混凝土 减水剂

1、混凝土减水剂混凝土减水剂 减水剂减水剂 定义：定义：减水剂是指在保持混凝土稠度不变的条件下，减水剂是指在保持混凝土稠度不变的条件下， 具有减水增强作用的外加剂。具有减水增强作用的外加剂。 分类： 按作用效果可分为：普通减水剂和高效减水剂。 按凝结时间可分为：标准型、早强型、缓凝型 按主要化学成分可分为：木质素磺酸盐系；多环芳香 族磺酸盐系；水溶性树脂磺酸盐系；糖蜜类、腐植 酸盐和复合型减水剂等。 减水剂减水剂 主要作用：主要作用： (1)(1)提高流动性提高流动性 在水灰比不变情况下，混凝土塌落度可增在水灰比不变情况下，混凝土塌落度可增 大大100-200mm100-200mm，明显提高混凝土

2、流动性，且不影响混凝土的，明显提高混凝土流动性，且不影响混凝土的 强度，泵送混凝土及其他大流动性混凝土均需加入高效减水强度，泵送混凝土及其他大流动性混凝土均需加入高效减水 剂。剂。 (2)(2)提高混凝土的强度提高混凝土的强度 在保持流动性及水泥用量不变的情在保持流动性及水泥用量不变的情 况下，可减少拌合水量况下，可减少拌合水量10%-20%10%-20%，从而降低了水灰比，使混，从而降低了水灰比，使混 凝土强度提高凝土强度提高15%-20%15%-20%，特别是早期强度提高更为显著。掺，特别是早期强度提高更为显著。掺 入高效减水剂是制备早强，高强，高性能混凝土的技术措施入高效减水剂是制备早强

3、，高强，高性能混凝土的技术措施 之一。之一。 减水剂减水剂 (3)(3)节约水泥节约水泥 在保持水灰比不变的条件下，可以在保持水灰比不变的条件下，可以 在减少拌合水量的同时，相应减少水泥用量，即在减少拌合水量的同时，相应减少水泥用量，即 在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量10%-110%-1 5%5%，且有利于降低工程成本。，且有利于降低工程成本。 (4(4) )改善混凝土的耐久性改善混凝土的耐久性 由于减水剂的掺入，显由于减水剂的掺入，显 著改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提著改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提 高，透水性降低，从而可提高

4、抗渗、抗冻、抗化高，透水性降低，从而可提高抗渗、抗冻、抗化 学腐蚀及防锈蚀能力。此外，掺用减水剂后，还学腐蚀及防锈蚀能力。此外，掺用减水剂后，还 可以改善混凝土拌合物的泌水、离析现象，延缓可以改善混凝土拌合物的泌水、离析现象，延缓 混凝土拌合物的凝结时间，减慢水泥水化放热速混凝土拌合物的凝结时间，减慢水泥水化放热速 度，防止因内外温差而引起的裂缝。度，防止因内外温差而引起的裂缝。 减水剂的作用机理减水剂的作用机理 减水剂的主要成分是阴离子表面活性剂。之所以选 用阴离子表面活性剂，是由于阴离子表面活性剂的生产 和应用相对广泛，生产成本较低，也对水泥具有比较好 的减水效果。 混凝土减水剂并不与水泥

5、起化学反应，是通过对新 拌混凝土的塑化作用起作用的，下面我们主要分析下减 水剂的作用机理。 一、吸附分散作用一、吸附分散作用 水泥在加水搅拌过程中，会产生一些絮凝状结构，如图所 示： 从上图我们可以看到，大量拌合水被絮凝状结构体包裹在 内部，不能为浆体的流动性做出贡献，导致普通混凝土 为获得一定用水量必须增加用水量，这将无疑降低混凝 土的其它性能，如强度降低、收缩开裂的危害增大、抗 渗性变差、耐久性降低。因此，为了我们需要通过某种 方法来释放这些被包裹的自由水，使得其做出应该的贡 献，从而改善混凝土的性能。 掺入一定减水剂后，情况就不同了。减水剂的憎水基团会 定向吸附在水泥颗粒的表面，而亲水基

6、团指向水溶液， 构成单分子或多分子吸附膜。 从上图我们可以看出，由于减水剂在水泥颗粒表面的 定向吸附，使水泥颗粒表面带有相同符号的电荷（负 电荷），一方面在电性斥力的作用下，水泥颗粒体系 处于相对稳定的悬浮状态；另外减水剂的加入还将促 使水泥初期形成的絮凝状结构解体，从而释放出自由 水，达到减水的效果。 同时，在水泥颗粒表面形成的溶剂化水膜对水泥浆体 所起的空间立体保护效应也是保证体系稳定存在的原 因。 润湿作用润湿作用 水泥加水搅拌后，其颗粒表面被水润湿，润湿的状况对新 拌混凝土的性质影响很大。水泥颗粒表面存在很多毛细 管，水分向毛细管内部渗透的程度取决于毛细管半径和 水对水泥表面的润湿角。

7、在加入减水剂的体系中，水溶 液对水泥的润湿角减小，则能增加水向水泥颗粒表面毛 细孔内的渗透作用，这样会增大水泥颗粒初始的水化面 积，从而起到润湿作用。 润滑作用润滑作用 水泥颗粒表面溶剂化水膜的形成 减水剂分子在水泥浆体结构中电离后定向吸附于水泥颗粒 表面，呈极性的亲水基团指向水溶液，易和水分子以氢 键的方式缔合，从而形成一层稳定的溶剂化水膜，不仅 对水泥颗粒起空间立体保护作用，而且增加了水泥颗粒 之间相互润滑的能力，也就是起到润滑总用。 极性微气泡的引入 减水剂属于阴离子型表面活性剂，掺入水泥浆体系后 使水泥的表面自由能降低，也同时降低了溶液的表面 张力，因而在搅拌过程中，往往会引入一定量微

8、小的 气泡。减水剂分子被定向吸附在气泡膜上，憎水基团 指向空气、亲水基团指向水溶液的单分子或者多分子 吸附膜。由于减水剂分子的亲水基一端因电离带有一 定量的相同电荷，因此气泡液膜上也带有相同的电荷。 这样，水泥与水泥、水泥与微气泡、微气泡与微气泡 之间由于排斥作用表现为较好的分散作用。而且对于 水泥颗粒来说，极性微气泡的存在，相当于“滚珠轴 承”，增加了润滑动力。 减水剂作用机理的总结减水剂作用机理的总结 由于减水剂所起的吸附分散、润湿、润滑作用，只要能使 较少量的水就可以很容易地将混凝土拌合均匀，使新拌 混凝土的和易性得到明显的改善，这就是减水剂的减水 机理。 当然了，不同系列的减水剂，作用

9、机理不完全相同，新一 代的聚羧酸减水剂由于分子结构的特殊性（梳型），空 间位阻起到的作用更大。 普通减水剂普通减水剂 普通减水剂：在混凝土塌落度基本相同的条件下，能减普通减水剂：在混凝土塌落度基本相同的条件下，能减 少拌合用水量的外加剂（一般减水率少拌合用水量的外加剂（一般减水率8%8%）。）。 在目前普通减水中，使用最广泛的是在目前普通减水中，使用最广泛的是木质素磺酸盐木质素磺酸盐，其，其 次是多元醇类，如次是多元醇类，如糖蜜，糖化钙，淀粉水解物糖蜜，糖化钙，淀粉水解物等。等。 木质素磺酸盐系减水剂根据其所带阳离子不同，有木质素磺酸盐系减水剂根据其所带阳离子不同，有木质木质 素磺酸钙（木钙）

10、、素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺 酸镁（木镁）酸镁（木镁）等。其中木钙减水剂（又称等。其中木钙减水剂（又称M M型减水剂）型减水剂） 使用较多。木钙减水剂的掺量，一般为水泥质量的使用较多。木钙减水剂的掺量，一般为水泥质量的0.2%0.2% -0.3%-0.3% 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 木质素磺酸盐减水剂是亚硫酸法生产纸浆的副产木质素磺酸盐减水剂是亚硫酸法生产纸浆的副产 品。木材与亚硫酸钠一起在高温高压下蒸煮后，品。木材与亚硫酸钠一起在高温高压下蒸煮后， 将纤维素与木质素分离，纤维素浆用于造纸、生将纤维素与木质素分离，纤维素浆用于

11、造纸、生 产人造丝等。剩下的木质素磺酸盐废液经发酵脱产人造丝等。剩下的木质素磺酸盐废液经发酵脱 糖，提取酒精后的废液（亚硫酸盐酒槽废液），糖，提取酒精后的废液（亚硫酸盐酒槽废液）， 经浓缩喷雾干燥，即得到棕色粉状的木质素磺酸经浓缩喷雾干燥，即得到棕色粉状的木质素磺酸 钙钙 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 作用机理：作用机理： 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 作用机理：作用机理： 2 2 引气作用引气作用：木质素磺酸盐由于能降低气液表面：木质素磺酸盐由于能降低气液表面 张力，而具有一定的引起性（引气量张力，而具有一定的引起性（引气量2%-3%2%-3%），微气），微气 泡的滚

12、动和浮托作用改善了水泥浆的和易性。泡的滚动和浮托作用改善了水泥浆的和易性。 3 3 初期水化的抑制作用初期水化的抑制作用：木质素磺酸盐中除含有：木质素磺酸盐中除含有 糖之外，本身的分子中含有缓凝集团羟基（糖之外，本身的分子中含有缓凝集团羟基（-OH-OH）和）和 醚键（醚键（-O-O-），因此有缓凝作用。这种对水泥初期水），因此有缓凝作用。这种对水泥初期水 化的抑制作用使化学结合水减少，而相对的游离水增化的抑制作用使化学结合水减少，而相对的游离水增 多，使水泥浆流动性提高。多，使水泥浆流动性提高。 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 作用效果：作用效果： 当保持水泥用量和混凝土塌落度不变

13、时，其减水率为当保持水泥用量和混凝土塌落度不变时，其减水率为10%10% -15%-15%，混凝土，混凝土2828天强度提高天强度提高10%-20%10%-20%； 若保持混凝土的抗压强度和塌落度不变，可节省水泥用若保持混凝土的抗压强度和塌落度不变，可节省水泥用 量量10%10%左右；左右； 如保持混凝土的配合比不变，则可提高混凝土塌落度如保持混凝土的配合比不变，则可提高混凝土塌落度80-80- 100mm100mm 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 新拌混凝土性能：新拌混凝土性能： (1)(1)流动性：流动性： 掺木质素磺酸盐减水剂在保掺木质素磺酸盐减水剂在保 持水灰比不变的情况下，

14、可持水灰比不变的情况下，可 使拌合物的塌落度增加使拌合物的塌落度增加6-8cm6-8cm。 一般来说，混凝土中掺减水一般来说，混凝土中掺减水 剂会引起剂会引起较快的塌落度损失。较快的塌落度损失。 但即使如此，在搅拌和浇筑但即使如此，在搅拌和浇筑 的间隔时不长（的间隔时不长（30min30min）时还）时还 是有益的。当是有益的。当较高温度较高温度时塌时塌 落度损失较大，当用落度损失较大，当用高碱高碱水水 泥时尤甚。泥时尤甚。 用用后掺法后掺法，即混凝土搅拌几分，即混凝土搅拌几分 钟后再加入外加剂钟后再加入外加剂可减少塌落可减少塌落 度损失度损失，这样可防止，这样可防止C C3 3A A组分组分

15、 最初水化引起的过量吸附。最初水化引起的过量吸附。 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 新拌混凝土性能：新拌混凝土性能： (2)(2)引气性：引气性： 掺木质素磺酸盐减水剂使混掺木质素磺酸盐减水剂使混 凝土含气量达到凝土含气量达到2%-3%2%-3%，而达，而达 不到引气混凝土含气量（不到引气混凝土含气量（4%64%6 % %）。因此他不是典型引气剂，）。因此他不是典型引气剂， 典型引气剂掺量低得多（典型引气剂掺量低得多（0.00.0 02%-0.006%02%-0.006%）。）。 将木质素磺酸盐与引气剂按将木质素磺酸盐与引气剂按 一定比例配合就可得到一定比例配合就可得到引气引气 减水

16、剂减水剂。 加消泡剂加消泡剂磷酸三丁酯磷酸三丁酯可减少可减少 木质磺酸盐的引气作用。木质磺酸盐的引气作用。 （3 3）泌水性和离析性）泌水性和离析性 掺木质素磺酸盐减水剂能减少掺木质素磺酸盐减水剂能减少 单位用水量，并能引起适量的单位用水量，并能引起适量的 气泡，故能提高拌合物的稳定气泡，故能提高拌合物的稳定 性和均匀性，减少泌水和离析，性和均匀性，减少泌水和离析， 防止初期收缩和龟裂等缺点。防止初期收缩和龟裂等缺点。 木钙对混凝土泌水的影响木钙对混凝土泌水的影响 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 新拌混凝土性能：新拌混凝土性能： (2)(2)水化放热水化放热 由图可知：由图可知： 在

17、在12h12h内，掺木钠的水化放热内，掺木钠的水化放热 速率最低。木质素磺酸盐对水泥速率最低。木质素磺酸盐对水泥 水化的延缓作用主要是分子结构水化的延缓作用主要是分子结构 决定的，与其中含糖没有多大的决定的，与其中含糖没有多大的 关系。关系。 木钙对水化放热速率的影响木钙对水化放热速率的影响 木质素磺酸盐减水剂能显木质素磺酸盐减水剂能显 著降低水化放热速率，控制水著降低水化放热速率，控制水 化放热量，因此可防止混凝土化放热量，因此可防止混凝土 产生温度应力裂缝，这对大体产生温度应力裂缝，这对大体 积混凝土施工是十分有利的。积混凝土施工是十分有利的。 木质素磺酸盐系减水剂木质素磺酸盐系减水剂 适

18、用范围：适用范围： 木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大规模、木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大规模、 大体积浇筑、滑膜施工、泵送混凝土及夏季施工等。木大体积浇筑、滑膜施工、泵送混凝土及夏季施工等。木 钙减水剂不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于钙减水剂不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于55 时，应与早强剂或早强剂、防冻剂复合使用。木钙减水时，应与早强剂或早强剂、防冻剂复合使用。木钙减水 剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土。剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土。 高效减水剂高效减水剂 高效减水剂：高效减水剂：在混凝土塌落度基本相同的条件下，能在混凝土塌落度基本

19、相同的条件下，能大大 幅度减少拌合用水量幅度减少拌合用水量的外加剂（一般减水率的外加剂（一般减水率12%-25%12%-25%）。）。 2020世纪世纪6060年代初，国外市场出现了三种高效减水剂（或年代初，国外市场出现了三种高效减水剂（或 超塑化剂），它们是超塑化剂），它们是萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺 酸盐甲醛缩合物酸盐甲醛缩合物和和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物。 2020世纪世纪9090年代初，高性能混凝土的研究和开发要求更高年代初，高性能混凝土的研究和开发要求更高 减水剂的超塑化剂，因此，以聚丙烯酸盐及其接枝共聚减水剂的超塑化剂，因此

20、，以聚丙烯酸盐及其接枝共聚 物为代表的物为代表的聚羧酸盐系新型超塑化剂聚羧酸盐系新型超塑化剂得到迅速发展。得到迅速发展。 聚羧酸盐系高效减水剂聚羧酸盐系高效减水剂 超塑化剂：超塑化剂： 能使低水胶比的新拌混凝土的能使低水胶比的新拌混凝土的工作性保持一定时间工作性保持一定时间 周期周期，而不影响水泥体系的凝结和硬化的化学外加剂。，而不影响水泥体系的凝结和硬化的化学外加剂。 同时，外加剂必须能与系统的其他成分相容，特别同时，外加剂必须能与系统的其他成分相容，特别 是是和其他的化学外加剂相容和其他的化学外加剂相容。典型的超塑化剂不应该干。典型的超塑化剂不应该干 扰控制凝结外加剂（缓凝剂、促凝剂）、混

21、凝土引气外扰控制凝结外加剂（缓凝剂、促凝剂）、混凝土引气外 加剂和抗水冲击外加剂的作用。加剂和抗水冲击外加剂的作用。 聚羧酸盐系高效减水剂聚羧酸盐系高效减水剂 聚羧酸盐系高效减水剂聚羧酸盐系高效减水剂 聚羧酸盐系高效减水剂聚羧酸盐系高效减水剂 1.1.静电斥力作用静电斥力作用 水泥加水拌合后水泥加水拌合后, , 由于水泥颗粒间存在引力作用会由于水泥颗粒间存在引力作用会 形成絮凝结构形成絮凝结构, , 使使10%-30%10%-30%的拌合水被包裹于其中的拌合水被包裹于其中, , 不能不能 参与自由流动参与自由流动, , 失去润滑作用失去润滑作用, , 影响混凝土拌合物的流影响混凝土拌合物的流

22、动性。动性。 加入减水剂后加入减水剂后, , 减水剂分子会定向吸附于水泥颗粒减水剂分子会定向吸附于水泥颗粒 表面表面, , 其带有的其带有的阴离子活性基团阴离子活性基团（-SO-SO3 3- -、-COO-COO-等）通等）通 过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地紧紧地 吸附在水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面形成双电层，水吸附在水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面形成双电层，水 泥颗粒带上同种电荷泥颗粒带上同种电荷, , 产生静电斥力产生静电斥力, , 促使水泥颗粒相促使水泥颗粒相 互分散互分散, , 致使水泥的絮凝结构解体致使水泥的絮凝结构解体, , 释放出被包