减水剂的作用机理

减水剂的作用机理

人山人海造句-食品添加剂作用

减水剂

化学与生物工程系08化学工程与工艺

查询范围：减水剂的生产，机理，应用等。

混凝土减水剂是指掺加后能在保持流动性基本相同的情况下，使混凝土用水量减少，从

而提高混凝土强度和耐久性，或者在水泥用量和水灰比不变的情况下，增加混凝土流动性，

改善混凝土施工性的外加剂。按照减水增强效果的不同，混凝土减水剂分为普通减水剂和高

效减水剂两大类。

1.减水剂概述

1.1减水剂的概念

减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强

度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。

1.2减水剂简介

根据减水剂减水及增强能力，分为（1）普通减水剂；（2）高效减水剂。

按组成材料分为：（1）木质素磺酸盐类；（2）多环芳香族盐类；（3）水溶性树脂磺酸盐

类。

普通减水剂宜用于日最低气温5℃以上施工的混凝土。高效减水剂宜用于日最低气温

0℃以上施工的混凝土，并适用于制备大流动性混凝土、高强混凝土以及蒸养混凝土。目前

市场上常用的几种减水剂为：萘系高效减水剂，脂肪族高效减水剂，氨基超速高性能减水剂，

减水激发剂，葡萄糖酸钠，木质素磺酸钠，木质素磺酸该，膨胀剂等。

1.3聚羧酸系高性能减水剂

聚羧酸系高性能减水剂是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能

最优的一种混凝土超塑化剂(减水剂)。聚羧酸系高性能减水剂是羧酸类接枝多元共聚物与其

它有效助剂的复配产品。经与国内外同类产品性能比较表明，聚羧酸系高性能减水剂在技术

性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。

其性能特点：1、掺量低、减水率高，减水率可高达45%；2、坍落度轻时损失小，预拌

混凝土坍落度损失率1h小于5%，2h小于10%；3、增强效果显著，砼3d抗压强度提高50～

110％，28d抗压强度提高40～80％，90d抗压强度提高30～60％；4、混凝土和易性优良，

无离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。用于配制高标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易

于搅拌；5、含气量适中，对混凝土弹性模量无不利影响，抗冻耐久性好；6、能降低水泥早

期水化热，有利于大体积混凝土和夏季施工；7、适应性优良，水泥、掺合料相容性好，温

度适应性好，与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝

材料相容性差的问题；8、低收缩，可明显降低混凝土收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显

优于普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性和长期耐久性；9、碱含量极低，碱含量≤0.2%，

可有效地防止碱骨料反应的发生；10、产品稳定性好，长期储存无分层、沉淀现象发生，低

温时无结晶析出；11、产品绿色环保，不含甲醛，为环境友好型产品；12、经济效益好，

工程综合造价低于使用其它类型产品，同强度条件下可节省水泥15-25%。

2.减水剂的作用机理

2.1减水剂的作用概述

减水剂主要能提高砂浆的强度，它的定义是在不影响混凝土施工和易性的条件下，具有

减水和增强作用的外加剂称为减水剂。一般减水率大于8%的称之为高效减水剂，减水剂有

很多的功能。分为引气型减水剂，早强型减水剂，缓凝型减水剂等。

减水剂的功能：使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致

密性和硬度，增大其流动性。

2.2减水剂的相关作用

分散作用：水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，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，絮凝结构破坏，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聚醚侧链，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，从而释放出具有分数作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的

分散效果，并控制坍落度损失。

3.减水剂的发展方向

3.1减水剂发展现状

随着混凝土技术不断向高工作性、高强度、高耐久性和多功能性的方向发展，混凝土减

水剂已成为混凝土中必不可少的组分之一。我国混凝土高效减水剂在经历了几十年的发展

后，目前品种基本齐全，已经可以生产的高效减水剂有改性木质素磺酸盐系、萘系、三聚氰

胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系和聚羧酸系等。但是，减水剂的生产水平和应用水平在各地

的状况并不均衡。今后，各项工程建设如基础设施、煤炭和水电工业等均需要高强高耐久性

混凝土，且为了满足难度越来越高的施工技术，还需集多功能于一身的外加剂。因此，针对

高效减水剂，应该在以下几个方面加强研究和应用推广。

3.2减水剂的高性能化、多功能化

减水剂的高性能化、多功能化可通过以下三个途径：（1)多组分复合（2)优化产品合成

工艺（3)新品种高效减水剂的开发和生产应用。（1)多组分复合：在高效减水剂的基础上复

合其它组分或化学助剂，可以克服高效减水剂自身的某些缺点，增强其应用效果。如在萘系

高效减水剂中复合缓凝组分、引气组分等，改善其坍落度保持性。虽然采用复合的措施并不

能实现减水剂根本性的变化，但实践证明它的确是一种满足混凝土性能要求的操作性较强的

措施。（2)优化产品合成工艺：减水剂本身的许多因素都会影响其与水泥/掺合料的适应性，

通过原材料的选择和工艺的调整，进一步优化减水剂的分子结构，是提高高效减水剂减水、

增强效果，改善所配制混凝土坍落度保持性的有效手段。目前，国外一些实力较强的建筑化

学产品生产公司已着手这方面的研究工作，如针对萘系和密胺系高效减水剂，改变磺化程度、

分子量、分子量分布等，并在主链上连接支链或引入一些其它的活性基团，可以改善这些品

种减水剂与水泥之间的适应性。（3)新品种高效减水剂的开发和生产应用：氨基磺酸盐系和

聚羧酸盐系高效减水剂与水泥都具有较强的适应性，且掺加后混凝土坍落度保持性较好。关

于聚羧酸盐系减水剂，我国在这方面积累的科研成果以及生产、应用经验很不足，如目前尚

未能开发出分别具有缓凝、早强、低引气、坍落度长时间保持性优良的多品种聚羧酸盐系高

效减水剂；对聚羧酸盐系减水剂尚缺乏合适的改性(如缓凝、促凝、引气、消泡等)手段；尚

无对付掺聚羧酸盐系减水剂混凝土分层离析甚至严重泌水的有效措施等。另外，对聚羧酸盐

系高效减水剂的雾化干燥工艺也值得开展研究。

3.3高效减水剂的系列化、多样化外加剂的研制

混凝土的配制已越来越离不开高效减水剂，然而不同用途的混凝土对外加剂的要求是多

方面的，如水下抗分散混凝土不仅要求大流动性，而且要求优异的粘聚性和抗水分散性；再

者，喷射混凝土不仅需要能使其快速凝结硬化的速凝剂，也需要能大幅度降低用水量的高效

减水剂。如何将高效减水剂与各种功能性的外加剂组分有机地结合起来，起到多倍于单组分，

或集几种单组分各自功能于一身的多功能、系列化外加剂，仍然是混凝土外加剂行业工作者

的一大历史任务。

4.结束语

减水剂的应用范围很广，特别是对于高效减水剂的研究更是具有重要意义的。依据我国

的现状，我们对于如何将高效减水剂与各种功能性的外加剂组分有机地结合起来，起到多倍

于单组分，或集几种单组分各自功能于一身的多功能、系列化外加剂，仍然是一个很重要的

研究课题。

主要参考文献：

[1].初广波,韩凤财.水泥混凝土路面减水剂的应用技术[J].吉林交通科技.2001

[2]./view/#1

[3]./jshzht/jshzht1/