混凝土减水剂的作用和发展历史

混凝土减水剂的作用和发展历史

徐公礼

浙江蟠龙工程管理有限公司   浙江 杭州 310030

摘要：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。本文讨论了混凝土减水剂的作用和发展历史。

关键词：混凝土减水剂；作用；发展历史

   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。混凝土减水剂又称高性能外加剂、分散剂、超塑化剂，国内外将其分为标准型、引气型、缓凝型、早强型等。混凝土减水剂本质是一种表面活性剂，加入混凝土中能对水泥颗粒起吸附、分散作用，把水泥凝聚体中所包含的水分释放出来，使水泥质点间的润滑作用增强、水化速度改变，从而改善混凝土的和易性，提高混凝土的强度和密实性。

一、混凝土减水剂的作用

减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性；和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，其含义包含流动性、粘聚性及保水性。也称混凝土的工作性。

1、在不改变各种原材料配比的情况下，添加混凝土减水剂，不会知改变混凝土强度，同时可以大幅度提高混凝土的流变性及可塑性，使得混凝土施工可以采用自流、泵送、无需振动等方式进行施工，提高施工速度、降低施工能耗。

2、在不改道变各种原材料配比（除水）及混凝土的坍落度的情况下，减少水的用量，可以大大提高混凝土的强度，早强和后期强度分别比不加减水剂的混凝土提高60%及20%以上，通过减水，可以实现浇筑C100标号的高强混凝土。

3、在不改变各种原材料配比（除水泥）及混凝土强度的情况下，可以减少水泥的用量，掺加水泥质量0.2%～0.5%的混凝土减水剂，可以节省水泥量的15～30%以上。

4、掺加混凝土高效减水剂，可以提高混凝土的寿命一倍以上，即使建筑物的正常使用寿命延长一倍以上。

减水剂主要能提高砂浆的强度，它的定义是在不影响混凝土施工和易性的条件下，具有减水和增强作用的外加剂称为减水剂。一般减水率大于8%的称之为高效减水剂，减水剂有很多的功能。分为引气型减水剂（兼引气作用的减水剂）早强型减水剂（兼早强作用的减水剂），缓凝型减水剂（兼缓凝作用的减水剂）等。

二、混凝土减水剂的发展历史

    20世纪30年代，人们发现在混凝土中掺入亚硫酸盐之后，能改善拌和物的和易性，强度和耐久州也能得到提高1935年，美国的E.W.Scripture首先研制成以木质素萘磺酸盐为主要成分的减水剂，1937年获得专刊，20世纪50年代，在美国滑模混凝土、大坝混凝土和冬季施工混凝土中已大量使用，1962年日本花王工石碱公司服部健一等，首先研制成以β-磺酸甲甲醛缩合物钠盐为主要成分的减水剂 ，简称萘系减水剂这类减水刹，有减水率高的特点，适宜于制备高强（抗压强度达100MPa）或塌落度达20cm以上混凝土。随后1964年联邦德国研究成功磺化二聚氰胺甲醛树脂减水剂，该类减水剂与萘系减水剂同样具有减水率高、早强效果好、低引气量等特点，同时对蒸养混凝土制品和铝酸盆（主要为C3A ）含量高的水泥制品适应性较好，能制备高强或高流动性混凝土。德国由此发明了流态混凝土，使混凝由原来的人工浇筑或吊罐浇筑发展为泵送施工，这种施工方法可以节省人力，提高工效，保证质量，消除噪声，使混凝土技术水平与施工水平有了极大的飞跃。由于高效减水剂对混凝土改性方面的重要贡献，它的应用成为继钢筋混凝土和预应力混凝土之后，混凝土发展史上第三次重大突破。以高效减水剂的研制和应用为标志，使混凝土技术进入由塑性、干硬性到流态化的第三代。

    20世纪9年代初，美国首次提出，高性能混凝上（HPC）的概念，即要求混凝土具有高强度、高流动性、高耐久性等性能，高性能混凝土对减水剂提出了更高的要求，要求高性能减水刘具有减水率高、大流动度和坍落度经时损失小等特点一些新型高效减水剂得到了迅速的开发和应用，如聚羧酸系、氨基磺酸系高效减水剂。

    我国在建国初也开始生产使用以亚硫酸盐纸浆废液为原料的塑化剂，但发展速度慢，应用范围窄，应用外力剂的水泥量仅占水泥总量的15%左右，直到20世纪70年代才有较大进步。我国研制及开发高效减水剂的工作，较世界上先进国家约晚10年。1974年，水电部、交通部组织了有关研究部门，研制成功了以染料助剂NNO为主成分的减水剂，并在工程中进行了试用。1974年下半年，清华大学结合某国防工程高强混凝土课题研究，开始了有关高效减水剂的研究，成功研制了萘磺酸盐甲醛缩合物类减水剂，先后有UNF，FDN，SN及H等系列产品问世。1981年我国开发出了三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物（定名为SM）高效减水剂，与国外的同类减水剂（梅尔明）不相上下。

    进入20世纪90年代，随着我国基本建设的迅猛发展，高层建筑、大型工程不断出现，对建筑混凝土标号及施工工艺提出新的要求，高效减水剂也获得了极大发展。近年来，高效减水剂新品种也不断出现。聚羧酸接枝共聚物并投入生产，取得了较好的技术、经济效果，其研究水平达到或超过日本同类产品。

    我国高效减水剂的发展已有30余年历史，其用量逐年增长（2003年73万吨，比1998年增加了265%），应用越来越广泛，经验也越来越丰富。例如掺有高效减水剂的C60混凝土在上海第一次泵送到350              m高的东方明珠电视塔的塔顶，而在金茂大厦的施工中，掺有高效减水剂的混凝土被一次泵送到420.5m的高度，不断创造新的世界纪录。

绿色混凝土已成为混凝土的发展趋势，受到了所有混凝土工作者的广一泛关注，减水剂的绿色化也成了外加剂发展的必然归属，萘系高效减水剂的逐步淘汰是大势所趋。结合我国的国情，绿色减水剂首先必须具备性能、价格优势，尽管萘系高效减水剂在市场所占的份额有所降低，但它的性能价格比优势，使其依然是减水剂市场的主角。从可持续性发展的角度看，除了聚羧酸系高效减水剂外，其他非萘系高效减水剂的合成都涉及到甲醛等有害物质的使用，必须严格控制产品中残余单体含量以防止它的挥发对空气造成的二次污染；除了改性木质素磺酸盐高效减水剂外，其余的都需要用到大量的石油产品作为原料，从资源、环境和安全等绿色化发展的角度，改性木质素磺酸盐高效减水剂最具生命力。

然而，能否消除改性木质素磺酸盐过度缓凝性使之适应于高强混凝土、以木质素替代全部或部分苯酚生产氨基磺酸系减水剂、控制脂肪族高效减水剂中残余甲醛及其回收利用、利用工业副产品替代昂贵的石油基原料，对现有的聚羧酸系高效减水剂的改性或开发新型高性能减水剂是实施高效减水剂绿色化所面临的长期而艰巨的挑战。

随着我国国民经济的不断发展和大型工程的建设，大体积、高泵程混凝土的施工越来越多，混凝土的商品化则对掺高效减水剂的混凝土流动性、保持性提出了更高的要求。深入了解各种高效减水剂的品种、特性和适宜领域，有助于我们在实际工程中正确选择，使这些产品更好地应用于实际工程，从而产生最佳的社会经济效益。

参考文献：

[1] 薛朝飞.聚羧酸盐高性能减水剂在混凝土中的应用技术[J].建筑机械.2019,(3)

[2] 刘博.混凝土外加剂的研究现状与进展[J].广东建材.2017,33(4)

[3] 于洋,孙晓培.我国混凝土外加剂现状及发展趋势[J].建筑工程技术与设计.2015,(33)

徐公礼，男，1976年9月出生，工作单位：浙江蟠龙工程管理有限公司