淺談混凝土減水劑對混凝土的影響

徐強

摘 要：減水劑現在已經成為混凝土中不可缺少的原料之一，也是目前應用最廣的外加劑。減水劑應用歷史悠久，加入到混凝土中對混凝土的各種性能產生很大的影響，減水劑的復配和聚羧酸系高效減水劑是當前減水劑發展趨勢。

關鍵詞：減水劑；機理；影響；發展

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

混凝土減水劑是在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土性能的物質，賦予新拌混泥土和硬化混泥土以優良性能的化學外加劑，摻量通常不大于水泥（或膠凝材料）質量的5%，混凝土減水劑可以改進混凝土內部結構和工藝過程，應用混凝土外加劑的目的在于改善混凝土的和易性和硬化混凝土的性能，同時獲得節省水泥、節省能源、提高強度、縮短工期、加快模板周轉等多種經濟技術效果[1]。

一、減水劑的作用機理簡介

由于水泥顆粒粒徑絕大部分在7μm-80μm范圍內，屬于微細粒粉體顆粒范疇。對于水泥-水體系，水泥顆粒及水泥水化顆粒表面為極性表面，具有較強的親水性，微細的水泥顆粒具有較大的比表面能(固液界面能)，為了降低固液界面總能量，微細的水泥顆粒具有自發凝聚成絮團趨勢，以降低體系界面能，使體系在熱力學上保持穩定性。同時在水泥水化初期，C3A顆粒表面帶正電荷，而C3S和C2S顆粒表面帶負電荷，正負電荷的靜電引力作用也促使水泥顆粒凝聚形成絮團結構。水泥顆?；蛩嗨w粒作為固體吸附劑，由于本身性質和結構的復雜性，使減水劑在其表面的吸附既有物理吸附，也有化學吸附。并且吸附作用可以發生在毛細孔、裂縫及氣孔的所有表面上。減水劑在水泥顆粒表面的吸附過程要比一般的溶液吸附過程復雜得多。并且在水泥—水分散體系中，水泥粒子吸附減水劑的同時，還伴隨著水泥的水化過程。

二、減水劑對混凝土性能的影響

1、減水劑對新拌混凝土性能的影響

（1）提高工作性能

和易性是指混凝土拌合物易于施工操作(即易于拌和、運輸、澆灌及振搗)，并能獲得質量均勻、密實的混凝土的性能(又稱為工作性)。和易性是一項綜合性指標，它包括流動性、粘聚性和保水性三方面的涵義。適量減水劑摻入混凝土拌合物中，由于其對水泥顆粒的分散作用，可使新拌混凝土粘度下降，顆粒間相對流動容易，從而不同程度地改善新拌混凝土的和易性[2]。

高效減水劑對新拌混凝土和易性的改善比普通減水劑強。在一定范圍內，隨著減水劑摻量增大和易性改善程度也增大。但是引氣緩凝減水劑(如木質素磺酸鹽、糖鈣、糖蜜等)摻量過大會導致混凝土凝結時間過長，并引氣過多降低硬化混凝土強度。高效減水劑(萘磺酸鹽甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物等)摻量過大會導致新拌混凝土離析、泌水嚴重。因此，各品種減水劑，均有其合適的摻量范圍。在此范圍內既改善新拌混凝土的和易性又提高硬化混凝土的各種性能。

（2）大劑量減水劑對新拌混凝土穩定性的影響

隨著高強和泵送混凝土工藝日益廣泛的應用，普通減水劑不僅減水率達不到要求，而且由于水灰比減小，澆筑時工作度要求增大。新拌混凝土的工作度損失加劇，不滿足較長距離運輸的要求。所以一般增大高效減水劑的摻量來彌補新拌混凝土的工作度損失。其機理是：新拌混凝土中水泥的硫酸鈣含量與形態影響液相中硫酸根的濃度，是其流變行為的控制因素之一。低水膠比混凝土由于溶解硫酸鹽產生S04 -2的水分少，而需要控制的C3A量又多，相對而言，有較多的C3A就地水化[3]。因為缺少硫酸根離子，高效減水劑分子上的磺酸根基團就會與C3A結合，使液相里的高效減水劑劑量下降，逐漸失去對水泥的分散作用，加速其工作度的損失。增大高效減水劑的摻量，使它在液相里的量增加，工作度損失率減小。

2、減水劑對硬化混凝土性能的影響

（1）減水劑對混凝土強度的影響

任何混凝土結構物主要都是用以承受荷載或抵抗各種作用力。所以，強度是混凝土最重要的力學性能。一定條件下，工程要求的混凝土其他性能往往都與混凝土強度存在著密切關系。由鮑羅米公式可知，水灰比對混凝土的強度起決定性作用。

減水劑摻入混凝土中，在保持新拌混凝土和易性相同的情況下可降低混凝土的水灰比，因而可提高混凝土的抗壓強度。一般減水劑的減水率愈大，混凝土抗壓強度愈高。減水劑使混凝土抗壓強度提高的原因，除了降低水灰比以外，還由于減水劑的分散作用使混凝土的勻質性和水泥的有效利用率提高[4]。

但是緩凝型普通減水劑(如木質素磺酸鹽、糖蜜等) 摻量過大則可能由于過度緩凝而降低混凝土的強度；引氣型減水劑若摻量過大，也會由于過度引氣而抵消其減水增強的作用，從而可能使混凝土強度增大很小或略有降低。高效減水劑在水泥用量及混凝土和易性不變的情況下，隨著減水劑摻量增大，混凝土強度逐漸增大并趨于穩定。但某些高效減水劑摻量過大時，會造成拌合物離析、泌水增大，因而可能使混凝土強度反而降低。因此無論從經濟上還是從技術上考慮，對于某種混凝土減水劑均有一合適摻量。

（2）減水劑對硬化混凝土耐久性的影響

混凝土耐久性是一項綜合性能，它主要包括抗滲、抗凍、抗侵蝕、抗碳化、堿一骨料反應抑制性等。本文僅討論減水劑對部分耐久性能的影響。

在混凝土結構設計中，不能只重視強度對結構的影響，而忽視環境對結構的作用，否則混凝土結構在未達到預定的使用年限，即出現鋼筋銹蝕、混凝土剝落劣化等破壞現象， 需要大量投資進行修復加固甚至拆除重建。提高混凝土耐久性，延長結構壽命，減少修復工量，對提高經濟效益具有重要意義。

1)減水劑對混凝土抗滲性的影響：混凝土抵抗流體(包括水、油、氣)介質滲透進入其內部的能力叫做混凝土抗滲性?？節B性是混凝土耐久性的重要指標，提高抗滲性是提高混凝土耐久性的有效途徑。

減水劑摻入到混凝土拌合物中，在和易性相同的情況下，可大幅度減少拌和用水量，因而減少了水化剩余水的蒸發和泌水留下的孔縫，提高了混凝土的密實性，降低了孔隙率。減水劑還可細化混凝土的孔直徑，改善混凝土的孔結構。若摻入具有一定引氣作用的減水劑，由于分散和引氣作用，提高了混凝土中孔的均勻性，特別是引入大量微小氣泡阻塞了連通毛細管的通道，變開放孔為封閉孔。因此，混凝土中摻入減水劑可顯著提高其抗滲性。

2)減水劑對混凝土抗凍性的影響：混凝土在反復凍融過程中破壞，是由于自由水凍結成冰時體積增大9%所形成的膨脹壓力，以及過冷水發生遷移產生的滲透壓力所致。而混凝土的抗凍性是指在水飽和狀態下，混凝土能經受多次凍融循環而不破壞，不嚴重降低強度的性能[5]。

混凝土中摻入一定量的具有一定引氣作用的減水劑，在新拌混凝土和易性相同的情況下，降低了水灰比并引入一定數量獨立微小氣泡， 能改善混凝土的孔結構，提高混凝土中孔的均勻性，減小氣泡間隔系數。因此混凝土中摻入具有一定引氣作用的減水劑，可提高混凝土的抗凍性。

三、結語

未來的高性能混凝土除具備良好的工作性，優異的力學性能和耐久性外，還應具備高耐磨性，超低收縮性，高韌性，高彈性，超低發熱性，超早強性非磁性等多種功能。隨著混凝土向高強化，高性能化發展，同時由于我國地理因素，氣候以及混凝土原材料來源的差異性，要求混凝土外加劑必須具備多種功能和性能。由此可見單一品種混凝土外加劑已不能適應混凝土技術的發展?；炷镣饧觿┍仨氉邚秃闲吐纷?，向多種功能，復合型方向發展。

參考文獻：

[1]李崇智,周文娟,王林.建筑材料[M].清華大學出版社,2009.(33)

[2]覃維祖.高效減水劑的作用與發展[J].混泥土,1994,135(5).(5-8)

[3]李崇智,馮乃謙,李永德等.高性能減水劑的研究現狀與展望[J].混泥土與水泥制品,2001,118(2).(3-6)

[4]中華人民共和國行業標準：《混泥土外加劑》（GB 8076－2008），人民交通出版社，2008

[5]中華人民共和國行業標準：《混泥土外加劑應用技術規范》（GB 50119－2003），人民交通出版社，2003