減水劑配方分析|分析檢測

　　硅酸鹽水泥水化過程一般分為誘導前期、誘導期、加速期、減速期和穩(wěn)定期五個階段。減水劑的作用實質(zhì)上是延長水泥水化的誘導期，主要通過延緩水泥與水的水化作用，達到緩凝目的。
　　減水劑大多屬陰離子型表面活性劑，摻入到混凝土中后，減水劑中的負離子 –SO42-、-COO- 就會在水泥粒子的正電荷 Ca2+礦的作用下而吸附于水泥粒子上，形成擴散雙電層（Zeta 電位）的離子分布，在表面形成擴散雙電層的離子分布，使水泥粒子在靜電斥力作用下分散，使混凝土流動化。Zeta 電位的絕對值越大，減水效果就越好。
1.減水劑的分類
1.1聚烷基芳基磺酸鹽高效減水劑
　　　萘系高效減水劑合成原理是由工業(yè)萘、濃硫酸、甲醛及堿在一定反應條件下經(jīng)磺化、水解、縮合及中和反應而成。
　　根據(jù)原料不同，分為萘系減水劑、甲基萘系減水劑、蒽系減水劑等3類。其中萘系減水劑（主要為B-萘磺酸鹽甲醛縮合物）以工業(yè)萘為主要合成原料；甲基萘系減水劑以甲基萘或含有較高甲基萘的洗油為主要合成原料；蒽系減水劑以蒽油為主要合成原料。
　　萘系減水劑對不同品種水泥的適應性較強，摻加0.75%水泥用量的該類減水劑，可節(jié)省水泥用量15~20%，萘系高效減水劑對水泥有強分散作用，可使基準混凝土的坍落度從6~8cm提高到18~22cm，但混凝土坍落度損失較快，往往30~60min就失去了流動性。尤其是在夏季等高溫環(huán)境中施工時，嚴重影響混凝土的施工性。
　　萘系高效減水劑突出的缺點是保坍性能差，可以采用與緩凝劑（三聚磷酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉、葡萄糖酸鈉、蔗糖）混合使用來減小坍落度損失。還可與木質(zhì)素磺酸鹽復配來保持一定的引氣性和降低混凝土坍落度損失。
　　減水劑摻量和水泥中硫酸鹽的含量共同影響水泥漿體的流動度。摻加適量的硫酸鹽可降低水泥的水化熱，延緩水泥的水化反應，提高萘系減水劑與水泥的相容性，減少流動性經(jīng)時損失。當水泥漿體中有適量萘系減水劑存在時，硫酸鹽的作用更明顯。

磺化三聚氰胺甲醛縮合物
亦稱水溶性蜜胺樹脂系減水劑，具有顯著的減水效果（減水率大于 25%，略小于萘系高效減水劑），對水泥分散性能好，早強效果顯著，蒸養(yǎng)適應好，基本不影響混凝土凝結時間和含氣量的特點。
　　缺點: 在混凝土中坍落度損失較快，對水泥品種適應性不是太好。另外也存在生產(chǎn)成本高，難以制成粉劑等缺點。

化學改性
　　利用部分的尿素代替三聚氰胺制備出高減水率的高效減水劑，從而降低成本。以對氨基木質(zhì)素磺酸鈉鹽減水劑
　　化學改性概括起來包括了三個方面，即：①強氧化改性木質(zhì)素磺酸鹽，使木質(zhì)素磺酸鹽中緩凝基團（-OH）、醚鍵（-O-）氧化成不大緩凝的羧基（-COOH），從而減小木質(zhì)素磺酸鹽中緩凝作用，提高其分散作用及摻量范圍。②利用木質(zhì)素磺酸鹽分子中的化學基團與甲醛、萘磺酸鹽或三聚氰胺磺酸鹽等共縮聚制備超塑化劑。③木質(zhì)素磺酸鹽與其它化學物質(zhì)接枝共聚以改善木質(zhì)素磺酸鹽的應用性能。
1.2聚羧酸系高效減水劑
聚羧酸鹽類物質(zhì)具有獨特的蜂窩狀分子結構。該類減水劑摻量低、減水率高達30%～40%、坍落度損失小、與各種類型的水泥和外加劑適應性好。聚羧酸系減水劑從總體上分為
2類，一類是馬來酸酐聚氧乙烯酯磺酸鹽：以馬來酸酐為主鏈接枝不同的聚氧乙烯基（EO）或聚氧丙烯基（PO）支鏈；另一類丙烯酸鹽丙烯酸酯系：以甲基丙烯酸為主鏈接枝不同的（EO）或 （PO）支鏈。包括聚羧酸系和有末端磺酸基的多元聚合物。

圖1 聚羧酸鹽系減水劑的分散穩(wěn)定機理

1.3氨基磺酸系高效減水劑
氨基磺酸系高效減水劑是以氨基芳基磺酸鹽、苯酚類和甲醛進行縮合的產(chǎn)物，其中苯
酚類化合物，包括一元酚（如苯酚）、多元酚（如間苯二酚，對苯二酚）或烷基酚（甲酚，乙酚）、雙酚（雙酚 A，雙酚 S）或以上化合
物的親核取代衍生物。甲醛也可以用其他醛類化合物或能產(chǎn)生醛類的化合物代替，如乙醛、糠醛、三聚甲醛等。
1.4淀粉類減水劑
　　由淀粉經(jīng)氧化醚化后可制成緩凝減水劑（OES減水劑）具有分散性好、保坍性好、對水泥漿體具有明顯的緩凝作用，同時不影響后期水化等特點，可作為水泥的一種優(yōu)良的超緩凝高效減水劑。
　　OES減水劑是典型的陰離子型高分子表面活性劑，其主導基團為羧基并含有醚鍵和羥基。羥基羧基均易在堿性介質(zhì)中與水泥粒子表面的鈣離子生成配合物及與水泥表面形成氫鍵阻止水化進行，對水泥具有緩凝作用。
1.5復合型多組分高效減水劑
1.5.1保坍組分
主要作用是減少混凝土拌和物的早期坍落度損失，其分類及特點:

木鈣、糖鈣、糖蜜類，適于短距離運輸；
羥基羧酸及其鹽類（如檸檬酸，葡萄糖酸鈣等），一般可控制新拌混凝土1h之內(nèi)坍落度損失較小，缺點是易導致混凝土離析，和易性不好；
無機鹽類（如硼酸、各種磷酸鹽類），缺點是隨時間和溫度變化，緩凝作用不穩(wěn)定。
反應性高分子（分子鏈上有分子內(nèi)酯、酸酐基團），不溶于水的粉體粒子在堿性環(huán)境中不斷溶解、釋放，使其在水泥漿體中濃度相對恒定，從而防止坍落度損失。
引氣組分?
　　是一種憎水型表面活性劑，在攪拌時會附在拌合物混入并形成的微小氣泡表面，使氣泡的液膜較牢固，并穩(wěn)定存在。它與減水劑的主要區(qū)別在于減水劑的表面活性作用主要發(fā)生在液、固界面上，而引氣劑則作用在氣、液界面上。
　　引氣組分主要有：(1)松香樹脂類，如松香熱聚物、松香皂類；(2)烷基苯磺酸鹽類，如烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚聚氧乙烯醚等； (3)脂肪醇磺酸鹽類，如脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯磺酸鈉等； (4)其他：如蛋白質(zhì)鹽、石油磺酸鹽等。
2.常見減水劑的介紹

表1 常見減水劑

項目

主要成分

外觀

木鈣

木質(zhì)素磺酸鈣

褐黃色粉末

AF

聚次甲基蒽磺酸鈉

黑褐色粉末

FND

2-萘磺酸鹽甲醛縮合物

淺黃色粉末

SM

磺化三聚氰胺甲醛樹脂

液體（40%）

HC-200K

聚羧酸鹽

淺黃色粉末

AN3000

氨基磺酸鹽系

液體（32%）

PA

酚型高效減水劑

淺黃色粉末

3.減水劑的參考配方
3.1木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑的參考配方（濃縮液）

成分

含量

成分說明

木質(zhì)素磺酸鈉

26.0-30.0%

減水劑

異丙醇

0.5-1.0%

增溶劑

丙酮

1.5-2.5%

溶劑、改變表面張力

檸檬酸鈉

2.0-5.0%

緩凝劑

氫氧化鈉

1.0-3..0%

pH調(diào)節(jié)劑

色素

0.02-0.10%

著色劑