减水剂

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　　减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。

　　按化学成分主要有木质素系、萘系、水溶性树脂类、糖蜜类和复合型减水剂等。

　　1.木质素系减水剂

　　包括木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺酸镁（木镁）等。其中木钙减水剂应用较多。

　　木钙减水剂是以生产纸浆或纤维浆剩余下来的亚硫酸浆废液为原料，采用石灰乳中和，经生物发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制得的棕黄色粉末。

　　木钙减水剂的适宜掺量，一般为水泥质量的0.2％～0.3％。其减水率为10％～15％，混凝土28d抗压强度提高10％～20％；若不减水，混凝土坍落度可增大80～100mm；若保持混凝土的抗压强度 和坍落度不变，可节约水泥用量10％左右。木钙减水剂对混凝土有缓凝作用，掺量过多或在低温下，其缓凝作用更为显著，而且还可能使混凝土强度降低，使用时应注意。

　　木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大体积浇筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木钙减水剂不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于5℃，应与早强剂或防冻剂复合使用。木钙减水剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土，以免蒸养后混凝土表面出现疏松现象。

　　2.萘磺酸盐系减水剂

　　萘系减水剂，是用萘或萘的同系物经磺化与甲醇缩回而成。目前，我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建I型等减水剂，其中大部分品牌为非引气型减水剂。

　　萘系减水剂的适宜掺量为水泥质量的0.5％～1.0％，减水率为10％～25％，混凝土28d强度提高20％以上。萘系减水剂的减水增强效果好，对不同品种水泥的适应性较强。适用于配制早强、高强、流态、蒸养混凝土 。

　　3.水溶性树脂减水剂

　　这类减水剂时以一些水溶性树脂为主要原料制成的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。该类减水剂增强效果显著，为高效减水剂，我国产品有SM树脂减水剂等。

　　SM减水剂掺量为水泥质量的0.5％～2.0％，其减水率为15％～27％，混凝土3d强度提高30％～100％，28d强度可提高20％～30％。SM减水剂适于配制高强混凝土、早强混凝土、流态混凝土及蒸养混凝土等。

　　减水剂对新拌混凝土的作用主要表现在以下几个方面：

　　1.减水作用

　　产生减水作用的机理主要是由于水泥粒子对减水剂的吸附和减水剂对水泥粒子的分散。减水剂加入混凝土后，将离散成大分子阴离子和金属阳离子(如Na ⁺ 、Ca^{2 +} )。呈现较强表面活性的大分子阴离子吸附在水泥粒子的表面上，使水泥粒子带负电， 由于相同电荷相互排斥使水泥粒子分散。同时， 由于减水剂是亲水性的，吸附层在水泥粒子周围是溶剂化的膜，也能阻碍水泥凝聚(空间保护作用)，因此使水泥粒子和二次凝聚粒子分散开来，释放出絮凝状凝聚体中所含的水和空气，从而达到减水目的。

　　2.塑化作用

　　混凝土中掺入减水剂后，可在保持水灰比不变的情况下显著增加流动性，称之为混凝土的塑化。塑化作用除了吸附分散引起的效果外，还有润湿和润滑作用的效果。由于减水剂的这几种作用，只要使用少量的水就能容易地将混凝土拌合均匀，使新拌混凝土的和易性得到明显改善。

　　3.调凝作用

　　减水剂在水泥一水体系中解离出的带电离子能吸附在水泥颗粒表面使其ζ电位增加，因此体系的稳定时间就较长。同时，这种阴离子吸附膜及由氢键缔合作用所产生的水膜也会阻碍水泥颗粒与水之间的接触，减缓水化作用，因而能起缓凝作用。

• 减水剂的作用机理

　　减水剂是一种典型的表面活性剂，对于任何一种减水剂，其分子结构包括两部分：极性基和非极性基。极性基吸附在水泥颗粒表面，主要决定减水剂分子对水泥颗粒矿物成分的亲和能力。它表现在对整个减水剂分子或离子的化学性质和物理性质发生影响。减水剂分子(或离子)定向吸附于水泥矿物成分的表面时， 非极性基朝外， 形成疏水膜层，故影响其疏水性的大小。同时，非极性基也对水泥粒子的亲固力和极性基的吸附能力产生影响。

　　1.普通减水剂

　　主要是木质素磺酸盐及其衍生物，常用的有木质素磺酸钙和木质素磺酸钠，又称为M减水剂，是20世纪50年代前后研究和开发成的。

　　木质素磺酸盐减水剂属阴离子表面活性剂．具亲水性能，被水泥颗粒吸附可使其表面的溶剂化水膜增厚，电动电位 提高，有助水泥颗粒分散，有一定的缓凝作用。另外，普通减水剂还包括柠檬酸盐(钠)，也属阴离子表面活性剂，有一定的缓凝作用。

　　2.高效减水剂

　　主要是聚磺酸盐类化合物，有萘磺酸钠甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物。在20世纪60年代日本与西德开始在混凝土中使用此类化合物，我国20世纪70年代也开始研制和应用，80年代已推广应用。此类高效减水剂的应用，给混凝土行业带来变革性变化，它们可用于调配流态化可泵送混凝土．并可提高混凝土的性能。

　　近一二十年来，新型高效减水剂的研究和开发也有较快进展，相继开发成对胺基萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化聚苯乙烯、马来酸磺酸盐聚氧乙烯脂、多元醇磺酸盐、环氧乙烷和环氧丙烷共聚物、磺化脂肪酸聚氧乙烯脂、磺化酮酸缩聚物等，并由此而派生出超塑化剂、流化剂、泵送剂等。高效减水剂的基本特点是：①对水泥有强的分散作用，能大大提高新拌混凝土的流动性；②无促凝或缓凝作用；③引气作用小，有利降低制品气孔率。

　　3.特效减水剂

　　主要是聚羧酸盐系化合物，包括聚丙烯酸盐及其共聚物、顺丁烯二酸共聚物等。此类化合物是国外20世纪80年代初开发成功的。近一二十年来发展很快，通过改变合成单体的比例，制得了多种复杂的聚丙烯酸盐接枝共聚物，具有不同的特性，并已获得广泛应用

　　特效减水剂对水泥浆的分散作用是由于减水剂的分子吸附水泥微粒表面上，其分散性能取决于带同种电荷粒子间的静电斥力和吸附层产生的空间位阻。特效减水剂聚丙烯酸盐的接枝共聚物分子中具有长的聚乙烯支链，它们被粒子吸附后形成空间梳状排列，其吸附量较小，但其吸附层较厚，能产生强的空间斥力，因此对水泥颗粒的分散作用优于传统的高效减水剂，而且其掺量也较低。

　　4.复合高效减水剂

　　将两种或两种以上的高效减水剂按一定的比例复合在一起，弥补各组分自身某些性能的不足，同时又使其中的某一性能由于协同作用而产生叠加效应。这类减水剂就称为复合高效减水剂。复合高效减水剂的组合形式多种多样，有聚羧酸盐与木质素磺酸盐复合，有萘磺酸盐甲醛缩合物与木质素磺酸钙复合，有三聚氰胺甲醛缩合物与木质素磺酸钙复合，有羟酸基烯烃，磺酸基烯烃共聚物等等。复合减水剂不仅能提高减水率，还有助克服单一减水剂的某些缺点。如萘磺酸盐系减水剂与木钙系减水剂复合，可克服萘磺酸盐系减水剂的坍落度损失过快的缺点。因此，将两种或两种以上高效减水剂按一定比例进行复合是制备高性能高效减水剂的重要途径之一。