1、新型高效混凝土减水剂的现状与应用摘要：随着材料科学与混凝土技术的发展，混凝土外加剂在建筑工程中得到了广泛的应用，文章对新型高效减水剂在高强混凝土、高性能混凝土、高耐久混凝土中的运用现状及具体应用情况展开论述。 关键词:混凝土；高效减水剂；聚羧酸系；应用 中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号： 减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建材支柱产业的重要产品之一。高效减水剂不但大大提高了高强混凝土的力学性能，而且提供了简便易行的施工工艺。目前我国广泛使用的高效主要是萘系产品。 萘系高效减水剂对我国混凝土技术和混凝土施工技术的进步，对提高建筑物的质量和使用寿命、降低能耗、节省水泥及减少
2、环境污染等方面都起着重要的作用。由萘系高效减水剂的应用而出现的高强混凝土、大流动性混凝土是混凝土发展史上继钢筋混凝土、预应力混凝土后的第三次重大革命。可以说减水剂的技术及其应用代表着一个国家建筑材料和施工技术的水平。但是萘系减水剂在近几十年的发展中也暴露了一些自身难以克服的问题。例如，用它配制的混凝土坍落度损失影响十分明显，不可能有更高的减水率。为此，国外积极研究和开发非萘系高效减水剂，以丰富的石油化工产品为原料，以极高的减水率、极小的坍落度损失使萘系减水剂黯然失色，从而开创出减水剂技术和混凝土施工技术的新局面。 （一）新型高效混凝土减水剂的现状 现代建设工程和工程建筑物及其施工技术对混凝土的
3、要求越来越多也越来越高，不但要求具有适当的抗压、抗折、抗拉、抗弯强度，而且要求其具有高抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、抗碱-骨料反应性、致密性和耐久性，以能抵抗各种来自内部或外部因素的破坏，并要有合适的流动性和成型及水化性能，以满足各种施工环境和施工条件的要求。因而在混凝土的制备过程中，通常要在其拌合物中或拌合前掺入不大于水泥重量一定比例(通常为 5%)的外加剂，以改变或改善混凝土性能，诸如流动性、和易性、早期强度、抗冻性、抗渗性、水化进程等。尤其是今后的建设工程当中高强、高性能及高耐久性混凝土的发展和应用更是离不开各种高效外加剂的使用。为满足和适应这些要求，世界各国混凝土材料专家进行了大量的研究、
4、开发和应用，不断地研制各种外加剂及其复合应用，使混凝土的性能改善取得了明显成效。 新型高效减水剂给混凝土带来了变革性的变化，促进了高强混凝土、流态混凝土和集中搅拌的商品混凝土的发展，已广泛用于制备自流平砂浆和混凝土、水下浇灌混凝土、宏观无缺陷混凝土和高性能混凝土等。伴随着高强度、高流动性混凝土的技术发展，混凝土外加剂有了很快地发展。最初发展起来的是萘系、密胺系高效减水剂，近年来聚羧酸系减水剂的优越性能已得到国际上广泛的认同和普遍使用。在混凝土中掺入高效减水剂后，许多性能如微观结构、孔隙率、吸附性、硬化速度、强度等都将发生改变，水泥矿物水化和水泥本身的一些性能也会受到影响。新型高性能减水剂是目前
5、国内外高性能混凝土技术发展的一个重要方面。聚羧酸系高性能减水剂是配制免振捣自密实高性能混凝土和高强超高强高性能混凝土的首选外加剂，混凝土配合比设计参数变化较大，性能得到显著改善。聚羧酸系高效减水剂可以在保持混凝土的工作性和高流动性的条件下，使混凝土的水灰比降至最低。但并非所有的聚羧酸系高效减水剂都是高性能减水剂，分子结构不良的聚羧酸系高效减水剂很难适应现代水泥和混凝土技术的要求。如何从不同的结构出发，设计合适的合成途径和工艺条件，从而研究其结构和性能之间的关系，进而确定含羧基聚合物的最佳组成和结构是混凝土减水剂研究领域一个有重要意义且有待于突破的大课题。 （二）新型高效混凝土减水剂的应用 1.
6、 新型高效减水剂在高强混凝土中的应用 压强度超过 5060MPa 的混凝土通常被认为是高强混凝土，其重要特点是强度高、耐久性好、变形小。20 世纪 6070 年代，新型高效减水剂的应用使混凝土业出现了惊人的进展，突出地体现在水灰比从小于0.50 大幅度地降低到可以小于 0.30 甚至更低，从而混凝土能够迅速地硬化，强度大大提高。以高强度混凝土建造的高层建筑物和大跨桥梁迅速获得应用，施工工期缩短和模板周转加快。 目前，获得高强混凝土的最基本途径是选择优质的胶凝材料、骨料与高效减水剂，然后优化这些材料的配比。其关键是减少基体中的孔隙率，微裂纹和脆弱晶体结构，还要促进集料界面过渡区的强度和质量。为了
7、达到上述目的，降低水灰比是主要方法。实践表明，水灰比为 0.3以下的混凝土材料比水灰比为 0.4 以上的具有明显优越的质量，且当水灰比降低到水泥浆体完全水化所需理论最低值时，强度仍然增加。因此，高效减水剂是制备高强混凝土必不可少的组分。然而，随着混凝土制备强度进一步提高，水泥和高效减水剂之间的相容性问题已引起普遍关注，减水剂的饱和点掺量、流动度损失和强度常用来判定减水剂在混凝土拌合物中的相容性。减水剂的相容性研究能够进一步揭示其在混土中的物理化学作用。 2. 新型高效减水剂在高性能混凝土中的应用 高性能混凝土的定义一般包括高流动性和长期使用的力学性能和耐久性能两方面。欧美国家注重于混凝土硬化后
8、的高性能，如较高的强度、耐久性和耐腐蚀性等，而日本强调的是新拌混凝土的性质，认为高流态、免振自密实混凝土就是高性能混凝土。事实上，这两种性能是相互联系、不可分割的。混凝土要实现高性能化，解决问题的关键在于组成材料和工艺过程。首先，在组成材料和配合比方面，通常使用高性能减水剂和超细矿物掺和料。高性能减水剂应是性能更好、更能满足实际需要的高效减水剂，即除具有高效减水、改善混凝土孔结构和密实程度等性能外，还能控制混凝土的坍落度损失，更好地解决混凝土的引气、缓凝、泌水等问题。可以说，没有高性能减水剂就不可能实现高性能混凝土。 通常聚羧酸系减水剂较萘系减水剂的减水率高，与水泥的相容性更好，用聚羧酸系减水
9、剂配制高性能混凝土，水胶比可以降至很低，混凝土的流动性很大。由于减水剂与不同水泥存在相容性问题，混凝土容易出现流动性损失；另外，高性能混凝土在硬化过程中容易出现裂缝，致使混凝土耐久性降低。通过高性能减水剂与大掺量活性细掺料两者的复合作用使混凝土的性能得到改善和提高，大大减少了水泥用量和水胶比，提高了工程质量，降低了工程造价。在我国，高性能减水剂的质量与国外产品有一定差距，随着对高效减水剂的深入研究，差距将会缩小，免振捣自密实混凝土及高强超高强高性能混凝土也将得到进一步发展。 3.新型高效减水剂在高耐久混凝土中的应用 混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观
10、完整性的能力。采用混凝土建造的工程大多是永久性的，提高混凝土的耐久性，就能延长建筑物的使用期限，减少维修，从而获得巨大的经济效益。外加剂成分不同对混凝土耐久性产生不同的影响作用，减水剂提高了混凝土密实度，则混凝土的抗渗、抗冻、耐侵蚀等耐久性提高；早强剂对混凝土的抗渗、抗冻等耐久性也是有利的，但由于引入混凝土中的 Cl、Na+等可能会引起钢筋锈蚀和碱骨料反应，而降低混凝土的耐久性。现在通过掺加硝酸盐阻锈和粉煤灰抑制碱骨料反应等措施来避免混凝土耐久性降低。 对抗冻融性能要求高的混凝土，所用的外加剂最好是同时具有高效减水和引气性能的复合型产品。若混凝土在低温下施工，则选用的外加剂除有引气、减水成分外
11、，还应有防冻和早强成分。但对钢筋混凝土不能选用含氯盐物质作外加剂原料，对水泥、混合材和拌和水含碱量高、骨料又有一定数量活性成分的混凝土，所用外加剂还应尽量降低碱含量。对抗渗要求高的混凝土，应该用高效减水剂来减少混凝土用水量，提高密实度，同时加入引气成分，使混凝土中形成大量微小气泡，减少泌水通道，提高抗渗性能。掺入适量复合膨胀剂，也是配制高抗渗混凝土的一个有效途径。 混凝土的碳化与钢筋锈蚀会大大降低混凝土的耐久性。通过在混凝土中掺加高效减水剂，增加混凝土密实度，可明显减缓混凝土的碳化速度，混凝土 PH 值降低也缓慢，钢筋产生锈蚀的危害也明显减慢。若外加剂中含有大量氯离子，将加快钢筋锈蚀，所以，钢筋混凝土应严格控制外加剂中氯盐含量，同时可考虑复合某些钢筋阻锈剂。 随着材料科学与混凝土技术的发展，混凝土外加剂在建筑工程中得到了广泛的应用，其品种越来越多，性能越来越优，技术经济效益愈加显著，为改善混凝土的技术起到了至关重要的作用，对我国建筑业的发展提供了有力的技术支持。
