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减水剂的种类和特点
发布时间：
2023-01-04 16:17
减水剂的种类和特点
来源：沈阳盛鑫源 更新时间：2016-05-23
1.萘系减水剂：
其生产原料来自煤焦油，为含单环、多环或杂环芳烃并带有极性磺酸基团的聚合物电解质，相对分子质量在1500-10000的范围内。
由于萘系减水剂(β-磺酸甲醛缩合物)生产工艺成熟、原料供应稳定且产量大、性能优良稳定，故应用范围广。
萘系高效减水剂根据硫酸钠含量不同分为高浓型和低浓型两种，高浓型硫酸钠含量一般在5%左右（以干粉计，下同），而低浓型在20%左右。
2.氨基磺酸盐系减水剂：
氨基磺酸盐系减水剂一般是在一定温度条件下，以对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛为主要原料缩合而成，也可以联苯酚及尿素为原料加成缩合。
氨基磺酸盐系减水剂是一种非引气可溶性树脂减水剂，生产工艺较萘系减水剂简单。氨基磺酸盐系高效减水剂减水率高，坍落度损失较小，混凝土抗渗性、耐久性好。氨基磺酸盐系减水剂对水泥较敏感，过量时容易引发泌水。它与萘系减水剂复合使用有较好的效果，特别是在防止混凝土坍落度损失过快方面有较好的作用。
3.聚氰胺系高效减水剂：
三聚氰胺系高效减水剂(俗称蜜胺减水剂)，化学名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂。
该类减水剂实际上是一种阴离子型高分子表面活性剂，具有无毒、高效的特点，特别适合高强、超高强混凝土及以蒸养工艺成型的预制混凝土构件。研究结果表明，磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂对混凝土性能的影响与其相对分子质量及磺化程度有密切关系，而分子中的-S03基团是其具有表面活性及许多其它重要性能的最主要原因，因此提高树脂磺化度可显著增强其表面活性。
4.羧酸盐系高效减水剂：
该分子结构为梳型的聚羧酸盐系减水剂可由带羧酸盐基(-COOMe)、磺酸盐基(-S03 Me )、聚氧化乙烯侧链基的烯类单体按一定比例在水溶液中共聚而成，其特点是在其主链上带有多个极性较强的活性基团，同时侧链上则带有较多的分子链较长的亲水性活性基团。
有以下几个特点：
1)低掺量(质量分数为0.2%-0.5%)而分散性能好；
2)经时坍落度损失小，90min内坍落度基本无损失；
3)在相同流动度下比较时，可以延缓水泥的凝结；
4)分子结构上自由度大，制造技术上可控制的参数多，高性能化的潜力大；
5)合成中不使用甲醛，因而对环境不造成污染；
6)与水泥和其它种类的混凝土外加剂相容性好；
7)使用聚羧酸盐类减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而降低成本。
四、减水剂对混凝土性能的作用机理：
一般认为减水剂能够产生减水作用主要是由于减水剂的吸附和分散作用所致。研究混凝土中水泥硬化过程可以发现，水泥在加水搅拌的过程中，由于水泥矿物中含有带不同电荷的组分，而正负电荷的相互吸引将导致混凝土产生絮凝结构（如图）。絮凝结构也可能是由于水泥颗粒在溶液中的热运动致使其在某些边棱角处互相碰撞、相互吸引而形成。由于在絮凝结构中包裹着很多拌合水，因而无法提供较多的水用于润滑水泥颗粒，所以降低了新拌混凝土的和易性。
因此，在施工中为了较好地润滑水泥颗粒，并达到分散的目的，就必须在拌合时相应地增加用水量，而这种用量的水远远超过水泥水化所需的水，从而导致水泥石结构中形成孔隙，致使其物理力学性能下降，从而留下缺陷，加速了混凝土因各种外界环境条件的作用而劣化，导致耐久性性能下降。加入混凝土减水剂就是将这些多余的水分释放出来，使之用于润滑水粒颗粒，减少拌合水用量，因而提高混凝土物理力学性能和耐久性性能。
混凝土中掺人减水剂后，可在保持水灰比不变的情况下增加流动性。普通减水剂在保持水泥用量不变的情况下，使新拌混凝土坍落度增大10cm以上，高效减水剂可配制出坍落度达到25cm的混凝土。
减水剂除了有吸附分散作用外，还有湿润和润滑作用。水泥加水拌合后，水泥颗粒表面被水所湿润，而这种湿润状况对新拌混凝土的性能影响甚大。湿润作用不但能使水泥颗粒有效地分散，亦会增加水泥颗粒的水化面积，影响水泥的水化速率。减水剂中的极性憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面上，而亲水基团向外定向排列。亲水基团很容易和水分子以氢键形式结合。当水泥颗粒吸附足够的减水剂分子后，借助于磺酸基团负离子与水分子中氢键的缔合，水泥颗粒表面便形成一层稳定的溶剂化水膜，颗粒之间因这层水膜的隔离而得到润滑，相对滑移更容易。由于减水剂是极性分子，吸附在水泥颗粒表面，向外带相同的电荷，而向内则带另一种极性的相同电荷，故形成双电层。由于水泥颗粒表面均带相同的电荷，从则由于静电相斥作用而分散。
以上所介绍的就是减水剂的一种减水机理，即静电斥力的解释。但是，作为高效减水剂，特别是聚羧酸盐类高效减水剂，由于侧链结构复杂，因此只用一种静电斥力的机理，并不能为何减水效果更好，坍落度更大的问题。该类减水剂结构呈梳形，主链上带有多个活性基团，并且极性较强，还有较强的亲水性的基团。有人对氨基磺酸盐系(SNF)和聚竣酸盐系(PC)高效减水剂进行了比较，结果表明，在水泥品种和水灰比均相同的条件下，当SNF和PC高效减水剂掺量相同时，水泥粒子对PC的吸附量以及掺PC水泥浆的流动性都大大高于掺SNF系统的对应值。但掺PC系统的双电层ζ电位绝对值却比掺SNF系统的低得多（ζ电位是负值，它的绝对值越大，颗粒之间的静电斥力越大），这与静电斥力理论是矛盾的。这也证明PC发挥分散作用的主导因素并非仅是静电斥力，而是由减水剂本身大分子链及其支链所引起的空间位阻效应。这就是高效减水剂的空间位阻解释。
静电斥力理论适用于解释分子中含有一S03基团的高效减水剂，如萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂等，而空间位阻效应则适用于聚羧酸盐系高效减水剂。 具有大分子吸附层的球形粒子在相互靠近时，颗粒之间的范德华力（分子引力）是决定体系位能的主要因素。当水泥颗粒表面吸附层的厚度增加时，有利于水泥颗粒的分散。聚羧酸盐系减水剂分子中含有较多较长的支链，当它们吸附在水泥颗粒表层后，可以在水泥表面上形成较厚的立体包层，从而使水泥达到较好的分散效果。
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