混凝土和易性的改善比普通减水剂强, 在一定范围内, 随减水剂掺量增大, 和易性改善程度也增大; 掺入引气剂或引气减水剂后, 混凝土拌合物中会引入大量均匀分布的、类球形微小气泡。这些球状气泡的滚动作用, 托浮作用以及在外力作用下可压缩、易变形作用, 极大地改善和提高了混凝土拌合物的和易性和稳定性。此外, 泵送剂也能显著改善混凝土拌合物的和易性。

调节凝结时间， 改变水泥水化进程, 改变放热峰值。水泥和水的反应是放热反应, 能释放出相当数量的热。对于大体积混凝土来说, 位于中心部分的水泥水化热难以释放，构件在内部和表面的产生的温度应力下极易开裂。掺适量缓凝剂或缓凝型减水剂后, 混凝土的水化速率减慢, 放热峰值出现的时间会推迟, 峰值会降低。