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混凝土外加剂—减水剂技术的发展摘要本文指出21世纪初我国已迎来减水剂技术发展的第二次高潮。21世纪最初这四年,我国混凝土外加剂专业水平又有一个新的飞跃发展。化学合成的高效减水剂迅速多品种化,胺基磺酸盐、轻基磺酸(醛酮缩合物)等产品占据市场一定份额,形成和蔡基、蜜胺基高效减水剂齐头并进的局面。以聚梭酸基和多种官能团接枝共聚物为代表的第三代高效减水剂关键字减水剂、混凝土、外加剂、技术的发展、减水剂功能、减水剂的发展前景正文减水剂——是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。减水剂的种类普通减水剂（water-reducingadmixture）在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。常用的减水剂是阴离子表面活性剂。高效减水剂（super-plasticizer）在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。缓凝减水剂（setretardingandwater-reducingadmixture）兼有缓凝和减水功能的外加剂。早强减水剂（hardeningacceleratingandwaterreducingadmixture）兼有早强和减水功能的外加剂。引气减水剂（airentrainingandwaterreducingadmixture）兼有引气和减水功能的外加剂。减水剂的发展史国际上自上世纪30年代开始使用混凝土外加剂。我国自上世纪50年代开始研制和少量使用混凝土外加剂；70年代外加剂行业开始兴起；在1982年和1986年分别成立中国混凝土外加剂学会和中国混凝土外加剂协会后，科研队伍不断发展壮大，生产企业不断增加，新产品不断研制开发，应用领域不断拓展扩大。经过近30年的努力，我国的外加剂行业已经得到长足的发展，合成技术稳定发展，萘系高效减水剂为主，新品种合成高效减水剂快速发展。合成高效减水剂是混凝土外加剂中最为重要的一类产品，可以单独使用，也可以与其他产品复配使用。到2005年底，全国共有合成高效减水剂企业200家，其中规模化企业近80家，年产高效减水剂111万吨，年销售收入约51亿，位居世界第一。其中，萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂占到全部合成高效减水剂产量的80%左右。我国萘系高效减水剂生产工艺成熟稳定，产品已经接近国外的水平，但是半数以上的企业规模太小。性能更好的高浓高效减水剂（Na2SO4的含量小于5%）的用量还不到5％。近5年来，我国合成高效减水剂产品多样化，是目前高效减水剂技术发展的特色之一。从原来较为单一的萘系产品向氨基磺酸盐、新型三聚氰胺、脂肪族、聚羧酸盐等多品种共同发展。新型高效减水剂生产工艺比萘系简单，投资比萘系少，在性能上又具有明显的特点，具有较好的技术经济效益，可与国外产品质量相比。聚羧酸盐高效减水剂研究和生产也是我国高效减水剂发展的一个亮点。国内目前有自主知识产权的生产企业包括上海建筑科学研究院外加剂厂、江苏省建筑科学研究院、中国建筑科学研究院等。总体看来，我国复合外加剂——减水剂的配制技术和生产技术都在不断完善和提高过程中。减水剂的作用机理当聚羧酸系减水剂掺入新拌混凝土后，减水剂所带的极性阴离子活性基团如—SO3-、—COO-等通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附在强极性的水泥颗粒表面，从而使水泥颗粒带电，根据同性电荷相斥原理，阻止了相邻水泥颗粒的相互接近，增大了水泥与水的接触面积，使水泥充分水化，并且在水泥颗粒扩散的过程中，释放出凝聚体所包含的游离水，改善了和易性，减少了拌水量。同时结构中具有亲水性的聚醚侧链，伸展于水溶液中，从而在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。因此，对水泥颗粒产生静电作用力和空间位阻斥力的聚羧酸系高效减水剂，在用量较小的情况下，便对水泥颗粒有显著的分散作用，同时聚合物的亲水聚醚侧链在水泥矿物水化产物中仍可以伸展开，这样聚羧酸类减水剂受到水泥的水化反应影响小，可长时间地保持分散效果，使坍落度损失减小。减水剂的功能混凝土外加剂的特点是掺量少、作用大，所以有人将其比作食品中的调味素，也有人称其能起四两拨千斤的作用。自20世纪30年代被发现以来，混凝土外加剂不断得到发展和应用，已成为混凝土配比中不可缺少的第五组分，其产品的优劣，能影响到我国每年数千亿元基础设施混凝土工程质量的好坏、耐久性和使用寿命，影响到国家经济建设、基础设施建设的技术经济效益和社会效益。混凝土外加剂的重要作用主要体现在以下几点：1、改善混凝土或砂浆拌合物施工时的和易性；改善拌合物的泌水性；改善混凝土的泵送性；2、提高混凝土或砂浆的强度及其他物理力学性能；节约水泥；加速混凝土或砂浆的早期强度发展；3、调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度；降低水泥水化初期水化热或延缓水化放热；4、提高混凝土或砂浆耐各种侵蚀性盐类的腐蚀性；减弱碱—集料反应；改善混凝土或砂浆的毛细孔结构；提高钢筋的抗腐蚀能力；调节混凝土或砂浆的含气量。5.改善了混凝土性能，促进了混凝土施工技术革命。6.节约资源，保护环境。混凝土外加剂在混凝土中的使用，促进了工业副产品（如磨细矿渣、粉煤灰及硅灰等）的应用，还能减少混凝土中水泥的用量，一般可以节约水泥10%～15%左右，这就意味着一个工程可以节约成千上万吨的水泥，在节约资源，减少熟料烧成带来的环境污染方面有着重要的作用。在环境保护日渐重要的今天，混凝土外加剂在混凝土生产中的环保作用更加显现。普通减水剂（木质素磺酸盐减水剂）生产使用的原料就是造纸废液，每生产1吨木质素磺酸盐减水剂可以消纳浓度为40%的废液、2.5吨造纸废液。广东甘化厂、吉林石砚化工厂等一批企业利用当地造纸废液生产具有缓凝作用的普通减水剂，避免了废液直接排入江河中造成环境污染，在取得良好经济效益的同时，为保护环境做出了突出的贡献。外加剂在商品混凝土中使用，在改善和提高混凝土各种物理性能、延长建筑工程的使用寿命的同时，还减少了混凝土现场搅拌时产生的粉尘污染和施工噪音，改善了现场施工环境。水泥减水剂是用于水泥混凝土拌制的一种添加材料，既可以减少混凝土拌制时的用水量，提高混凝土的强度，又可以使混凝土保持较好的流动性。废旧塑料制水泥减水剂技术利用的原材料是废旧聚苯乙烯泡沫塑料，经过化学预处理后，加进有机溶剂和填料，制造出高效水泥减水剂。使用废旧塑料生产出的水泥减水剂，在添加到水泥混凝土中后，经过质量检验部门检测，混凝土的各项技术指标达到和部分超过国标一等品水平，综合性能优于目前国内市场上销售的密胺型高档减水剂减水剂的发展前景混凝土外加剂的绿色化生产技术还需加强。与其他建筑材料一样，混凝土外加剂的绿色化生产越来越被重视。外加剂生产企业也明显感到环保压力，注意到生产区与居民区的隔离和生产压力容器的安全问题。在外加剂绿色化生产技术方面，开展了多种途径综合利用废渣等方面的研究和应用。生产企业十分注意减少生产过程中废气的排放，利用循环水等。今后还应加强对外加剂各种原料、成品环保性能的评价，一些复合外加剂厂应加装除尘设备，收集生产车间的粉尘，改善生产条件，保障工人安全。2005年全国草浆、苇浆及竹浆生产的普通减水剂产量在4万吨左右，作为复合外加剂的原料得到大量应用，但是其性能与木质素含量较高的松木造纸废液中制取的木钙减水剂有很大不同，今后尚须加强应用技术的研究。参考文献：1.李红侠;新型改性氨基磺酸盐高效减水剂的试验研究[D];西安建筑科技大学;2006年2.何廷树,詹美洲,宋学锋;从混凝土减水剂作用机理看高效减水剂的合成与复合方法[J];混凝土;2002年11期3.李永德,陈荣军,李祟智;高性能减水剂的研究现状与发展方向[J];混凝土;2002年09期4.王子明,吴霖秀;脂肪族磺酸盐高效减水剂性能与应用研究[J];建筑技术;2004年01期