減水劑在水工混凝土施工中的應用

摘 要：在水工混凝土施工中，各種減水劑的應用非常普及，本文就混凝土減水劑的性質、作用及使用中應當注意的問題提出了一己之見。

關鍵詞：減水劑；水工混凝土；應用

Abstract： The hydraulic concrete construction， various water reducer application is very popular article on the nature of the concrete water reducer， the role and use should be noted that the issues raised in the own prejudices.

Keywords： water reducer； hydraulic concrete； Applications

1.概述

隨著混凝土生產技術的進步和施工工藝的提升，現代水工混凝土施工無論從澆筑強度、澆筑進度和施工質量保證方面都提出了更高的要求。為了提高混凝土的工作性能，在施工過程中各種化學助劑（混凝土外加劑）使用越來越普遍，而混凝土減水劑是一種應用普及、使用效果良好的混凝土外加劑，它不僅可以減少混凝土用水量、節省水泥用量、降低塌落度損失，而且對于改善混凝土的工作性、提高混凝土強度起著至關重要的作用，對新拌混凝土的工作性和硬化后的混凝土物理機械性能發揮著巨大功效。

2.混凝土減水劑的分類及發展應用

2.1定義

減水劑是指在混凝土和易性及水泥用量不變條件下，能減少拌合用水量、提高混凝土強度，或在和易性及強度不變條件下，節約水泥用量的外加劑。

2.2減水劑的分類

目前市場上常用的幾種減水劑為：木質素磺酸鈉鹽減水劑、萘系高效減水劑、脂肪族高效減水劑、氨基高效減水劑、聚羧酸高效減水劑等。而聚羧酸系高性能減水劑是目前世界上最前沿、科技含量最高、應用前景最好、綜合性能最優的一種混凝土減水劑。聚羧酸系高性能減水劑是羧酸類接枝多元共聚物與其它有效助劑的復配產品。

2.3聚羧酸系高性能減水劑結構特點和作用機理

聚羧酸系減水劑是通過帶雙鍵的陰離子單體（如：甲基丙烯酸，甲基丙烯磺酸鈉，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等）和帶雙鍵的支鏈大單體（如：甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯，烯丙基聚乙二醇等）通過自由基聚合反應得到的產物，國內有學者將其稱為高性能減水劑，它的分子結構如下圖所示：

聚羧酸系減水劑是一種表面活性劑，屬陰離子型表面活性劑。它吸附于水泥顆粒表面使顆粒顯示電性能，顆粒間由于帶相同電荷而相互排斥，使水泥顆粒被分散而釋放顆粒間多余的水分而產生減水作用。另一方面，由于加入減水劑后，水泥顆粒表面形成吸咐膜，影響水泥的水化速度，使水泥石晶體的生長更為完善，減少水分蒸發的毛細空隙，網絡結構更為致密，提高了水泥砂漿的硬度和結構致密性。

2.4相對于其他減水劑具有的優點：

（1）低摻量，在摻量為0.5%-1.5%時，能發揮很好的分散性能。

（2）高減水率，在0.15-0.35的水膠比范圍內均具有有效性。

（3）強分散力，摻混凝土流動性能保持好，保坍性好，60min內坍落度基本無損失

（4）和易性好，摻聚羧酸系減水劑的混凝土在同等條件下，其擴展度，泌水率均優于相同條件下摻萘系減水劑的混凝土。

（5）分子結構可變性強，聚羧酸分子可以通過改變不同的反應單體和反應條件來調節其分子結構，從而得到理想的設計目標，具有廣闊的設計空間。

（6）綠色環保，聚羧酸系減水劑的原料中不含有甲醛等有毒物質，對環境污染小。聚羧酸系減水劑的發展可分為四個階段：第一階段：起步階段（1981～1989），1982年，日本花王公司Okada等發明了AE減水劑，1984年，日本觸媒公司Tsubakimo等發明了帶有磺酸基、羧基、聚氧化烯基的減水劑；第二階段：初級發展階段（1990～1994），聚羧酸系減水劑的研究偏重于引氣劑、抑制坍落度損失外加劑和減縮劑等，如苯乙烯馬來酸酐聚醚共聚物引氣劑、聚烷基醇與丙烯酸共聚物、苯乙烯磺酸與馬來酸酐共聚物等；第三階段：快速發展階段（1995～1999），此階段研究主要以羧酸系木鈣改性高分散性羧酸系共聚物合成原料的選擇為主；第四階段：成熟完善階段（2000～至今），研究主要集中在使用產品后新拌混凝土的減水性能和坍落度保持性能以及混凝土的引氣、離析泌水、凝結和可泵送的一些綜合性能。

3.聚羧酸系減水劑在水工混凝土中發揮的功效作用

3.1增加混凝土流動性

當減水劑被摻加到混凝土中后，混凝土的流動性明顯增加，便于工地的施工。流動性增加的原因主要是水泥顆粒吸附了減水劑后，顆粒之間的排斥力增強，顆粒分散的更好，故混凝土的流動性增強。

3.2減少坍落度損失

坍落度損失是衡量混凝土性能的重要指標，坍落度損失越小，越有利于混凝土的長時間施工，如：遠程運送混凝土等。

3.3引氣性

減水劑的引氣作用可以在新拌混凝土中引入一定量的氣泡，有效地改善混凝土內部的孔結構，從而提高混凝土的力學性能。在提高水工混凝土抗凍性能方面，聚羧酸系減水劑的加入，使得混凝土內部的孔間距變小，對混凝土受凍時的破壞力起緩沖作用，從而提高混凝土抗凍性；在提高水工混凝土抗滲性能方面，聚羧酸系減水劑的加入可以減少用水量，從而，混凝土的孔隙率降低，有害孔減少，孔徑分布更均勻，切斷混凝土中毛細孔通路，提高混凝土的抗滲性。

4.減水劑在水工混凝土使用中應當注意的問題

4.1由于我國各地區礦石資源相差各異，水泥生產工藝不同，摻合料種類和比例千差萬別，導致了水泥品種多樣性，不同地區的同一水泥品種其性能也相去甚遠。聚羧酸系減水劑具有很高的減水率，但是它和水泥的相容性、適應性一直存在問題，因此，使用減水劑時要進行多次的試配、試拌，以找到最合適、最科學的用量。

4.2幾乎各種水工混凝土都摻加減水劑，但是必須根據工程需要、施工條件、氣候、成型工藝等因素選擇合適的減水劑。一般說來，配置早強、高強混凝土采用高效減水劑，溫度在20℃以上時，采用引氣性大減水劑或緩凝減水劑，氣溫較低時多用復合型早強減水劑。

4.3計量精確問題，減水劑雖然在混凝土中摻加量小，但是其所起的作用卻非常明顯，因此在拌制過程中，一定要嚴格按照混凝土配合比或使用說明中的推薦用量，減水劑多摻會導致混凝土離析泌水，出現抓底現象，沒有粘聚性。會給運輸帶來麻煩。另外，會因其中緩凝成分多，出現凝結時間長，影響施工。摻量少了又起不到應有的作用，因此摻量大或者摻量小了都會產生隱患、造成質量事故，應該嚴格計量、正確使用。

參考文獻

[1] 馮浩、朱清江.混凝土外加劑工程應用手冊[K].北京：中國建筑工業出版社，1999

[2] GB8076-2008，混凝土外加劑[S].

[3] SL352-2006，水工混凝土試驗規程[S].

【作者簡介】王鐵強，高級工程師，長期從事水利科學研究與質量檢測工作。

【文章編號】1627-6868（2017）06-0064-02