摘 要：詳細(xì)介紹了混凝土減水劑的分子結(jié)構(gòu)、作用機(jī)理、制備方法及其性能的影響因素。簡要概述了國內(nèi)外混凝土減水劑的研究進(jìn)展，并提出了今后混凝土減水劑的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：減水劑 分散系數(shù) 混凝土

未來的高性能混凝土除具備良好的工作性，優(yōu)異的力學(xué)性能和耐久性外；還應(yīng)具備高耐磨性，超低收縮性，高韌性，高彈性，超低發(fā)熱性，超早強(qiáng)性非磁性等多種功能。隨著混凝土向高強(qiáng)化，高性能化發(fā)展，同時(shí)由于我國地理因素，氣候以及混凝土原材料來源的差異性，要求混凝土外加劑必須具備多種功能和性能。由此可見單一品種混凝土外加劑已不能適應(yīng)混凝土技術(shù)的發(fā)展?；炷镣饧觿┍仨氉邚?fù)合型路子，向多種功能，復(fù)合型方向發(fā)展。

1高性能減水劑的種類

高性能減水劑分為改性木質(zhì)素系、萘系、密胺系、氨基磺酸系、聚.羧酸系等五大類。前四種主要通過磺化縮合，將帶強(qiáng)極性官能團(tuán)的單體縮聚而得到產(chǎn)物，而聚羧酸類的減水劑則主要通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚，即將帶活性基團(tuán)的側(cè)鏈接枝到聚合物的主鏈上而獲得。聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)呈梳形，特點(diǎn)是在主鏈上帶多個(gè)活性基團(tuán)，并且極性較強(qiáng)；側(cè)鏈也帶有親水性的活性基團(tuán)，并且鏈較長、數(shù)量多；疏水基的分子鏈段較短，數(shù)量也少。如用以下通式來表示聚羧酸系減水劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，則實(shí)際代表物的化學(xué)式只是其中某些部分組合。高性能減水劑一般由一種或數(shù)種成分復(fù)合而成。我國的高效泵送劑大多數(shù)是通過高效減水劑、普通減水劑、引氣劑、緩凝劑、增稠劑等幾種組分復(fù)合而成的，具有較高減水率和一定的塌落度保持性能。由于復(fù)合外加劑配方波動較大，與不同水泥的相容性較差，另外，各生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平差異很大，不能保證外加劑產(chǎn)品的高質(zhì)量和正確應(yīng)用，工程中常出現(xiàn)外加劑適應(yīng)性不良、混凝土離析泌水、緩凝時(shí)間過長、塑性收縮裂縫較多，耐久性不良等眾多問題。我國尚未制定高性能減水劑標(biāo)準(zhǔn)，其技術(shù)發(fā)展水平與國外發(fā)達(dá)水平相比，差距較大。

2減水劑的作用機(jī)理

2.1靜電斥力作用和空間位阻作用

水泥加水拌合后，由于水泥顆粒間存在引力作用會形成絮凝結(jié)構(gòu)，使10%～30%的拌合水被包裹于其中，不能參與自由流動，失去潤滑作用，影響混凝土拌合物的流動性。加入減水劑后，減水劑分子會定向吸附于水泥顆粒表面，其帶有的陰離子基團(tuán)會使水泥顆粒表面形成雙電層，令水泥顆粒帶上同種電荷，產(chǎn)生靜電斥力，促使水泥顆粒相互分散，致使水泥的絮凝結(jié)構(gòu)解體，釋放出被包裹的水分，從而有效地增加混凝土拌合物的流動性。減水劑分子中的長聚醚側(cè)鏈具有親水性，可以伸展于水溶液中，減水劑分子吸附于水泥顆粒表面后，會在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水立體層。當(dāng)水泥顆粒相互靠近到達(dá)一定距離時(shí)，親水立體層產(chǎn)生重疊，于是在水泥顆粒間產(chǎn)生空間位阻作用，阻礙水泥顆粒的凝聚，使混凝土的坍落度得到很好的保持。

2.2潤滑作用

減水劑分子中帶有極性親水基，如-COOH、-0H、-NH2、-SO3H、（-0-R-）等，這些基團(tuán)通過吸附、分散、潤濕、潤滑等表面活性作用，為水泥顆粒提供分散性及流動性。減水劑具有的親水作用，可使水泥顆粒表面形成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的溶劑化水膜，這不僅可以破壞水泥的絮凝結(jié)構(gòu)，而且可以提高水泥顆粒表面的潤濕性，為水泥顆粒與骨料顆粒間的相對運(yùn)動提供潤滑作用，使新拌混凝土和易性更好。另外，減水劑分子主鏈具有親油性，減水劑的吸附可以降低水泥顆粒的固液界面能，降低體系總能量，提高分散體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性，有利于水泥顆粒的分散。

3分子結(jié)構(gòu)對產(chǎn)物性能的影響

3.1主鏈長度

主鏈長度主要取決于相對分子質(zhì)量的大小。若聚合物的相對分子質(zhì)量太小，主鏈過短，則所帶負(fù)電基團(tuán)過少，排斥力差，減水劑維持混凝土坍落度的能力不高；若聚合物的相對分子質(zhì)量太大，主鏈過長，則不僅會發(fā)生一個(gè)減水劑分子與多個(gè)水泥顆粒吸附，產(chǎn)生凝聚導(dǎo)致流動性變差，還會屏蔽分子主鏈上發(fā)揮減水作用的功能基，從而使其分散性降低。

3.2聚醚側(cè)鏈長度

聚醚側(cè)鏈越短，水泥漿體流動性損失越快，在一定范圍內(nèi)，隨著聚醚側(cè)鏈長度的增加，減水劑的減水率和坍落度保持性都相應(yīng)增加，但如果聚醚側(cè)鏈過長，則側(cè)鏈間就可能會發(fā)生纏結(jié)，水泥顆粒間會形成橋連，導(dǎo)致水泥漿體的流動性變差。不同共聚單體減水劑的聚醚側(cè)鏈長度對流動性的影響也不一致，對于（甲基）丙烯酸類減水劑，聚醚鏈越長，流動性越好；但對于馬來酸酐類減水劑，聚醚鏈越短，流動性越好。

4減水劑的研究和應(yīng)用

目前普通減水劑中，使用最廣泛的是木質(zhì)素磺酸鹽，其次是多元醇類，如糖蜜、糖化鈣、淀粉水解物等。其他普通減水劑因資源和成本問題使用較少。木質(zhì)素磺酸鹽減水劑是亞硫酸鹽法生產(chǎn)紙漿的副產(chǎn)品。木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的摻量為水泥重量的0.20%～0.30%，最佳為0.25%。在與不摻外加劑的混凝土保持相同的坍落度的情況下，減水率為8%～10%。在保持相同用水量時(shí)，可使坍落度增加6～8cm。減水作用的效果與水泥品種及用量、骨料的種類、混凝土的配比有關(guān)。

高效減水劑是高分子表面活性劑，并且有強(qiáng)的固、液界面活性作用。在水泥分散體系中，它們能吸附在水泥粒子表面上，并形成帶負(fù)電的強(qiáng)電場，使水泥漿體產(chǎn)生分散，因此使水泥漿體的流動性大大提高。相反，它們氣、液表面活性小，幾乎不降低水的表面張力， 因此起泡作用很小，對混凝土無引氣作用。在與基準(zhǔn)混凝土保持相同坍落度時(shí)，摻高效減水劑可大幅度減少混凝土的用水量，并且減水率隨著摻量的增加而提高。高效減水劑主要用于配制高強(qiáng)混凝土、流態(tài)混凝土和高性能混凝土。高效減水劑的摻入，可提高混凝土的流動性、強(qiáng)度，同時(shí)可以節(jié)約水泥用量。高性能減水劑是具有高效減水、適當(dāng)引氣并能減少和防止坍落度經(jīng)時(shí)損失的外加劑，是制備高流動性混凝土，泵送混凝土，高強(qiáng)、高性能混凝土以及高密實(shí)性混凝土的必要組成材料。其主要成分幾乎都是聚合物電解質(zhì)類。

5結(jié)語

聚羧酸系減水劑的研究已成為混凝土外加劑研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問題，隨著聚羧酸系減水劑的作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)號性能的關(guān)系等研究日益深入，合成工藝日趨成熟，聚羧酸系減水劑將會越來越廣泛地應(yīng)用到各種工程中。聚羧酸系減水劑工業(yè)的發(fā)展不僅推動整個(gè)混凝土材料的發(fā)展，而且將推動我國城市建設(shè)及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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