浅谈混凝土减水剂的进展

2012-04-10李江华

河南建材 2012年1期

李姿，李江华

河南工业职业技术学院建筑工程系（473009）

减水剂是一类在混凝土搅拌之前或搅拌过程中加入的，能保持新拌混凝土坍落度基本不变的条件下，可显著降低拌合用水量，或在混凝土配合比和用水量均不变的情况下，能增加混凝土坍落度的外加剂。它是当前混凝土外加剂中品种最多，用量最广的一种。现在混凝土使用的减水剂已由早期的普通减水剂，向高效减水剂、特效减水剂发展，同时目前也正在向开发混合官能基聚合物减水剂和复合高效减水剂方向发展。本文主要就减水剂的作用和作用机理，以及减水剂的发展作简要介绍。

1 减水剂的作用及作用机理

作为混凝土减水剂的化合物大多为表面活性剂，一般来说，减水剂本身并不与混凝土的组成材料发生化学反应，只是起着改变固—液界面的物理性能的作用。水泥加水拌合后，由于水泥颗粒间的引力作用使水泥浆形成絮凝结构，在这种絮凝结构中包裹了许多拌合水，使水不能充分分散于水泥颗粒间隙中，因而影响了混凝土拌合物的流动性。减水剂加在混凝土中能对水泥颗粒起分散作用，把水泥浆体絮凝结构中被水泥颗粒包裹的游离水释放出来;此外减水剂对水泥颗粒还有湿润和润滑作用。从而，在不增加用水量的情况下使混凝土拌合物的和易性提高，或在不影响和易性的情况下使混凝土拌合物用水量减少。

归纳起来，减水剂的作用如下:①降低混凝土拌合用水量,降低W/C比，降低制品或砌体的气孔率，提高体积密度；②降低水泥用量，节约成本；③改善浇注料流动性，易于施工，提高施工效率；④可配制高强度高性能混凝土。

2 减水剂的进展

2.1 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ζ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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。