我国减水剂的作用机理及发展历史的可行性研究报告

第一节 减水剂的简介

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。（可行性研究报告）

第二节 减水剂的作用机理

分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒的水化作用，水泥颗粒表明形成双电层结构，使之形成溶剂化水膜，且水泥颗粒表面带有异性电荷使水泥颗粒间产生缔合作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。

润滑作用：减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。

空间位阻作用：减水剂结构中具有亲水性的支链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。

接枝共聚支链的缓释作用：新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。

第三节 减水剂的发展历史

国外

20世纪30年代，人们发现在混凝土中掺入亚硫酸盐纸浆废液之后，能改善拌合物的和易性，强度和耐久性也能得到提高。1935年，美国的E. W.Scripture首先研制成以木质素磺酸盐为主要成分的减水剂，1937年获得专利}s}，五十年代，在美国滑模混凝土、大坝混凝土和冬季施工混凝土中得到大量使用。1962年日本花王石碱公司服部健一等，首先研制成以R一茶磺酸甲醛缩合物钠盐为主要成分的减水剂，简称茶系减水剂。这类减水剂具有减水率高的特点，适宜于制备高强(抗压强度达100 MPa)或坍落度可达20〔二以上混凝土。随后1964年联邦德国研究成功磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂，该类减水剂与茶系减水剂同样具有减水率高、早强效果好、低引气量等特点，同时对蒸养混凝土制品和铝酸盐(主要为C3A)含量高的水泥制品适应性较好，能制备高强或大流动性混凝土。德国由此发明了流态混凝土，使混凝土由原来的人工浇注或吊罐浇注发展为泵送施工，节省人力，提高工效，保证质量，消除噪音，使混凝土技术水平与施工水平有了极大的飞跃。

由于高效减水剂对混凝土改性方面的重要贡献，它的应用成为继钢筋混凝土和预应力混凝土之后，混凝土发展史上第三次重大突破。以高效减水剂的研制和应用为标志，使混凝土技术进入由塑性、干硬性到流态化的第三代。

90年代初，美国首次提出高性能混凝土(HPC)的概念，即要求混凝土具有高强度、高流动性、高耐久性等性能，高性能混凝土对减水剂提出了更高的要求，要求高性能减水剂具有减水率高、大流动度和坍落度经时损失小等特点。一些新型高效减水剂得了迅速的开发和应用，如聚梭酸系、氨基磺酸系高效减水剂。

国内

我国外加剂的起步较国外稍晚，但是发展迅速，20世纪50年代开始木质素磺酸盐和引气剂的研究和应用;到70年代以后，茶系高效减水剂、葱系高效减水剂等都有了自主研发的产品;90年代后期，改性三聚氰胺、氨基磺酸盐、脂肪族高效减水剂快速发展;2006年以来，在高速铁路建设的带动下，聚梭酸系高性能减水剂也获得了快速的发展。减水剂促进了我国混凝土新技术的发展，促进了工业副产品在胶凝材料系统中的应用，已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。

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