混凝土減水劑的性能特點及發(fā)展趨勢

　　在所有混凝土外加劑產(chǎn)品中，減水劑是目前研究和使用最廣泛的一種。摻加減水劑可以改善混凝土拌合物的流動性，易于施工，并可實現(xiàn)高難度的施工工藝，如高程泵送、自密實、自流平等；在保持坍落度不變的情況下，可減少用水量，提高強度（可配制C6～C100以上混凝土），改善耐久性；在保持坍落度和設(shè)計強度不變的情況下，則可節(jié)約水泥用量（10%～25%），有利于節(jié)能、降耗和環(huán)保。

　　一、混凝土減水劑的分類和主要品種按照《GB8076-1997混凝土外加劑》標(biāo)準(zhǔn)，我國減水劑分為普通減水劑和高效減水劑兩類。

　　1.普通減水劑所謂普通減水劑，是指減水率不小于5%，3天、7天抗壓強度比為10%以上，28天抗壓強度比為5%以上的減水劑。

　　我國普通減水劑品種主要有木質(zhì)素磺酸鹽（木鈣、木鈉、木鎂、木銨、木鉀等）、糖鈣和糖蜜等。

　　2.高效減水劑所謂高效減水劑，是指能大幅度減少用水量和提高新拌混凝土的和易性的外加劑。標(biāo)準(zhǔn)要求其減水率必須不小于10%，1天、3天、7天、28天抗壓強度比必須分別在130%、120%、115%和110%以上。

　　我國高效減水劑品種主要有萘磺酸鹽甲醛縮合物（萘系）、磺化三聚氰胺甲醛縮合物（三聚氰胺系）、氨基磺酸鹽系、脂肪族系和聚羧酸鹽系減水劑等。

　　二、混凝土減水劑的特點、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

　　1.木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑是世界上使用最早的減水劑品種，已有70年的歷史。它的減水率相對較低（5%～12%），具有一定緩凝性，對混凝土抗壓強度提高的幅度較小，一般僅用于強度等級為C35以下的混凝土。在大體積混凝土中，木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑的應(yīng)用也較廣泛。木質(zhì)素磺酸鹽摻量大時混凝土含氣量高，緩凝性強，對強度有嚴(yán)重的負(fù)面影響。另外，這類減水劑與調(diào)凝組分為硬石膏的水泥不適應(yīng)。

　　由于目前混凝土追求大流動性、高強和高耐久性，一定程度上影響了木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑的使用，但由于它的原材料來源廣泛，價格便宜，仍占據(jù)著較大的市場。將木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑與萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽系，甚至聚羧酸鹽系等高效減水劑復(fù)配使用，也是相互補充的一種手段。

　　2.萘系高效減水劑萘系高效減水劑根據(jù)其產(chǎn)品中Na2SO4含量的高低，可分為高濃型產(chǎn)品（Na2SO4含量<3%）、中濃型產(chǎn)品（Na2SO4含量3%～10%）和低濃型產(chǎn)品（Na2SO4含量>10%）。目前大多數(shù)萘系高效減水劑合成廠都具備將Na2SO4含量控制在3%以下的能力，有些先進(jìn)企業(yè)甚至可將其控制在0.4%以下。

　　萘系減水劑是我國目前生產(chǎn)量最大，使用最廣的高效減水劑（占減水劑用量的70%以上），其特點是減水率較高（15%～25%），不引氣，對凝結(jié)時間影響小，與水泥適應(yīng)性相對較好，能與其他各種外加劑復(fù)合使用，價格也相對便宜。萘系減水劑常被用于配制大流動性、高強、高性能混凝土。單純摻加萘系減水劑的混凝土坍落度損失較快。另外，萘系減水劑與某些水泥適應(yīng)性還需改善。目前，萘系高效減水劑由于原材料——工業(yè)萘供應(yīng)的緊張，價格浮動較大。

　　甲基萘、古馬隆屬于焦油的下游產(chǎn)品，這兩種原材料，以及蒽油，都可以替代工業(yè)萘用以合成高效減水劑，但此類高效減水劑在市場上并不多見，經(jīng)常是在工業(yè)萘供貨十分緊張的情況下，有些工廠才生產(chǎn)。這些產(chǎn)品往往揮發(fā)成分較多，有刺激性氣味，緩凝較嚴(yán)重，引氣性大，減水、增強效果不如萘系高效減水劑，混凝土坍落度損失較嚴(yán)重，與水泥適應(yīng)性不佳。根據(jù)試驗和統(tǒng)計，幾種多環(huán)芳烴型高效減水劑的性能差異可以歸納為，減水率：萘系>古馬隆系>蒽系>甲基萘系>煤焦油混合系；引氣性：煤焦油混合系>甲基萘系>蒽系>古馬隆系>萘系；緩凝作用：煤焦油混合系>甲基萘系>蒽系>古馬隆系>萘系；混凝土坍落度損失：蒽系>甲基萘系>萘系>古馬隆系>煤焦油混合系。

　　3.三聚氰胺系高效減水劑三聚氰胺系高效減水劑引氣性小，無緩凝作用，減水率與萘系高效減水劑相當(dāng)，對混凝土增強效果較好，但摻這種減水劑的混凝土坍落度損失也較快。由于三聚氰胺系高效減水劑生產(chǎn)成本較高，性能上并沒有表現(xiàn)出明顯超越萘系高效減水劑之處，所以結(jié)構(gòu)混凝土工程中極少使用。由于其無色和低引氣性的特征，目前在干粉建材及彩色路面磚等的生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

　　4.脂肪族系高效減水劑脂肪族系高效減水劑生產(chǎn)工藝相對簡單，其摻量較低（0.5%），減水率20%以上，引氣量較低，不使混凝土過分泌水，對混凝土凝結(jié)時間影響較小。由于其摻入混凝土中后易滲色，經(jīng)常受到用戶的質(zhì)疑，但并不影響混凝土的內(nèi)在和表面性能。這種高效減水劑目前在高強管樁生產(chǎn)中應(yīng)用較多。

　　5.氨基磺酸鹽系高效減水劑氨基磺酸鹽系高效減水劑以氨基苯磺酸、苯酚、甲醛等為主要原料，也可用苯酚和尿素等原料合成。

　　氨基磺酸鹽系高效減水劑在摻量較低（0.2%～0.3%）時具有一定的塑化效果，它不僅具有較高的減水率（23%～28%），而且可有效地控制混凝土坍落度損失。氨基磺酸鹽系減水劑摻量較高時也易引起過度泌水和緩凝。將氨基磺酸鹽系高效減水劑與萘系高效減水劑等進(jìn)行復(fù)合，不僅可以減少泌水，改善萘系高效減水劑與水泥的適應(yīng)性，而且能增強混凝土的坍落度保持性。這類高效減水劑生產(chǎn)成本比萘系減水劑高。

　　6.聚羧酸鹽系高效減水劑與其他品種減水劑相比，聚羧酸鹽系高效減水劑不僅具有超分散性能，而且能抑制混凝土的坍落度損失，是目前國內(nèi)外減水劑開發(fā)研究的重點。聚羧酸鹽系減水劑與不同的水泥均有相對較好的適應(yīng)性，在低水膠比時更易發(fā)揮其低黏度和坍落度保持性能，所以它在歐洲和日本的推廣應(yīng)用很快。

　　聚羧酸鹽系高效減水劑與其他高效減水劑相比，其突出優(yōu)點主要表現(xiàn)為：

　　1）摻量低（固體摻量為0.2%～0.5%）；
　　2）對水泥漿體的分散性強；
　　3）混凝土坍落度損失小，一般可保證坍落度維持1～2小時不損失；
　　4）在相同流動性情況下，對混凝土凝結(jié)時間延緩較少；
　　5）強度改善效果明顯；
　　6）與水泥適應(yīng)性好；
　　7）分子結(jié)構(gòu)自由度大，進(jìn)一步改善和分子優(yōu)化的空間較大；
　　8）合成中不使用甲醛，對環(huán)境不造成污染，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。

　　由于聚羧酸系高效減水劑具有以上多種獨特優(yōu)點，被認(rèn)為是發(fā)展前景十分廣闊的外加劑。但由于對聚羧酸系減水劑的合成、作用機理和應(yīng)用等方面的研究深度不夠，還存在一些急需解決的問題，包括：

　　1）深入了解不同單體間復(fù)雜的相互作用，為改性提供理論依據(jù)；
　　2）清楚地表征該類減水劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而找出其性能與結(jié)構(gòu)間的關(guān)系；
　　3）雖然這種減水劑與水泥的相容性比其他種類的減水劑更好，但也經(jīng)常發(fā)生混凝土坍落度損失太快及混凝土快硬等不正?，F(xiàn)象，應(yīng)盡快找出原因，并通過合成或復(fù)配工藝解決；
　　4）摻該外加劑配制的低水膠比混凝土拌合物有時黏性太大，泵送困難，而有時黏度太低，振動成型時極易分層，或者有時泌水、引氣現(xiàn)象十分嚴(yán)重；
　　5）聚羧酸系高效減水劑與常用緩凝組分、引氣組分和早強組分的相容性問題也需要解決。