混凝土减水剂的初步探讨

【摘要】外加剂已经成为水泥混凝土中继水泥、集料、水之后的第四大组分，外加剂的出现与应用促进了水泥混凝土的发展。减水剂是研究表较早发展较迅速的一种外加剂，它可以减少水泥混凝土拌和过程中的用水量，使之分布更趋于合理，从而提高混凝土的强度和密实性，延长混凝土构筑物的使用寿命和服务质量。

【关键字】减水剂；性能；作用；机理；现状；前景

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、引言

近年来，随着生产技术和经济水平的提高，混凝土的性能指标和生产工艺已经得到了较大程度的改进。因此，在发展一部分特种水泥的同时，通过掺外加剂来改善混凝土性能的方法得到了大家的认同和支持。混凝土外加剂是指在混凝土拌合过程中或拌合之前掺入的、掺入量不大于水泥重量的5%，并能按要求有效改变混凝土性能的材料。减水剂又被称之为分散剂或塑化剂，是指在保证混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少施工拌合用水量的外加剂。

二、减水剂的概念及分类

减水剂是混凝土外加剂的其中一种，可以单独使用也可以和其他外加剂复配使用，通常用来改善新拌混凝土的各项性能指标。在水泥中加入减水剂后，一般是不会改变原有混凝土混合体系的组成及分布，但能增加混凝土拌合物的和易性及保坍性，减少拌合用水量并且挺高混凝土强度和耐久性，更重要的是还可以降低混凝土的裂变、收缩及热变形等病害。

减水剂主要分为普通减水剂和高效减水剂。普通减水剂是指减水率不小于8%的减水剂，主要包括木质素磺酸盐类减水剂、羟基羧酸盐类减水剂、糖钙减水剂、腐殖酸减水剂等，其应用面最广、使用量最大、是使用比较早的工业副产品，多用于大规模大体积施工、滑动模板施工、各种预制或现浇的混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、泵送混凝土以及流动性较大的混凝土，适用于日最低气温大于+5℃的混凝土施工。高效减水剂是指可以大幅度减少混凝土的用水量，减水率一般大于12%，多用于制备早强、高强及流动性较大的混凝土。高效减水剂是降低水泥用量、提高工业废渣利用率、实现混凝土高性能、提高混凝土耐久性和使用寿命的最有效、最经济、最简单的技术途径，是制造现代混凝土的必备材料和核心技术。

三、减水剂作用机理

减水剂是一种化学性质活泼的外加剂，一般是由亲水基团和憎水基团组成，外加剂材料加入水溶液后，可以降低水的表面张力和界面张力，使水分子充分分散处于相对自由的状态。外加剂材料主要通过吸附—分散作用、作用和湿润作用来实现减水目标的，下面加以详细论述。

（1）吸附-分散作用

水泥浆体在未掺加减水剂前多成絮凝或胶凝状态，浆体中包含10%～30%的拌合水，这些结合水基团占据着大量空间，不能参与自由流动和作用。减水剂的亲水基团向水溶液运动，憎水基团吸附在水泥颗粒表面，逐渐构成单分子或多分子吸附薄膜，随着时间的推移，内部水分子积聚越来越多，外部混凝土颗粒表面均带有同种电荷，在电荷斥力作用下，水泥絮凝胶凝结构分散解体，释放出内部自由水，参与流动，从而提高拌合物的流动性及和易性，减少拌合用水量。

（2）作用

减水剂电离后吸附在水泥颗粒表面，并按一定规律排列，其亲水端一般都带有负电而且极性很强，很容易与水中的氢键作用，在水泥颗粒的表面形成了一层相对稳定水分子薄膜，这层水膜具有很好的作用阻止了水泥颗粒间的直接作用。另一方面，减水剂的掺入过程中一般都伴随着一定量的微细气泡，气泡与气泡，气泡与水泥颗粒间也因同种电性而相斥，也避免水泥颗粒的接触和相互作用，一定程度上增加了水泥颗粒间的滑动能力。

（3）湿润作用

掺加减水剂后，由于整个反应体系的表面张力和界面张力都有所降低，再加上水泥混凝土颗粒均匀分散的排列，从而水泥颗粒更容易被湿润。另一方面，由于水泥颗粒和水分子分布的合理是颗粒间毛细管的渗透作用加强，加快了水化速度。

四、减水剂掺量的影响及确定

实验证明：减水率随掺量的增大而增大，到达某一定值后增加逐渐减慢至趋于稳定。这是由于减水剂在水泥胶沙体系中其表面活性剂的作用，当减水剂加入量大于临界胶束浓度，减水剂缔合成为分子胶团，不在提高去减水率产量保持在2.5%是，减水率接近最大值20.12%左右。减水剂的掺量也影响着水泥净浆的流动性，产量初期对流动性影响显著，呈直线上身趋势，达到某一最高点后流动性开始降低。一般掺量在2.5%时流动性达到最高值。

对混凝土外加剂研究较多的是就品种的改良和新品种的研发，致使在计算减水剂用量仍然使用传统的方法，按胶凝材料的百分比计算。但是这种方法存在一些弊端，主要包括忽视了原材料中非胶凝材料对外加剂的吸附作用，现在提出了用原材料总粉量计算混凝土减水剂用量的方法。先确定基准混凝土，通过实验得出配合比和最佳减水剂用量，按配合比计算出总粉量，计算减水剂通用掺量，再通过掺量计算其他强度等级的减水剂用量。根据该方法计算的减水剂用来难过生产混凝土效果良好，各项指标正常，很少出现离析泌水等现象。

五、提高减水剂减水效率的相关措施

我国混凝土减水剂存在的主要问题是厂家规模小，合成工艺及检测手段落后；产品性能不高；生产过程对环境有污染等等，对于上述混凝土外加剂存在的不足之处，经实验研究和具体实践，主要有以下可行的改进和解决掉方法：

（1）设计施工前做好减水剂的相应的对比选定工作。一般要准备多种方案，反复对比思量选择最优方案。减水剂种类繁多，选择时最好实地考察，选择一些知名度较高的，有生产经验和一定历史的，有可靠保障的大公司大厂家，切勿轻信广告，造成财、力、时的浪费。

（2）落实外加剂对混凝土适应性的鉴定工作。外加剂的使用前，必须首先测定对水泥混凝土的适应性，通过测定其水泥浆扩散度来确定。施工过程中，如果需要更换水泥生产的厂家，也需要做适应性的测试实验。

（3）做好对掺减水剂混凝土配合比选定的工作。首先，我们要做好普通水凝混凝土的基准配合比设计，然后在确定了减水剂的掺量以后，通过28d混凝土强度的测定来确定其最佳配合比。

（4）施工过程中必须保证减水剂掺量的准确。

（5）确保掺加均匀。同样这也是施工过程中最容易出现也是最常见的问题，常见的解决办法有适当延长搅拌时间，撒减水剂是尽可能撒布均匀等。

（6）设专业人员现场监督。施工过程中外加剂的使用设专业人员监督，操作之前可对工人进行专门培训，认真交代掺加办法等，确定掺量准确。

（7）研究绿色减水剂。

（8）减水剂的研究借鉴外国发展模式。国外混凝土减水剂的研究重视改进技术，兼顾经济效益；同时模板周转速度快，产品质量高；一般多结合本国资源情况和技术储备研究和生产；积极制定外加剂的技术标准；积极开展科研工作。

六、结语

本文主要介绍了减水剂的概念及分类、常见产品分析、作用机理、功能及复配、掺量的影响及确定以及发展现状与展望，希望各界人士可以正确看待减水剂的发展和作用。

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[作者简介]彭平（1990.02—），男，甘肃平凉人，硕士研究生。研究方向为路基路面材料