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1、高效減水劑及其作用機理王海峰混凝土外加劑AdmixturesforConcrete基本概念外加劑——在混凝土中加入除四種主要組分以外的其它外加材料。種類——化學(xué)外加劑和礦物外加劑：礦物外加劑：摻加量在水泥質(zhì)量5%以上的稱為摻和料；化學(xué)外加劑：摻加量在水泥質(zhì)量5%以下的稱為外加劑。學(xué)習(xí)要求掌握外加劑的重要種類；物理化學(xué)特征；作用機理；應(yīng)用及其負(fù)作用。為什么要使用外加劑？單純依靠調(diào)節(jié)水、水泥和骨料用量，難以解決下列技術(shù)問題用水量與良好和易性間的矛盾；施工操作對凝結(jié)時間、放熱速度、強度增長的要求；耐久性對低連通孔隙率的要求。外加劑是解決上述問題，改善混凝土性能，以滿足工程特殊要求的重要技術(shù)途徑；現(xiàn)
2、在有70～80％以上的混凝土使用了外加劑；外加劑的作用改善混凝土拌合物的和易性；調(diào)整砼凝結(jié)時間；控制強度增長；提高抗凍融、熱開裂、堿－骨料膨脹、硫酸鹽侵蝕和鋼筋銹蝕等作用下的耐久性；節(jié)約水泥用量，降低成本；減少放熱速度，控制溫升。1、減水劑WaterReducers減水劑——功能上能在和易性不變時，減少單位用水量；或在單位用水量不變時，能改善和易性；或二者都具備又不改變含氣量的外加劑。組成特點：碳?xì)浞肿渔溕蠋в杏H水性離子基團(tuán)的表面活性物質(zhì)。種類：減水效果普通減水劑(也稱塑化劑，Plasticiser)；高效減水劑(也稱超塑化劑，Superplasticiser)。復(fù)合功能早強減水劑；緩凝減水
3、劑；引氣減水劑。普通減水劑Water-reducer特點：一般含有雜質(zhì)；減水率較小，約10%；有一些副作用；主要品種木質(zhì)素磺酸鹽(木鈣，)副作用：引進(jìn)氣泡多而大羥基羧酸及其鹽(如檸檬酸、葡萄糖酸鈉等)副作用：緩凝作用明顯，有引氣劑時會增大拌合物含氣量多元醇(如糖鈣等)；副作用：緩凝但不影響含氣量高效減水劑High-rangeWater-reducer特點：具有較高的分子量，純度較高；減水效率高，在摻量較小的條件下，可取得高效；副作用小。種類：改性木質(zhì)素磺酸鹽，較高分子量的純木質(zhì)素鹽；磺化密胺縮合樹脂，一般是鈉鹽；磺化萘－甲醛縮合樹脂，一般也是萘磺酸鈉鹽；含有羧基和/或醚基的聚合物，如聚丙烯酸
4、鈉、聚羧酸酯，聚醚等；定義：高效減水劑是一種在砼坍落度基本相同的條件下能大幅度減少拌合水用量的外加劑，又稱超塑化劑。1)減水劑的組成與分子結(jié)構(gòu)特點減水劑都是表面活性劑，分子結(jié)構(gòu)中含有親水的離子基團(tuán)和碳?xì)浞肿渔?，其中：離子基團(tuán)是酸根離子或氨基，如：－SO3-、－COO-、－NH3+等；碳?xì)浞肿渔湥瑤в辛u基，如：烷烴基、芳香烴基等。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：陰離子基團(tuán)碳?xì)滏溎举|(zhì)素磺酸鹽的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元2)減水劑的物理化學(xué)特征可溶于水，能顯著降低水的表面張力；能吸附在固體表面，并在固體表面定向排列，形成表面吸附分子層，降低水－固界面張力。3）高效減水劑的作用機理改性木質(zhì)素磺酸鹽、磺化密胺樹脂和萘磺酸鹽三種以
5、靜電排斥作用為主；含有羧基和/或醚基的聚合物以空間位阻最重要，因為在其分子鏈結(jié)構(gòu)中，主鏈上含有高度密集的支鏈，形成“梳狀”大分子鏈；作 用 機 理靜電斥力空間位阻潤滑作用減水劑的作用機理3.1）靜電斥力學(xué)說主要適用于→萘系、三聚氰胺系和改良的木質(zhì)素磺酸鹽。對水泥漿的分散作用→吸附、靜電斥力（ξ電位）和分散。水泥拌水后的絮凝結(jié)構(gòu)減水劑作用簡圖減水劑的作用模式3.2）空間位阻學(xué)說主要適用于→以聚羧酸系減水劑為代表的第三代高性能減水劑。特點→摻量低、減水率高、保坍性好、不離析和不泌水、收縮率低。一定的引氣性和輕微的緩凝性，環(huán)境友好性。帶有聚氧化乙烯側(cè)鏈的梳狀聚合物長久保持工作性能的機理示意圖聚羧酸
6、大分子在水泥及其水化產(chǎn)物上的吸附形態(tài)主要以主鏈吸附而側(cè)鏈分散分布在液相中，呈梳狀柔性吸附成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有較高的空間位阻效應(yīng)。同時，側(cè)鏈上帶有的眾多親水活性基團(tuán)使水泥顆粒與水的親和力增大，水泥顆粒表面溶劑化作用增強，水化膜增厚。其分散減水作用機理以空間位阻斥力為主，其次是水化膜潤滑作用和靜電斥力作用，同時還具有一定的引氣隔離“滾珠”效應(yīng)和降低固液界面能效應(yīng)。聚羧酸脂系高效減水劑的作用機理(空間位阻)3.3）潤滑作用高效減水劑的極性親水基團(tuán)定向吸附于水泥顆粒表面，又以氫鍵形式與水分子締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，構(gòu)成了水泥微粒表面的一層穩(wěn)定的水膜，阻止水泥顆粒間的直接接觸，增加了水泥
7、顆粒間的滑動能力，起到潤滑作用，從而進(jìn)一步提高漿體的流動性。極性微氣泡及水膜所起潤滑作用示意圖減水劑的作用過程當(dāng)沒有減水劑時，水泥加水后，不能獲得均勻分散體系，由于下列原因而產(chǎn)生絮凝結(jié)構(gòu)，使得部分拌合水包含其中，不能貢獻(xiàn)給水泥漿的流動性：水具有高表面張力(氫鍵分子結(jié)構(gòu))水泥顆粒邊、角和表面正負(fù)電荷間的相互吸力當(dāng)減水劑加入到水泥漿中，吸附在水泥顆粒表面，離子基團(tuán)朝向水，使水泥顆粒表面帶有幾毫伏的負(fù)電荷，引起水泥
