减水剂浅析
发布时间：
2022-09-11 23:58
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各种混凝土外加剂的应用改善了新拌和硬化混凝土、砂浆的性能,促进了混凝土、砂浆新技术的发展和工业副产品在胶凝材料系统中更多的应用,还有助于节约资源、保护环境,已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。减水剂是混凝土、砂浆中主要外加剂之一,下面简单介绍一下有关减水剂在混凝土和砂浆中的应用、性能、掺量。
1.减水剂定义：
是指在保持砂浆稠度基本相同的条件下,能减少拌合用水量的添加剂,一般为表面活性剂,按其减水率大小可分为普通减水剂(以木质素磺酸盐类为代表)、高效减水剂(包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等)和高性能减水剂(以聚羧酸系高性能减水剂为代表)。高性能减水剂具有一定的引气性、较高的减水率和良好的坍落度保持性能,与其他减水剂相比,高性能减水剂在配制高强度混凝土和高耐久性混凝土时,具有明显的技术优势和较高的性价比。高性能减水剂包括聚羧酸系减水剂、氨基羧酸系减水剂以及其他能够达到《混凝土外加剂》标准指标要求的减水剂。我国从2000年前后逐渐开始对高性能减水剂进行研究,近几年以聚羧酸系减水剂为代表的高性能减水剂逐渐在工程中得到应用。因此,标准增加了早强型、标准型和缓凝型三种型号的高性能减水剂,并针对该类减水剂的技术特点,在大量试验的基础上,提出了具体性能要求和试验方法。
2.减水剂作用机理：
2.1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。
2.2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。
2.3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记好。
2.4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。
3.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。
4.减水剂的种类
4.1目前减水剂的种类主要有木质素磺酸盐、萘系减水剂、密胺系减水剂、聚羧酸盐减水剂、干酪素减水剂、氨基磺酸盐减水剂、丙烯酸系减水剂等。
4.2市场上用量较大的减水剂主要有：
4.2.1木质素磺酸盐
木质素系减水剂包括木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠(木钠)和木质素磺酸镁(木镁)三类。其适宜掺量为水泥质量的0.2%-0.3%，它属于普通的减水剂,制造方法主要有化学改性法(从造纸黑液中回收的木质素，通过引入或改变其活性基团，使其与单体接枝共聚等方法制成性能较好的减水剂)、复配法(通过机械混合方法，将不同外加剂均匀地混合为一整体，一般不经过化学反应或加热处理，充分利用减水剂自身突出的某一性能或克服单一应用时存在的某些性能的不足，将两种或两种以上的减水剂按一定比例复配在一起，达到弥补自身某些性能不足的缺陷)、联合法(采用化学改性和复配相结合的方法，制取高性能减水剂)。用于砂浆中可改进施工性、流动性，提高强度,减水率在5%-10%。
4.2.2萘磺酸盐减水剂
萘系减水剂、蒽系减水剂、甲基萘系减水剂、古马隆系减水剂、煤焦油混合物系减水剂统称为煤焦油系减水剂，减水性能依次从萘 系、古马隆系、甲基萘系到煤焦油混合系降低，萘系减水剂掺量为水泥质量的0.2%-1.0%。我国最早使用的高效减水剂,是萘通过硫酸磺化,再和甲醛进行缩合的产物,属于阴离子型表面活性剂。该类减水剂外观视产品的不同可呈浅黄色到深褐色的粉末,易溶于水,对水泥等许多粉体材料分散作用良好,减水率达25%。
4.2.3密胺系减水剂
三聚氰胺系高效减水剂(俗称蜜胺减水剂)，通过硫酸磺化,再和甲醛进行缩合的产物,化学名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂，该类减水剂实际是一种阴离子型高分子表面活性剂，该类减水剂外观为白色粉末,易溶于水,对粉体材料分散好,减水率高,其流动性和自修补性良好，具有高效、无毒的特点，掺量为水泥质量的0.5%-2.0%。由于三聚氰胺单体价格较高，目前主要有两种途径降低成本，一种是以廉价活性单体代替部分或大部分昂贵的三聚氰胺单体；另一种是将三聚氰胺系高效减水剂与适量廉价的外加剂如糖蜜、糖钙、葡萄糖酸钠等复合使用。
4.2.4粉末聚羧酸酯
聚羧酸系高性能减水剂是继木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂,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高效减水剂。近年来研制开发的新型高性能减水剂,具有优异的减水率、流动性、渗透性。明显增强水泥砂浆的强度,但制作工艺复杂,一般价格较高。性能特点:
4.2.4.1掺量低、减水率高。减水率可高达45%,可用于配制高强以及高性能混凝土。
4.2.4.2坍落度轻时损失小。预拌混凝土2h坍落度损失小于15%,对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利。
4.2.4.3混凝土工作性好。用聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下,也不会有明显的离析、泌水现象,混凝土外观颜色均一。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时,混凝土工作性好、粘聚性好,混凝土易于搅拌。
4.2.4.4与不同品种水泥和掺合料相容性好。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问题。
4.2.4.5混凝土收缩小。可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性。
4.2.5干酪素
一种生物聚合物,是牛奶用酸沉淀并经过圆筒干燥后得到的。
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