减水剂的配方分析|分析检测

1.背景

    硅酸盐水泥水化过程一般分为诱导前期、诱导期、加速期、减速期和稳定期五个阶段。缓凝剂的作用实质上是延长水泥水化的诱导期，主要通过延缓水泥与水的水化作用，达到缓凝目的。

    减水剂大多属阴离子型表面活性剂，掺入到混凝土中后，减水剂中的负离子 –SO42-、-COO- 就会在水泥粒子的正电荷 Ca2+矿的作用下而吸附于水泥粒子上，形成扩散双电层（Zeta电位）的离子分布，在表面形成扩散双电层的离子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，使混凝土流动化。Zeta 电位的**值越大，减水效果就越好。

2.减水剂的分类

2.1聚烷基芳基磺酸盐高效减水剂

    萘系高效减水剂合成原理是由工业萘、浓硫酸、甲醛及碱在一定反应条件下经磺化、水解、缩合及中和反应而成。

    根据原料不同，分为萘系减水剂、甲基萘系减水剂、蒽系减水剂等3类。其中萘系减水剂（主要为B-萘磺酸盐甲醛缩合物）以工业萘为主要合成原料；甲基萘系减水剂以甲基萘或含有较高甲基萘的洗油为主要合成原料；蒽系减水剂以蒽油为主要合成原料。

    萘系减水剂对不同品种水泥的适应性较强，掺加0.75%水泥用量的该类减水剂，可节省水泥用量15~20%，萘系高效减水剂对水泥有强分散作用，可使基准混凝土的坍落度从6~8cm提高到18~22cm，但混凝土坍落度损失较快，往往30~60min就失去了流动性。尤其是在夏季等高温环境中施工时，严重影响混凝土的施工性。

    萘系高效减水剂突出的缺点是保坍性能差，可以采用与缓凝剂（三聚磷酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、蔗糖）混合使用来减小坍落度损失。还可与木质素磺酸盐复配来保持一定的引气性和降低混凝土坍落度损失。

    减水剂掺量和水泥中硫酸盐的含量共同影响水泥浆体的流动度。掺加适量的硫酸盐可降低水泥的水化热，延缓水泥的水化反应，提高萘系减水剂与水泥的相容性，减少流动性经时损失。当水泥浆体中有适量萘系减水剂存在时，硫酸盐的作用更明显。

2.2磺化三聚氰胺甲醛缩合物

    亦称水溶性蜜胺树脂系减水剂，具有显著的减水效果（减水率大于 25%，略小于萘系高效减水剂），对水泥分散性能好，早强效果显著，蒸养适应好，基本不影响混凝土凝结时间和含气量的特点。

    缺点: 在混凝土中坍落度损失较快，对水泥品种适应性不是太好。另外也存在生产成本高，难以制成粉剂等缺点。

化学改性

    利用部分的尿素代替三聚氰胺制备出高减水率的高效减水剂，从而降低成本。以对氨基木质素磺酸钠盐减水剂

    化学改性概括起来包括了三个方面，即：①强氧化改性木质素磺酸盐，使木质素磺酸盐中缓凝基团（-OH）、醚键（-O-）氧化成不大缓凝的羧基（-COOH），从而减小木质素磺酸盐中缓凝作用，提高其分散作用及掺量范围。②利用木质素磺酸盐分子中的化学基团与甲醛、萘磺酸盐或三聚氰胺磺酸盐等共缩聚制备超塑化剂。③木质素磺酸盐与其它化学物质接枝共聚以改善木质素磺酸盐的应用性能。

2.3聚羧酸系高效减水剂

    聚羧酸盐类物质具有独特的蜂窝状分子结构。该类减水剂掺量低、减水率高达30%～40%、坍落度损失小、与各种类型的水泥和外加剂适应性好。聚羧酸系减水剂从总体上分为2类，一类是马来酸酐聚氧乙烯酯磺酸盐：以马来酸酐为主链接枝不同的聚氧乙烯基（EO）或聚氧丙烯基（PO）支链；另一类丙烯酸盐丙烯酸酯系：以甲基丙烯酸为主链接枝不同的（EO）或 （PO）支链。包括聚羧酸系和有末端磺酸基的多元聚合物。

图1 聚羧酸盐系减水剂的分散稳定机理

2.4氨基磺酸系高效减水剂

    氨基磺酸系高效减水剂是以氨基芳基磺酸盐、苯酚类和甲醛进行缩合的产物，其中苯

    酚类化合物，包括一元酚（如苯酚）、多元酚（如间苯二酚，对苯二酚）或烷基酚（甲酚，乙酚）、双酚（双酚 A，双酚 S）或以上化合

    物的亲核取代衍生物。甲醛也可以用其他醛类化合物或能产生醛类的化合物代替，如乙醛、糠醛、三聚甲醛等。

2.5淀粉类减水剂

    由淀粉经氧化醚化后可制成缓凝减水剂（OES减水剂）具有分散性好、保坍性好、对水泥浆体具有明显的缓凝作用，同时不影响后期水化等特点，可作为水泥的一种优良的超缓凝高效减水剂。

    OES减水剂是典型的阴离子型高分子表面活性剂，其主导基团为羧基并含有醚键和羟基。羟基羧基均易在碱性介质中与水泥粒子表面的钙离子生成配合物及与水泥表面形成氢键阻止水化进行，对水泥具有缓凝作用。

2.6复合型多组分高效减水剂

2.6.1保坍组分

    主要作用是减少混凝土拌和物的早期坍落度损失，其分类及特点:

1)木钙、糖钙、糖蜜类，适于短距离运输；

2)羟基羧酸及其盐类（如柠檬酸，葡萄糖酸钙等），一般可控制新拌混凝土1h之内坍落度损失较小，缺点是易导致混凝土离析，和易性不好；

3)无机盐类（如硼酸、各种磷酸盐类），缺点是随时间和温度变化，缓凝作用不稳定。

4)反应性高分子（分子链上有分子内酯、酸酐基团），不溶于水的粉体粒子在碱性环境中不断溶解、释放，使其在水泥浆体中浓度相对恒定，从而防止坍落度损失。

2.6.2引气组分

    是一种憎水型表面活性剂，在搅拌时会附在拌合物混入并形成的微小气泡表面，使气泡的液膜较牢固，并稳定存在。它与减水剂的主要区别在于减水剂的表面活性作用主要发生在液、固界面上，而引气剂则作用在气、液界面上。

    引气组分主要有：(1)松香树脂类，如松香热聚物、松香皂类；(2)烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚等； (3)脂肪醇磺酸盐类，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸钠等； (4)其他：如蛋白质盐、石油磺酸盐等。

3.减水剂的参考配伍（仅供参考）

3.1 木质素磺酸盐类减水剂的参考配方（浓缩液）