减水剂

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简介

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下,能减少拌合用水量的混凝土外加剂。

减水剂

减水剂可降低混凝土达到一定坍落度时所需的用水量,即在混凝土拌和物的流动性不变,则可减少混凝土的加水量,利用这一性质,可有效降低水灰比,提高混凝土的强度和抗渗性;在保持混凝土强度不变的情况下,加入减水剂可减少水泥用量,以此可降低混凝土的水化热;在保持混凝土各组成材料种类和用量不变的情况下,在拌制过程中掺入减水剂,混凝土拌和物的流动性将显著提高。减水剂是工程中应用最广泛的一种外加剂。另外,缓凝型减水剂可使水泥水化放热速度减慢,热峰出现推迟;引气型减水剂可提高混凝土抗渗性和抗冻性。

分类

减水剂掺入混凝土的主要作用是减水,不同系列的减水剂的减水率差异较大,部分减水剂兼有早强、缓凝和引气等效果。减水剂品种繁多,根据化学成分可分为木质素系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸系;根据减水效果可分为普通减水剂和高效减水剂;根据对混凝土凝结时间的影响可分为标准型、早强型和缓凝型;根据是否在混凝土中引入空气可分为引气型和非引气型;根据外形可分为粉体型和液体型。

木质素系减水剂属于普通减水剂,是亚硫酸盐法生产纸浆的副产品,主要成分是木质素磺酸盐,又分为木质素磺酸钙(木钙)、木质素磺酸钠(木钠)和木质素磺酸镁(木镁)。应用最广泛的是木钙(又称为M剂),它是以废纸浆或废纤维浆为原料,采用石灰乳中和,经发酵除糖、蒸发浓缩、喷雾干燥而制成,为棕色粉状物。M剂因含有一定的糖分,而具有缓凝等作用。

糖蜜系减水剂也属于普通减水剂,它以制糖后的糖渣或废蜜为原料,采用石灰中和处理而成,为棕色粉状物或糊状物。糖为多羟基碳水化合物,亲水性强,致使水泥颗粒表面的溶剂化水膜增厚,在较长时间内难于粘连与凝聚。因而,糖蜜系减水剂具有明显缓凝作用。萘系减水剂属于高效减水剂,它以工业萘或煤焦油中分馏出的萘及萘的同系物为原料,经磺化、水解、缩合、中和、过滤和干燥而成,为棕色粉状物。

树脂系减水剂为高效减水剂,主要有三聚氰胺甲醛树脂(代号SM)和磺化古马龙树脂(代号CRS)。SM减水剂是由三聚氰胺、甲醛和亚硫酸钠按一定的比例,在一定条件下磺化、缩聚而成。

作用原理

各类减水剂尽管成分不同,但都属于表面活性剂。其活性剂分子是由亲水基团和憎水基团两部分组成,在水溶液中亲水基团和憎水基团形成定向排列,组成吸附膜,降低了水的表面张力,并降低了水与其他固体物质之间的界面张力。当水泥中加入减水剂后,减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面,使水泥颗粒表面带有相同的电荷,产生静电斥力,使水泥颗粒相互分开,絮凝结构解体,释放出游离水,从而增大了混凝土拌和物的流动性。另外,减水剂还能在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜,这层水膜如同很好的润滑剂,有利于水泥颗粒的滑动,从而使混凝土拌和物的流动性进一步提高。这种表面活性作用,是减水剂减水效果的主要原理。对于聚羧基类减水剂,由于还具有较长的侧链和主炭链相连,使分子成梳状外貌,通过空间位阻作用,分散效果更好。

使用方法

外加剂掺入混凝土中的方法,对其作用效果影响很大。减水剂的掺法有同掺法、先掺法和后掺法等。同掺法是指将减水剂预先溶于水中形成溶液,再加入拌和物中一起搅拌的方法。该掺法计量准确,搅拌均匀,工程上经常采用。先掺法是指将减水剂与水泥混合后再与骨料和水一起搅拌的方法。该掺法使用方便,但减水剂有粗粒时不易分散,搅拌时间要延长,工程上不常采用。后掺法是指在混凝土拌和物运送到浇筑地点后,再分次加入减水剂进行搅拌的方法。该方法可避免混凝土在运输途中的分层、离析和坍落度损失,提高水泥的适应性,常用于商品混凝土。