以下内容来自于中国混凝土外加剂博物馆，如果你感兴趣的话可以点击《共享共创|中国混凝土外加剂博物馆筑梦之旅》查看。

外加剂的发展经历过天然物料、工业替代品、工业品等发展阶段。

中国古建筑在施工中会掺入少量“添加剂”，它们巧妙地与古建筑施工材料混合，通过物理和化学反应提高古建筑强度、防潮、防老化等性能。

（1）糯米灌浆，加固建筑

糯米又称江米，主要成分为支链淀粉，化学结构式为(C₆H₁₀O₅)_n。

图片来源：摄图网

研究表明：掺入糯米的灰浆具有强度大、韧性好、防渗性好、防腐性好等优点，其主要原因在于：糯米的主要成分支链淀粉为树枝型分支结构的多糖大分子，黏性很强，其空间形态交错有序，形成吸引力很大的空间网格，可限制Ca(OH)₂与CO₂的反应，对CaCO₃方解石结晶体（灰土中的石灰）的大小和形貌也有调控作用，因而有利于结晶体的致密。

《天工开物》之《燔石·第十一》载：“用以襄墓及贮水池，则灰一分，入河沙、黄土二分，用糯粳米、羊桃藤汁和匀，轻筑坚固，永不隳坏，名曰三和土。”即在砌筑墓地、蓄水池等地下建筑时，用石灰、沙子、黄土按1∶2∶2混合，再掺入糯米、猕猴桃汁拌匀，即可建造出牢固不坏的建筑。

《天工开物》载：石灰1份、河砂2份，

加糯米糡、羊桃藤汁搅拌均匀制贮水池

（2）古建金砖，“使灰钻油”

桐油是一种植物蛋白胶，具有很强的反应活性、干燥性能及聚合性能。

桐油易于在泥灰类粘接材料表面发生包裹作用，并填充颗粒间空隙，使水分更容易散失，起到防潮防渗作用。

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紫禁城古建筑地面铺墁金砖时，有一道“使灰钻油”的工序，在铺墁完的金砖面层上分三次浇筑桐油，浇筑桐油的金砖地面坚固密实，历经数百年光亮如新。

太和殿金砖地面

图片来源：百家号-不可不知的世界

（3）石材铺墁 白矾“溜缝”

白矾主要成分为硫酸铝钾KAl(SO₄)₂·12H₂O，溶于水后可生成氢氧化铝等胶状沉淀物，具有一定的胶凝功能。中国古建筑基础、瓦石、彩画等工程中巧妙掺入白矾。

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现代科学研究表明：明矾掺入灰土后，会形成钙矾石，其固相体积膨胀对糯米灰浆的干燥收缩起一定补偿作用，因而有利于提高灰土的抗压强度、耐水性能和耐冻融性能。

颐和园十七孔桥铺墁所用灰浆多含有白矾。掺入白矾的灰浆材料不仅使得石材与基层牢固结合，还具有防水效果。

颐和园十七孔桥

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工程师在混凝土中添加工业物料，以改进水泥混凝土的强度、抗冻、耐水和浇筑等性能。这是现代外加剂的雏形。

针对胶凝材料的特性和混凝土性能，工程师试制不同性能和品种的外加剂，开启了现代外加剂的发展。

混凝土外加剂的第一次技术革命——木质素磺酸盐等塑化剂

1935年，美国斯克里彻（E.W. Scripture）研制成功以木质素磺酸盐为主要成分的塑化剂（Plasticizer），并推广应用。这标志着现代意义上的混凝土外加剂历史的开端。

此后，美国、英国和日本等国开始在公路、隧道和地下工程中使用引气剂、塑化剂、防冻剂和防水剂。

高速公路

混凝土外加剂的第二次技术革命——萘系等高效减水剂

20世纪60年代，混凝土建筑的结构日趋复杂、体量日趋巨大。急需显著改善混泥土物理、力学和耐久性能，以及其施工性能。开发高效外加剂及其应用技术成为必由之路。

1962年，日本服部健一（Kenichi Hattori）等首先研制出以β~ 萘磺酸甲醛缩合物钠盐为主要成分的减水剂（萘系减水剂），具有高减水率、低凝结时间敏感性、低引气量等优良特性，适合制备高强、大流动度混凝土。

联邦德国研制成功磺化三聚氰胺甲醛缩合物减水剂（蜜胺树脂系减水剂）。蜜胺树脂系系减水剂与萘系具有相同性能。

密胺树脂高效减水剂PMS分子结构

此外还出现多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物减水剂。

这三类减水剂在减水率等性能远超之前的木质素、萘磺酸盐等减水剂，被称为高效减水剂（High Range Water reducer）或超塑化剂（Superplasticizer）。

混凝土外加剂的第三次技术革命——聚羧酸系等高性能减水剂

1981年，日本枚田健（Tsuyoshi Hirata）发明聚羧酸系高性能减水剂（PCE），1985年开始应用于混凝土工程。

聚羧酸系高性能减水剂PCE分子结构

1995年，日本将聚羧酸系高效能减水剂列入JISA6204国家标准，并命名为高效能AE减水剂。并于1997年列入JASS5日本建筑学会标准。

从大地湾古代混凝土、古罗马天然混凝土，到现代钢筋混凝土、聚合物混凝土等，混凝土的材性、工艺、技术和设备不断推陈出新，在世界得到广泛应用，成为最重要的建筑材料之一。深刻地影响着人类建筑文明。

用罗马混凝土建造的罗马斗兽场

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如果你对混凝土的历史感兴趣，可以点击这里《最初的混凝土建筑，不是为人民建造的，而是为众神建造的》了解更多它的故事。

而外加剂的出现和应用，彻底改写了传统混凝土的概念和性能。外加剂让混凝土可以像水一样流动、像石头一样结实和耐久，成为混凝土不可或缺的组分。

外加剂极大改善混凝土物理力学、耐久性能，以及施工性能，不断刷新建筑高度、桥梁跨度、隧道长度、大坝高度。

圣潘克拉斯万丽酒店 (1873)，82m

图片来源：搜狐焦点-搜狐焦点网

帝国大厦(1931)， 381m

疏水剂、塑化剂

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台北101大楼(2004)，508m

聚羧酸系高性能减水剂

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外加剂极大提高了混凝土的结构性能和耐久性，不断刷新桥梁跨度。

赵州桥（AD618）,跨度37.02m

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(a00001) 布鲁克林大桥（1883），主跨486m

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旧金山金门大桥(1937)，主跨1280m

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外加剂极大提高了混凝土抗渗性能和调凝性能，使得混凝土能满足隧道工程早强、速凝和防抗等性能要求，使隧道长度不断取得突破。

(a00001) 英法海底隧道（1994）

50.5km，速凝剂

图片来源：巴陵时尚-爱乐活小组

中国石太客运专线太行山隧道（2009）

27.84km，聚羧酸系高性能减水剂、速凝剂

图片来源：VIP世界之最-V眼看世界

瑞士圣哥达基线隧道（2016）

57.6km，高效减水剂，速凝剂

图片来源：搜狐号-56民族行

外加剂极大改善了大坝混凝土水化温升、抗裂、耐久性，不断刷新大坝体量。

墨西哥奇科森坝（1970），261m

塔吉克斯坦努列克大坝（1980）

 300m，高效减水剂

图片来源：中国能源报

 中国锦屏一级大坝（2013）

305m，缓凝高效减水剂

图片来源：网易号-路过的萌主 

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