减水剂与水泥适应性的探讨

减水剂与水泥适应性的探讨
[摘要]减水剂是研究表较早发展较迅速的一种外加剂，它可以减少水泥混
凝土拌和过程中的用水量，使之分布更趋于合理，从而提高混凝土的强度和密实性，延长混凝土构筑物的使用寿命和服务质量。

本文对混凝土减水剂与水泥的适
应性进行分析，明确相容性实验的主要方式，并且说明减水剂对水泥的扩散作用，有效增强水泥的强度，满足节能环保、绿色施工的要求。

[关键词]减水剂水泥适应性
前言
现在混凝土的性能指标和生产工艺已经得到了较大程度的改进。

因此，在发
展一部分特种水泥的同时，通过掺外加剂来改善混凝土性能的方法得到了大家的
认同和支持。

混凝土外加剂是指在混凝土拌合过程中或拌合之前掺入的、掺入量
不大于水泥重量的5%，并能按要求有效改变混凝土性能的材料。

一、减水剂的作用与效果
减水剂作为一种混凝土外加剂，在当前研究和使用比较广泛。

混凝土中加入
适量减水剂，在混凝土的搅拌过程中减水剂被吸附在水泥颗粒上，使水泥颗粒之
间产生同种电荷，进而相互排斥，从而形成了分散的水泥颗粒。

混凝土中的水泥
颗粒在加入减水剂的作用下分散开来，降低了混凝土中水泥絮凝物的形成，减少
了拌和水的用量。

在混凝土中随着自由水的不断增多，使得水泥浆的流动性不断
增大。

通过在混凝土中加入适量（0.2%～1.5%）减水剂，可以实现混凝土性能的
改变：①在混凝土中通过掺入适量的减水剂，在混凝土和易性保持不变的前提下，使相同条件下混凝土的用水量减少5%～25%，从而提高混凝土强度。

②在混凝土
水灰比相同的条件下，通过向混凝土中掺入适量的减水剂，使混凝土坍落度增加
10cm～20cm，满足了混凝土在大模板施工、升板施工中的作业要求。

③在混凝土
相同强度的条件下，通过向混凝土中掺入适量减水剂，可以使相同条件下混凝土
的用水量减少5%～20%。

④减水剂可以作为生产性能水泥的主要原料。

通过在混
凝土中掺入不同性能的减水剂，可生产出缓凝高强混凝土、高强混凝土以及超高
强混凝土等，利用减水剂生产性能混凝土操作简单、使用灵活且经济。

二、减水剂作用机理
减水剂是一种化学性质活泼的外加剂，一般是由亲水基团和憎水基团组成，
外加剂材料加入水溶液后，可以降低水的表面张力和界面张力，使水分子充分分
散处于相对自由的状态。

外加剂材料主要通过吸附—分散作用、润滑作用和湿润
作用来实现减水目标的，下面加以详细论述。

1吸附-分散作用
水泥浆体在未掺加减水剂前多成絮凝或胶凝状态，浆体中包含10%～30%的拌
合水，这些结合水基团占据着大量空间，不能参与自由流动和润滑作用。

减水剂
的亲水基团向水溶液运动，憎水基团吸附在水泥颗粒表面，逐渐构成单分子或多
分子吸附薄膜，随着时间的推移，内部水分子积聚越来越多，外部混凝土颗粒表
面均带有同种电荷，在电荷斥力作用下，水泥絮凝胶凝结构分散解体，释放出内
部自由水，参与流动，从而提高拌合物的流动性及和易性，减少拌合用水量。

2润滑作用
减水剂电离后吸附在水泥颗粒表面，并按一定规律排列，其亲水端一般都带
有负电而且极性很强，很容易与水中的氢键作用，在水泥颗粒的表面形成了一层
相对稳定水分子薄膜，这层水膜具有很好的润滑作用阻止了水泥颗粒间的直接作用。

另一方面，减水剂的掺入过程中一般都伴随着一定量的微细气泡，气泡与气泡，气泡与水泥颗粒间也因同种电性而相斥，也避免水泥颗粒的接触和相互作用，一定程度上增加了水泥颗粒间的滑动能力。

3湿润作用
掺加减水剂后，由于整个反应体系的表面张力和界面张力都有所降低，再加
上水泥混凝土颗粒均匀分散的排列，从而水泥颗粒更容易被湿润。

另一方面，由
于水泥颗粒和水分子分布的合理是颗粒间毛细管的渗透作用加强，加快了水化速度。

三、减水剂与水泥适应性
1减水剂在水泥漿的具体作用
由于在水泥浆中掺入适量的减水剂，能够增强水泥颗粒表面的吸附能力，影
响水泥水化反应，促使水泥呈现出晶体生长的状态，保证整个网络结构更加的紧密，提高水泥的强度和密实度。

无论是普通减水剂还是高效减水剂，掺入到水泥
中都能够使水泥的颗粒分散，改变砼的和易性，维持水泥塌落度不变，减少8%-25%左右的用水量，增强混凝土早期强度，提高砼的密实性。

加入减水剂之后还
可以维持水灰比不变，增大塌落度100-200mm，保证泵送混凝土的密实性符合施
工要求。

2减水剂对水泥水化产生的影响
通过减水剂能够增加水泥的颗粒表面积，促使表面的矿物成分快速地与水进
行水化或水解反应，形成新的水化物，释放大量的热。

从水泥的运输到浇筑完毕
称之为水泥的早期水化反应，当水与高吸湿性水泥粒子接触时，由于水泥中各相
完全或选择性的溶解，Na+、K+、Ca2+、SO2-4、OH-进入溶液，表面水解很快形
成一簿层无定形或胶体产物，在最初溶解之后，液相中的均匀成核过程或固液界
面的非均匀成核过程生成水化物。

随着成核过程，水化产物的生长受到溶液浓度、反应处水和离子的可得量、反应过程的活化能以及晶体生长的定向要求所控制，
在第一阶段后期，水泥粒子完全被一层水化产物所复盖，这层保护层阻碍反应物
在反应界面向内和向外扩散，极大地降低了反应速度，这一阶段从与水接触开始
持续约15分钟。

由于减水剂属于表面活性剂的一种，所以可以吸附在水泥颗粒
的表面，使颗粒带电，这样也会导致相同电荷的颗粒相互排斥，促进颗粒的快速
分散，在水中释放更多颗粒游离，实现减水的功能，满足施工设计的要求。

3减水剂对水泥产生的影响
首先萘系高效减水剂在合成时，对水泥会产生明显的影响，当减水剂合成时，磺化越完全，则磺酸基磺化物的萘环越多，所以减水剂的分散作用也越高。

萘系
高效减水剂核体数会对水泥产生影响，萘系减水剂核体数也称之为聚合度，聚合
度的高低也会直接影响水泥的分散效果，萘系减水剂的状态也会影响水泥的塑化
效果。

水泥中C3 S/ C2 S 和C3A/ C4AF 比值较高时，吸附较多的萘系高效减水剂， 1 - 3 、1 - 2 吸附较多的外加剂，表明C3A 比C4AF 吸附了较多的萘系
高效减水剂[4]。

四、改善减水剂与水泥适应性的具体措施
混凝土自身的性能不仅与减水剂和水泥的性能有关系，而且还与两者之间的
适应性有明显的关系，所以必须要选择恰当的水泥品种。

在配制高性能混凝土时，必须要选择少量水的水泥或者形成钙矾石比较少的水泥，而且还应该选择合适的
减水剂，根据整个工程设计的施工要求，对混凝土的整体性能进行判定。

提高混
凝土的强度等级、耐久性能、冻融性等特点。

结论：
通过本文对减水剂与水泥适应性的关系进行分析，明确减水剂对水泥浆产生
的影响，并且详细介绍了减水剂与水泥适应性实验的具体步骤和关键，有效增强
混凝土减水剂的使用效果，保证混凝土的质量。

参考文献：
[1]申爱琴，张登良.水泥与水泥混凝土[M].北京：人民交通出版社，2004.4
[2]张恂，顾丽瑛，张洪涛.国内聚羧酸系高性能减水剂的合成及研究状况
[A].胶体与聚合物，2007.6
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[4]王文正，赵振华，冯正义.基于“硫碱平衡”调整减水剂与水泥的适应性
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[5]唐晓博，孙振平，刘毅.三乙醇胺助磨剂对水泥与聚羧酸系减水剂适应性
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