1、萘系高效減水劑與聚羧酸系減水劑的性能比較一、混凝土減水劑概述及作用機理減水劑是一種重要的混凝土外加劑，能夠最大限度地降低混凝土水灰比，提高混凝土的強度和耐久性。減水劑分為普通減水劑和高效減水劑，減水率大于5%小于10%的減水劑稱為普通減水劑，如松香酸鈉、木質素磺酸鈉和硬脂酸皂等；減水率大于10%的減水劑稱為高效減水劑，如三聚氰胺系、萘系、氨基磺酸系、改性木質素磺酸系和聚羧酸系等。在眾多高效減水劑中，具有梳形分子結構的聚羧酸系高效減水劑因其減水率高、坍落度保持性能良好、摻量低、不引起明顯緩凝等優異性能，成為近年來國內外研究和開發的重點。減水作用是表面活性劑對水泥水化過程所起的一種重要作用。減水劑

2、是在不影響混凝土工作性的條件下，能使單位用水量減少；或在不改變單位用水量的條件下，可改善混凝土的工作性；或同時具有以上兩種效果，又不顯著改變含氣量的外加劑。目前，所使用的混凝土減水劑都是表面活性劑，屬于陰離子表面活性劑。 水泥與水攪拌后，產生水化反應，出現一些絮凝狀結構，它包裹著很多拌和水，從而降低了新拌混凝土的和易性（又稱工作性，主要是指新鮮混凝土在施工中，即在攪拌、運輸、澆灌等過程中能保持均勻、密實而不發生分層離析現象的性能）。施工中為了保持所需的和易性，就必須相應增加拌和水量，由于水量的增加會使水泥石結構中形成過多的孔隙，從而嚴重影響硬化混凝土的物理力學性能，若能將這些包裹的水分釋放出來

3、，混凝土的用水量就可大大減少。在制備混凝土的過程中，摻入適量減水劑，就能很好地起到這樣的作用。 混凝土中摻入減水劑后，減水劑的憎水基團定向吸附于水泥顆粒表面，而親水基團指向水溶液，構成單分子或多分子層吸附膜。由于表面活性劑的定向吸附，使水泥膠粒表面帶有相同符號的電荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥水體系處于相對穩定的懸浮狀態，而且，能使水泥在加水初期所形成的絮凝狀結構分散解體，從而將絮凝結構內的水釋放出來，達到減水的目的。減水劑加入后，不僅可以使新拌混凝土的和易性改善，而且由于混凝土中水灰比有較大幅度的下降，使水泥石內部孔隙體積明顯減少，水泥石更為致密，混凝土的抗壓強度顯著提高。減水劑的

4、加入，還對水泥的水化速度、凝結時間都有影響。這些性質在實用中都是很重要的。但是，減水劑在有效地破壞水泥漿體的絮凝結構釋放出內部的自由水的同時也削弱了水泥顆粒與水之間的作用。從這個角度來說，它總是會不同程度地加劇拌合物的泌水和沉降離析現象，這是現今混凝土澆注后常在表面出現花斑，嚴重時則形成蜂窩麻面、網狀或沿著箍筋的塑性收縮裂縫等瑕疵的重要原因。二、萘系高效減水劑萘系高效減水劑是經化工合成的非引氣型高效減水劑，化學名稱萘磺酸鹽甲醛縮合物。具有非引氣、超塑化、高效減水和增強等功能。特點：低堿、低硫酸鈉、對水泥適應性強，特別適合于有高效減水和增強要求的流態混凝土、蒸養混凝土，也可用作復合混凝土外加劑的

5、母體材料。萘系高效減水劑是各類復配外加劑的主要原料，如：泵送劑，緩凝高效減水劑，早強高效減水劑等。可用于日最低氣溫0以上施工的混凝土，并適用于制備大流動性混凝土，高強混凝土以及蒸養混凝土。摻萘系高效減水劑的混凝土采用蒸汽養護時，必須在混凝土具有必要的結構強度后才能升溫，蒸養制度應通過試驗確定。萘系高效減水劑主要性能特點如下：1、高效減水。其減水率達25%以上。超塑化，能有效增大混凝土的流動性，減少泌水和離析，從而改善混凝土的和易性，便于施工、易于密實。 2、增強效果好。在膠凝材料用量相同的條件下，摻高效減水劑的混凝土1d、3d、7d和28d抗壓強度較同期基準混凝土可提高50110%、4090%

6、、4070%和2040%。 3、適應性強，適應于各種規格、型號的水泥。產品與其它外加劑相容性好，與膨脹劑、引氣劑等外加劑及粉煤灰等活性摻合料相配合，功能相互補充、相互激發。 4、凝結時間適宜。產品對水泥的初、終凝時間影響很小，其凝結時間差一般在1h之內。 5、產品硫酸鈉含量低，配成液體在冬季無結晶，解決了在冬季混凝土制造中因硫酸鈉結晶而造成管道堵塞的難題，為冬季混凝土施工提供了便利；與緩凝組分復合后，混凝土坍落度經時損失小。 6、產品安全性能好。無毒、無刺激性和放射性，不含對鋼筋有銹蝕危害的物質；不易燃易爆，屬非危險品。 7、耐久性好。產品能有效改善混凝土的孔結構，從而大幅度提高混凝土的抗滲、

7、抗碳化和抗凍融等耐久性能指標。 8、使用方便。產品既可以直接使用，亦可以先溶解于水，配成溶液型外加劑使用，適用各種施工環境或攪拌機型的要求。 9、萘系減水劑拌合物坍落度損失較快。三、聚羧酸系高效減水劑聚羧酸系減水劑的主要作用機理: 具有梳型結構的聚羧酸系減水劑摻入新拌混凝土后，減水劑所帶的極性陰離子活性基團如SO 3-、COO-等通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用緊緊地吸附在強極性的水泥顆粒表面，從而使水泥顆粒帶電，根據同性電荷相斥原理，阻止了相鄰水泥顆粒的相互接近，增大了水泥與水的接觸面積，使水泥充分水化，并且在水泥顆粒擴散的過程中，釋放出凝聚體所包含的游離水，改善了和易性，減少了

8、拌水量。同時結構中具有親水性的聚醚側鏈，伸展于水溶液中，從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層。當水泥顆粒靠近時，吸附層開始重疊，即在水泥顆粒間產生空間位阻作用，重疊越多，空間位阻斥力越大，對水泥顆粒間凝聚作用的阻礙也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。因此，對水泥顆粒產生靜電作用力和空間位阻斥力的聚羧酸系高效減水劑，在用量較小的情況下，便對水泥顆粒有顯著的分散作用，同時聚合物的親水聚醚側鏈在水泥礦物水化產物中仍可以伸展開，這樣聚羧酸類減水劑受到水泥的水化反應影響小，可長時間地保持分散效果，使坍落度損失減小。與其它高效減水劑相比，聚羧酸類減水劑更重要的特點是它可以往主鏈上添加

9、具備不同作用的基團，因此集不同功能于一種產品。例如除大幅度減小用水量外,還可以引氣、調凝等；也可以根據不同用途需要添加基團，例如用于預拌混凝土時，就強化保持工作度性能良好的基團,以滿足長距離運輸、長時間待用的需要；用于預制混凝土時，則增加可以使拌合物發揮高早期強度的基團，以滿足不用蒸汽養護也無需延長生產周期的需要等。但是,隨著聚羧酸類減水劑在大型混凝土工程中的推廣應用,也逐漸暴露出一些問題,例如有時混凝土拌合物顯現過于粘稠、粘底,以及澆注后泌水、分層現象嚴重，拆模后表面呈現麻面、砂線、氣孔多，硬化后上表面呈現厚砂漿層等, 尤其是水下灌注混凝土、摻粉煤灰混凝土等。究其原因，可能與使用者對聚羧酸類

10、減水劑的特性, 以及它與水泥、礦物摻和料的相容性特點不熟悉有密切關系。由于聚羧酸系高性能減水劑摻量小、減水率高，使用聚羧酸系高性能減水劑配制C45以上的各類高性能混凝土，可以大幅度降低工程成本，具有顯著的技術經濟效益；用于配制C45以下等級混凝土，雖然聚羧酸系高性能減水劑的成本偏高，但可以通過增加礦物摻合料用量，降低混凝土的綜合成本，同樣具有一定的技術經濟效益。 (一)、主要性能特點1、摻量低、減水率高：減水率可高達45%，可用于配制高強以及高性能混凝土。 2、坍落度經時損失小：預拌混凝土2h坍落度損失小于15%，對于商品混凝土的長距離運輸及泵送施工極為有利。 3、混凝土和易性和穩定性好但流動

11、性稍差：用聚羧酸系高性能減水劑配制的混凝土即使在高坍落度情況下，也不會有明顯的離析、泌水現象，混凝土外觀顏色均一。用于配制高標號混凝土時，混凝土和易性好、粘聚性好，混凝土易于攪拌。4、混凝土收縮小：可明顯降低混凝土收縮，顯著提高混凝土體積穩定性及耐久性。 5、堿含量極低：堿含量0.2%。 6、產品穩定性好：低溫時無沉淀析出。 7、唯一的缺點可能就是與其他水泥和膠凝材料的適應性問題，可以這么說，聚羧酸類減水劑是所有減水劑系類中與水泥適應性最差的外加劑之一，雖然聚羧酸系減水劑與大多數水泥有良好的適應性，但對個別水泥有可能出現減水率偏低，坍落度損失偏大的現象。另外，水泥的細度和儲存時間也可能會影響聚

12、羧酸系減水劑的使用效果。所以在使用之前都要對水泥以及其他膠凝材料做適應性實驗來確定其性能好壞，這是很值得注意的地方！ 8、某些聚羧酸系減水劑不可與萘系減水劑混合使用，使用聚羧酸系高性能減水劑時必須將使用過萘系高效減水劑的攪拌機和攪拌車沖洗干凈否則可能會失去減水效果。 9、聚羧酸減水劑的摻量使用前應進行混凝土試配試驗，以求最佳摻量。 10、由于摻用聚羧酸系減水劑混凝土的減水率較大，因此坍落度對用水量的敏感性較高，使用時必須嚴格控制用水量。一般而言，減水劑減水率越高，則在其有效摻量區間內拌和物流動度對摻量越敏感，因此羧酸減水劑比萘系減水劑敏感的多。 11、摻用聚羧酸系高性能減水劑后，混凝土含氣量有

13、所增加（一般為2%5%）有利于改善混凝土的和易性和耐久性，不宜直接蒸養混凝土中使用。(二)、聚羧酸系減水劑的若干應用注意事項1、混凝土表面出現浮灰的原因國內相關的標準和應用規程中,根據沒有減水劑存在的條件下砂漿流動度試驗將粉煤灰進行分級，長期以來使人們形成了一個思維定勢：即粉煤灰的級別與應用效果密切相關。事實上，由于聚羧酸系減水劑具有不同于萘系減水劑的特性，使摻有級別高的級粉煤灰和這類減水劑的拌合物，尤其是當粉煤灰摻量較小、水膠比較大的拌合物更易于出現泌水、離析分層的現象。這是因為級灰的玻璃體含量通常較高，在減水劑存在的情況下，它與水的吸附作用進一步減弱，在配制水膠比較大、強度等級較低的混凝土

14、拌合物時就可能更易于出現離析，出現粉煤灰上浮，當表層水分蒸發后就出現粉化現象。這種現象在建筑物的樓板混凝土澆注過程尤為突出，因其暴露面積大，且強度等級較低，容易觀測到；而對于澆注高度大但暴露面小的構件：例如柱、墩等，分層離析的問題應該會更加嚴重，只是不那么顯眼而已。為了減小或避免這種現象，建議在工程中選用等級較低，即燒失量、需水量較大的粉煤灰來配制泵送混凝土或其他流動性要求高的混凝土。2、應預先稀釋與充分攪拌與萘系減水劑的分子量較低，且易于噴霧成粉劑不同，聚羧酸系減水劑的分子量大，因此表觀粘度較大，且其摻量較小，因此應在加入攪拌機前，將其預先稀釋58 倍以便于計量，并在短時間拌合，這樣可以充分

15、發揮其分散作用。摻有聚羧酸系減水劑和礦物摻和料且水灰比(水膠比) 較低的拌合物必須攪拌均勻，才能得到滿足需要的工作度。,當攪拌設備的拌合作用不足，不能使各組分均勻分散和接觸，就會使拌合物外觀十分干稠，拌不開， 3聚羧酸系減水劑與萘系減水劑的相容性聚羧酸系減水劑能否與萘系減水劑復合使用，取決它的組分原材料和生產工藝。也就是說，有的聚羧酸系減水劑可以隨意與萘系減水劑復合，而有的聚羧酸系減水劑不僅不能與萘系減水劑復合使用，甚至當裝運過摻有聚羧酸系減水劑拌合物的罐車沒有清洗干凈就再裝運摻萘系減水劑的拌合物時，就會出現明顯的坍落度損失，以至卸車困難的問題。四、聚羧酸系減水劑與萘系減水劑的優缺點比較(一)

16、、萘系減水劑拌合物坍落度損失較聚羧酸系減水劑快。(二)、摻聚羧酸減水劑的混凝土和易性較好，在較高的摻量或較高用水量時也不會發生明顯的離析、泌水，混凝土在模板中的沉降也較小，也就是說從穩定性指標來說，聚羧酸減水劑要明顯好于萘系減水劑。但從流動性指標來說，則弱于萘系減水劑。 (三)、萘系減水劑的適應性較聚羧酸系減水劑強。某一具體的聚羧酸系產品的“適應面”不及萘系產品。萘系產品是由相同原材料在相同工藝條件下合成的結構性能相同的產品，聚羧酸減水劑是由不同種原材料在不同工藝條件下合成的具有相類似分子結構的一類產品。萘系產品的不同主要體現在原材料的品質和工藝條件的穩定性上，而聚羧酸產品的不同基于化學分子結

17、構的不同。具體到應用上，萘系產品對不同情況的適應性更多表現在最佳摻量在一定范圍內的波動或坍落度損失值的相對大小。對于某一具體聚羧酸產品，情況截然不同：如果該產品能適應混凝土材料，混凝土狀態會很好，坍損也小；若不能適應混凝土材料，則結果就不是程度的不同了，而可能是完全失效，這時必須換用另一種類型的產品才能解決。事實上這樣的情況經常發生，特別是用北方原材料，可能原因是水泥礦物、微量元素或助磨劑等。也就是說從“適應面”上說，某一特定的聚羧酸產品的適應性不及萘系產品。(四）、減水劑的摻量與減水率特性關系有的類型高效減水劑具有明顯的飽和點，即當摻量較小,低于飽和點時,減水率較小;而當摻量達到飽和點以后,

18、減水率不再增大，且拌合物會出現泌水現象。聚羧酸系減水劑正屬于這一類型減水劑，而萘系減水劑飽和點不明顯，減水率隨摻量增加逐漸增大，沒有明顯的拐點，且流動性隨時間減小明顯( 用5min 和60min 時檢測流下時間的差異表示) ,即工作度損失較大。應用聚羧酸系減水劑時，需要注意避開敏感區，即接近飽和點的摻量，或者說是減水率最大的摻量。從室內試驗的結果看，往往這時拌合物的水膠比最小，因此強度發展速率也最快，但是這樣做不僅不經濟，而且對于摻聚羧酸系減水劑的拌合物來說，穩定性就會不良，即由于現場各種因素的波動，容易出現要么減水率偏低、流動性不滿足要求，要么拌合物出現泌水、離析嚴重的現象。(五)、聚羧酸系

19、減水劑的拌合物含氣量通常較萘系的大，氣泡孔徑也較大。五、萘系減水劑與聚羧酸系減水劑的共性（一）減水劑的適應性與其摻量直接相關 萘系減水劑摻量較高的高標號混凝土流動性較好，坍落度損失較小；但中低標號混凝土往往流動性差，坍落度損失也較大，當減水劑摻量達到一定用量后，才能保持較好的流動性。 而適當增加摻量是改善工作性的最有效措施。但過量摻入會造成混凝土嚴重泌水，和易性較差，混凝土中水泥漿大量流失，導致混凝土密實度不足二影響強度和耐久性。聚羧酸外加劑同樣如此。 (二) 與萘系減水劑適應性差的水泥一般與聚羧酸減水劑適應性也較差。 一般說來，堿含量高、鋁酸鹽含量高或細度高的水泥需水量大。萘系減水劑的摻量較高，坍落度損失較大，同樣，用聚羧酸減水劑也有相同的規律。某些摻加萘系減水劑有滯后泌水現象的水泥，改用聚羧酸減水劑同樣會泌水，但程度稍輕。若水泥由于石膏原因存在非正常坍落度損失