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减水剂的发展历程

发布时间：

2023-04-26 08:47

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减水剂的发展历程

国外减水剂的发展经历了上世纪30年代的木质素磺酸盐减水剂，60年代的萘系和三聚氰胺系高效减水剂，以及90年代日本研究出的聚羧酸系高性能减水剂，减水剂的发展比中国早。

减水剂在我国的研究和使用稍晚，但是发展迅速。我国自20世纪 50年代开始研究和使用木质素磺酸盐减水剂和引气剂；70年代以后自主研发了萘系高效减水剂、蒽系高效减水剂等产品；90年代后期，改性三聚氰胺、氨基磺酸盐、脂肪族高效减水剂经历了快速发展。近年来，聚羧酸系高性能减水剂是世界公认的研究和应用前景最好的外加剂，国内外都进行了大量的研究，也获得了快速的发展。

减水剂发展到现在，诞生了三代产品：第一代普通减水剂，以木质素磺酸盐类减水剂为代表，诞生于上世纪30年代，工艺落后，减水率低，很快被市场淘汰；第二代高效减水剂以萘系减水剂为代表，诞生于60年代，由于生产和使用过程中污染较为严重，市场占有率逐年下降；第三代高性能减水剂，以聚羧酸减水剂为代表，性能强且环保，是现在市面上的主流产品。

木质素磺酸盐类

普通减水剂

木质素磺酸盐是一类具有复杂结构的高分子化合物，属于阴离子表面活性剂，于20世纪30年代由美国率先研发而成，其化学特征为苯环及脂肪族侧链组成其结构单元，并且在结构中含有羟基和醚键等官能团，使木质素磺酸盐具有一定的缓凝效果和引气作用。

木质素减水剂的掺量一般为混凝土胶材用量的0.2%-0.3%，减水率为 8%-12%。当木质素减水剂掺量大时会使混凝土含气量过大及过度缓凝，严重时造成混凝土长时间不凝结硬化，造成严重工程质量事故。另一个限制其应用的因素是其与水泥的适应性问题。木质素减水剂对水泥中的石膏品种十分敏感，当水泥中含有硬石膏、脱硫石膏、氟石膏等工业副产品石膏时，十分容易出现假凝等异常现象，影响了混凝土的施工。

萘系高效减水剂

1962 年日本首先研发出以β-萘磺酸盐甲醛缩合物为主要成分的减水剂，简称为萘系减水剂。

萘系减水剂的作用机理主要是通过在水泥表面进行吸附，并依靠产生的静电斥力来分散水泥颗粒。其具有减水率较高（15%-25%）、引气量少、基本不影响混凝土凝结时间、对骨料含泥量相对不太敏感等特点，适合于配制各种类型的混凝土，也是我国很长一段时间内应用最广泛的一种减水剂。

虽然萘系减水剂应用较为广泛，但是在使用中也存在一些问题。首先，萘系减水剂的生产原料中含有甲醛，会对环境产生污染；其次，萘系减水剂受到分子结构的制约，减水机理为静电吸附作用，保坍性能无法从根本上改变，配制的混凝土容易出现坍损快现象；最后，在北方地区秋冬季节温度较低时，低浓型的萘系减水剂会析出硫酸钠晶体，影响其储存和正常的使用性能。

聚羧酸系高性能减水剂

日本首先于80年代初开发出聚羧酸系高性能减水剂，1985年开始逐渐应用于混凝土工程。80-90年代是日、美、欧等发达国家和地区商品混凝土及泵送施工普及率达到高水平时期，也是混凝土向高强度、高耐久性等高性能混凝土发展时期。聚羧酸高性能减水剂（Polycarboxylatesuperplasticizers,简称 PCEs）具有减水率高（可达 40%）、掺量低（0.12%-0.20%）、保坍性能好等特点，采用 PCEs 配制的混凝土收缩率低，能够改善混凝土的长期耐久性和体积稳定性；PCEs 的合成过程中不使用甲醛、丙酮、萘等有害物质，是一种安全环保的产品，符合当今建材行业绿色可持续发展的趋势，也是目前用量最大的减水剂品种。