78 減水劑的特性及應用前景是什么？

近年來，隨著混凝土結構向著大跨度、高層次、施工趨于機械化的方向發展，這就要求混凝土必須具備高流動性、高強度性、高耐久性等特點。這也要求商品混凝土在高流態、低水灰比時具有低黏度和坍落度保持性，并與各種水泥都有很好的相容性，滿足混凝土長距離運輸、泵送施工要求。

一、減水劑的特性及應用前景

（一）高效減水劑的功能

高效減水劑又稱為塑化劑，是混凝土拌制過程中主要外加劑之一，其摻入量不大于水泥質量的５％，主要有以下四個方面作用：（1）提高混凝土的澆筑性，改善混凝土的工作性能；（2）在給定工作條件下，減少水灰比，提高混凝土的強度性和耐久性；（3）在保持混凝土澆筑性能和強度不變的情況下，減少水和水泥的用量，減少干縮，水泥水化熱等引起混凝土初始缺陷的因素；

高效減水劑對水泥有強烈的分散作用，能大大提高水泥拌合物的流動性和混凝土坍落度，同時大幅度減少用水量，顯著改善新拌混凝土的工作性能和混凝土各齡期的強度；（4） 促進了混凝土的高強、超高強，改善了混凝土的施工，實現了大體積的現代化高速文明施工。

（二）減水劑的分類

高效減水劑一般分為合成型單一組分和復合型組分兩大類，主要控制技術指標有：減水率、含氣量、凝結時間、保坍性能、泌水率比、抗壓強度比和相對耐久性指數等。其中，減水率為坍落度相同時，基準混凝土和摻外加劑混凝土單位用水量之差與基準混凝土單位用水量之比，是減水劑最重要的品質指標之一。

（三）使用高效減水劑的經濟性

在混凝土中摻入適量的減水劑，可在保持新拌混凝土和易性相同的情況下，顯著地降低水灰比；若基準混凝土的水灰比為0.5，混凝土中的水泥用量為360kg/ｍ³，摻入高效減水劑后，在相同坍落度的條件下，摻入減水率為20％，則水灰比可降至40％ （混凝土中的用水量可減少36kg/ｍ³以上）。由于摻入適量的減水劑，將對混凝土的強度、抗凍、抗滲等一系列物理力學性能產生良好的影響。摻減水劑后，新拌混凝土的減水率一般為6％～10％；若摻入具有較強分散能力的減水劑時，其減水率可達12％～25％。

（四）粉煤灰混凝土和減水劑

粉煤灰混凝土水化熱低、和易性好、致密性高，并能抵抗一定程度的化學侵蝕，已逐漸成為建筑工程中一種經常使用的混凝土，如與各類外加劑配合使用，更能提高其性能，并取得良好的技術性能和較高的經濟效益。

（五）減水劑的發展前景

有關專家預言：高性能混凝土對未來建筑業的影響是不可估量的，21世紀這種混凝土將在更多領域得到更大的發展。高性能混凝土的研究與應用在世界范圍才剛起步，當前我國也很重視其開發應用研究，但大部分都處于試驗室研究階段。

今后高效減水劑有利于磺酸基高效減水劑的發展，但未必是它們現在的形式。為了促進其更廣泛的應用，用共聚的方法使其繼續優化，在研究和開發方面已顯示出有希望的產品。預計今后一段時間內可能只有少部分的萘系產品被其他產品所替代。

隨著世界能源和資源保護要求的日益增長，大量高爐礦渣、粉煤灰等作為水泥復合材料，高效減水劑使超細礦物摻合料應用于配制高性能混凝土成為了可能，使資源得以綜合利用并極大地改善了混凝土性能，隨之產生了較高的經濟效益和社會效益。

二、實驗舉例

（一）高效減水劑對混凝土坍落度的實驗分析

在稱取各用料后，按先摻入法加入減水劑，拌合均勻，測定混凝土的坍落度。測定坍落度每隔30min一次，測3次。葛洲壩水泥與華新水泥的實驗記錄，A型減水劑1％～2％摻量混凝土坍落度見表１。

表１　Ａ型減水劑１％ ～２％摻量混凝土坍落度

從表１中可以看出，同類型號的減水劑在同種摻量之下，葛洲壩水泥在雙摻時的坍落度比華新水泥的大，由于設計坍落度為16～18cm，兩種普通硅酸鹽水泥在摻入高效減水劑后，坍落度都達到泵送要求。

混凝土坍損率的測定：對于減水劑與水泥之間的影響，還要考慮到環境溫度、濕度因素。混凝土溫度低時，萘系減水劑的減水率較小；混凝土溫度高時，其坍落度損失較快。由表１中各時段的坍落度，可計算出30min和60min的混凝土坍落度損失率，即坍損率：η=(T₀－T′) /T_０，其中，T′為30min和60min時測定的坍落度。因為是各時段的坍落度損失，所以才能反映減水劑的作用功效。新拌混凝土隨著時間的延長，坍落度越來越小。因為高效減水劑是按先摻法加入的，故初始的坍落度均可滿足泵送50～100ｍ高度的要求。但在30min之后，坍落度損失３～3.5cm；

在60min之后，坍落度損失4.5～7.5cm，其１ｈ后的坍落度損失大約40％以上，這不利于泵送和運輸。對長途運輸的商品混凝土而言，先摻法是不利的，由于坍落度隨時間下降，為了保持施工操作所需的和易性，采用混凝土減水劑的后摻工藝、分批添加減水劑（補償混凝土坍落度損失）或減水劑與緩凝劑復合使用都可以有效地控制混凝土的坍落度損失。

在保持流動性及水灰比不變的條件下，減少用水量的同時，相應減少了水泥用量，即節省了水泥。此外，減水劑的加入還可以減少混凝土拌合物泌水、離析等現象，延緩拌合物的凝結時間和降低水化放熱速度等效果。

在高摻量的情況下，也要控制設計坍落度在合理的范圍之內，Ａ型減水劑1.6％摻量混凝土坍落度見表２。

表２　Ａ型減水劑1.6％摻量混凝土坍落度

從控制坍落度來看，兩種混凝土在不同的摻量之下，初始坍落度有稍微的提高，華新水泥表現得比較明顯。30min時，其坍落度損失在1～３cm之間；60min時，其損失在3～９cm之間。

這是1h內的坍落度損失，1h后的坍落度則會更小，坍落度損失則會更大。而在摻入高效減水劑后，混凝土的泌水性、和易性、粘聚性及板結性能的變化，也是考慮影響商品混凝土的重要方面。由此可知，高效減水劑摻量過高，雖然能改善泵送混凝土的坍落度，但是會產生泌水、板結、離析、和易性差等方面的現象，這些方面的變化，都不利于商品混凝土的運輸、泵送和澆筑。在高層混凝土泵送澆筑中，會產生分層離析、裂縫等現象，嚴重影響混凝土的強度性和耐久性等物理力學性能。

（二）混凝土力學性能的分析

抗壓強度的測定分析，依照GT/T 50081—2002《普通混凝土力學性能實驗方法》。測定摻入高效減水劑普通硅酸鹽混凝土的強度，減水劑的型號為Ａ型，摻入量分別為1.2％和1.6％。各時段測得的強度見表３。

表３　各時段測得的強度

與無外加劑摻入下的普通硅酸鹽混凝土比較，可以知道，摻入了高效減水劑后，混凝土的強度在３ｄ時提高10％～15％，在7ｄ時可提高15％～25％，到28ｄ時，強度值可以比未加減水劑時提高30％～40％。這種強度的提高，可以顯著提高高性能混凝土的要求，但在28d之后，更長時間內的強度變化，還需進一步的研究。