高效减水剂的减水机理研究
新型SAF减水剂及其作用机理研究
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新型 Ｓ ＡＦ减 水 剂 及 其 作 用机 理 研 究
王 天 印
洛阳黄河同力水泥有限责任公 司（７ ６０ ４ １０ ）
摘 要 ： 过 红 外 光 谱 测 定试 验 、ｅａ电位 测 定 试验 、 水 率 试 验 和 强度 测 定 试 验 ， 究 了 实验 室 合 成 的 Ｚ 型 通 ｚｔ 减 研 Ｙ
由 于水 泥 的水 化 过 程 巾 具 有 双 电 层 和 电动 电位 的存 在 ，
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混凝土中高效减水剂的作用机理及其应用
混凝土中高效减水剂的作用机理及其应用一、引言混凝土是一种重要的建筑材料，其广泛应用于各种建筑工程中。
混凝土强度对建筑物的结构稳定性和使用寿命有着至关重要的影响。
现在，为了提高混凝土的强度和耐久性，人们引入了高效减水剂。
本文将从以下三个方面详细介绍高效减水剂的作用机理和应用：1. 高效减水剂的定义和分类2. 高效减水剂的作用机理3. 高效减水剂的应用二、高效减水剂的定义和分类高效减水剂是一种化学添加剂，它可以在混凝土中起到减少水泥用量、提高混凝土流动性、改善混凝土加工性能等作用。
通常情况下，高效减水剂可以分为四类：1. 磺酸盐高效减水剂2. 羟基磷酸盐高效减水剂3. 聚羧酸高效减水剂4. 脂肪醇聚氧乙烯醚高效减水剂其中，磺酸盐高效减水剂是应用最广泛的一种，因其性能稳定、使用方便、价格低廉而备受青睐。
本文重点介绍磺酸盐高效减水剂的作用机理和应用。
三、高效减水剂的作用机理高效减水剂的主要作用机理是通过改变混凝土的物理和化学性质来实现减水作用。
具体来说，高效减水剂可以通过以下三种途径来实现减水作用：1. 化学吸附作用高效减水剂中的磺酸盐分子具有亲水性，可以与水泥颗粒表面的游离钙离子和水分子发生化学吸附作用，从而减少水泥颗粒间的摩擦力和黏着力，提高混凝土的流动性，实现减水作用。
2. 物理排斥作用高效减水剂中的磺酸盐分子具有亲水性和疏水性，可以通过物理排斥作用来实现减水作用。
具体来说，高效减水剂中的磺酸盐分子会与水泥颗粒表面的游离钙离子和水分子竞争吸附，从而使水泥颗粒间的距离增大，降低混凝土的粘稠度，提高混凝土的流动性，实现减水作用。
3. 化学反应作用高效减水剂中的磺酸盐分子可以与水泥颗粒表面的游离钙离子和水分子发生化学反应作用，形成水化产物，从而提高混凝土的早期强度和抗裂性能。
四、高效减水剂的应用高效减水剂是一种常用的混凝土添加剂，其应用可以提高混凝土的强度和耐久性，同时也可以降低混凝土的成本。
以下是高效减水剂的应用注意事项：1. 高效减水剂的使用量应根据混凝土材料、工艺和要求进行选择和调整，以达到最佳效果。
简述减水剂的作用机理
简述减水剂的作用机理
减水剂是一种常用于混凝土和水泥制品中的化学添加剂。
其作用机理主要体现在以下几个方面：
1. 分散作用：减水剂能够分散水泥颗粒之间的静电斥力，使其更好地分散在水中。
这样可以降低水泥颗粒的表面能，提高水泥的浸润性，从而促进水泥与其他材料的均匀混合。
2. 减少黏聚力：减水剂通过降低水泥颗粒之间的黏聚力，使混凝土的流动性增加。
这样一来，混凝土的可塑性更好，易于施工，减少振捣力度，提高施工效率。
3. 减少水泥用量：减水剂可以有效降低混凝土中的水胶比，从而减少水泥的用量。
在保持混凝土强度的同时，减水剂能够提高混凝土的工作性能，节约原材料的使用。
4. 控制凝结时间：减水剂能够延迟水泥的凝结时间，使得混凝土能够在较长的时间内保持流动性。
这对于大体积混凝土、远程运输和复杂施工环境非常重要。
5. 提高混凝土强度：减水剂中的化学成分能够与水泥中的胶凝物质发生反应，生成更加致密的水化产物，从而提高混凝土的强度和耐久
性。
总之，减水剂通过改善混凝土的流动性、降低黏聚力、减少水泥用量、控制凝结时间和提高混凝土强度等方面的作用，优化了混凝土的性能，提高了施工效率，并且节约了原材料的使用。
减水剂作用机理及几种常用减水剂
减水剂的作用机理及几种常见减水剂1、作用机理分散作用水泥加水拌合后由于水泥颗粒分子引力的作用使水泥浆形成絮凝结构,使10%~30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。
当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。
润滑作用减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。
空间位阻作用减水剂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。
接枝共聚支链的缓释作用新型的减水剂如聚羧酸减水剂在制备的过程中，在减水剂的分子上接枝上一些支链，该支链不仅可提供空间位阻效应，而且，在水泥水化的高碱度环境中，该支链还可慢慢被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可提高水泥粒子的分散效果，并控制坍落度损失。
2、减水剂的功能使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，从而提高水泥基材料的致密性和硬度，增大其流动性。
减水剂的种类有木质素磺酸盐、萘系减水剂、密胺系减水剂、聚羧酸盐减水剂、干酪素减水剂、氨基磺酸盐减水剂、丙烯酸系减水剂等。
3、几种市场上用量较大的减水剂木质素磺酸盐：它属于普通的减水剂，它的原料是木质素，一般从针叶树材中提取，木质素是由对亘香醇、松柏醇、芥子醇这三种木质素单体聚合而成的，用于砂浆中可改进施工性、流动性，提高强度，减水率在5％－10％。
混凝土高效减水剂的性能与作用机理
司 ； 来酸酐 一 马 甲基丙 烯酸一 乙烯 磺酸 一 烯 酰胺 一 丙 基 磺 酸 钠 苯 ． 马 丙 烯
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收 祷 日期 ：０ １ １ １ ２ ０ １ ｏ 作 者 简 舟 ： 晓 琳 （９ ８一） 女 。 西蒲 城 人 。 士在 读 ， 要 从 事 功 能 高 丹 子 研 究 。 钱 １７ ． 陕 硬 主
目前 ． 界各 国都非 常重 视开 展 混凝 土 外 加 剂 世
的研 究和 应 用， 外加 剂 已经 成为 混凝 土 除 水 泥 、 、 砂 石和 水之 外 的第 ５种必 不可 少的组 分… 。 混凝 土外 加剂 中使 用最 广泛 的 是减 水 剂 ， 由于 施工 技术 的发展 ， 效减 水 剂的 使 用更 加 普 遍。 采 高 用 高效减 水剂 的 目的在 于提 高混 凝土 的强 度 ， 善 改 其工 作性 、 泌水性 、 冻性 、 渗性 和 耐 蚀 性 等， 抗 抗 但 坍 落度 损失 问题 比较严重 ． 如何控 制 坍落 度 损失 是 推 广应用 高 效 减 水剂 和 开 发 混 凝 土 新 技 术 必 须解 决 的问题 。 本文 对 目前 国内 减 水 剂 的 主要 品 种 及 作者 所合 成产 品 的吸 附量 、 活性物 含 量 、 面 张 力 、 表 ℃电位进行 了 测定 ， 从微 观 角 度研 究 了各 种 减 水 剂 的 作 用 机理 ， 析 了坍 落度 损 失 产 生 的原 因 ． 分 为解 决这 一 问题 以 及 研制 开 发新 产 品奠 定 了一 定 的 理
减水剂的作用及减水原理
减水剂的作用及减水原理减水剂是一种可以减少混凝土、水泥砂浆和其他建筑材料中水分含量的化学添加剂。
它可以改善材料的可流动性和流动性，提高施工效率，并减少水泥和水的用量。
减水剂在现代建筑材料中被广泛应用，对于提高建筑材料的性能和质量具有重要作用。
减水剂通过两种方式发挥作用：化学作用和物理作用。
在化学作用中，减水剂会与水泥砂浆中的水发生化学反应，从而改变水泥砂浆中颗粒的表面电荷和分散状态。
这些化学反应可以帮助水泥颗粒更加均匀地分散在水中，形成稳定的胶体，从而减少砂浆的黏度并提高流动性。
物理作用中，减水剂会改变水泥砂浆的离子浓度，从而减少颗粒间的相互作用力，使砂浆的黏度降低，提高流动性。
减水剂的主要作用有几个方面：1.增加流动性：减水剂能够降低水泥砂浆的黏度，并提高材料的流动性。
通过添加减水剂，水泥砂浆可以更容易地流动到需要润湿和填充的区域，从而提高施工效率。
2.提高强度：减水剂的添加可以提供更加均匀的颗粒分散状态，从而提高水泥砂浆的力学性能。
减水剂还可以改善材料的抗裂性能，增加抗拉强度和抗压强度，提高混凝土的整体性能。
3.改善耐久性：减水剂还可以降低水泥砂浆中的孔隙率，并改善其抗渗透性和耐久性。
通过减少砂浆中的水分含量，减水剂还可以降低冻融和干缩引起的损伤，提高砂浆的耐久性。
4.调节凝结时间：减水剂可以改变水泥砂浆的凝结时间，使其满足施工的需要。
对于需要延长凝结时间的工程，可以添加减水剂延缓凝结过程；对于需要加快凝结时间的工程，可以添加减水剂加速凝结过程。
减水剂的作用原理主要有两个方面：1.离子吸附：减水剂中的活性物质可以吸附在水泥颗粒表面，形成一层吸附膜。
这层吸附膜可以降低水泥颗粒之间的相互吸附力，减少颗粒间的胶凝作用。
同时，吸附膜的存在可以阻断颗粒间的离子迁移，从而减少了粒间碰撞和胶凝作用的能力，降低了砂浆的黏性。
2.分散作用：减水剂中的活性物质还可以与砂浆中的水发生化学反应，形成胶凝物种。
这些胶凝物种可以影响水泥颗粒的表面电荷，改变颗粒的分散状态和互作用力。
减水剂及其作用机理
减水剂及其作用机理减水剂是一种可以减少混凝土水泥用量、改善混凝土工作性能的化学添加剂。
它可以显著降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性，减少混凝土的粘结剂消耗，同时保证混凝土的强度和耐久性。
减水剂通常是一种高分子有机化合物，主要通过表面活性剂的作用原理实现其减水效果。
减水剂主要有六种作用机理，包括分散、包覆、增粘、吸附、溶解和减张。
首先，减水剂通过分散机理改善水泥颗粒的稳定性。
混凝土中的水泥颗粒在水中会发生聚集，从而引起流动性下降，加入减水剂后，减水剂中的表面活性剂分子可以与水泥颗粒表面发生作用，使水泥颗粒带电，相互之间的静电排斥力增强，从而分散水泥颗粒，改善混凝土的流动性。
其次，减水剂还可以通过包覆作用机理来降低水泥颗粒的摩擦阻力。
减水剂中的表面活性剂在混凝土中形成膜状结构，可以包覆住水泥颗粒，降低颗粒间的摩擦力，使水泥颗粒之间更容易滑动，从而提高混凝土的流动性。
第三，减水剂还可以通过增粘作用机理来提高混凝土的流动性。
减水剂中的聚合物可以通过吸附和包覆水泥颗粒的方式，在混凝土中形成高分子链状结构，从而增加混凝土的黏性，改善流动性。
同时，这种增粘作用还可以提高混凝土的抗裂性和抗渗性。
第四，减水剂还可以通过吸附作用机理来降低水泥颗粒的表面能。
减水剂中的表面活性剂可以在水泥颗粒表面形成吸附膜，降低水泥颗粒的表面张力，使混凝土内部的气泡更容易从水泥颗粒表面脱离，从而改善混凝土的抗气泡性能。
第五，减水剂还可以通过溶解作用机理来提高混凝土的流动性。
减水剂中的聚合物可以与水泥中的Ca2+、Mg2+等离子结合形成络合物，改变水泥颗粒和硬水颗粒间相互吸引力，降低硬水对混凝土的吸附和凝结作用，从而提高混凝土的流动性。
最后，减水剂还可以通过减张作用机理降低混凝土的收缩变形。
减水剂中的高分子聚合物可以填充混凝土中的细孔和间隙，减少混凝土收缩变形引起的开裂现象，提高混凝土的抗收缩性能。
总之，减水剂的作用机理主要包括分散、包覆、增粘、吸附、溶解和减张。
聚丙烯酸系高效减水剂的作用机理及研究进展
聚 合后 功 能化 法 ， 方 法 是利 用 现有 的 聚合 物 该
剂， 减水率 高达 ３％ ， ９ ｉ ２ ｉ 本无 坍 ０ 且 ０ｒｎ一１０ｒｎ基 ａ ａ 落度损 失 ， 产品稳 定性差 ， 但 影响 了该类 减水 剂的工 业 生产 及实 际使用 。聚丙烯 酸高效 减 水剂除 具有高 效减 水 、 混凝土 孔结构 和密实 程度 等作用 外 ， 改善 还
成本 低 。Ｓ ａｌ … 利用 这 一原 理 合 成 了新 型 聚丙 ｈｎ 等 烯酸 减水剂 ， 通过 这 种减 水 剂 得 到 的新 拌混 凝 土具
进 行改性 ， 以减少坍 落度损失 ； 国相继 开发 出了三 德
聚氰胺 系高效 减水 剂 ， 尽管 此 类 减水 剂 具 有很 多优 点， 因其成本 价格高 ， 而且 只能 以低 浓度 的液体形 式
同酸碱性 条件 下会 使得 水 泥 颗粒 团聚 絮凝 沉 淀 ， 影
响 流动性 。
丙烯 酸 聚合 得 到 了一 种 高 性 能 减 水 剂 。Ｍ Ｋｎｓ— ｉｏｈ
醇 甲基丙烯 酸酯 、 链 甲 氧基 甲基丙 烯 酸 酯 及 甲基 长
第二 ， 聚物分 子量 的影 响 ： 聚物 分 子量 越 大 、 高 高 吸
附层 越厚 ， 分散稳 定性 越好 。但是 高聚物 分子太 大 、 太 小均会 导致 水泥分散 安定性 变 化及混凝 土坍损 值 变 化 。第 三 ， 散介 质 的影 响 ： 不 同分 散介 质 ， 分 在 不
１３ 可 聚合单体 直 接共聚 ．
聚物 分子结 构 ： 用 特定 原 料 和工 艺 获 得 的高 聚 物 利
分子 支链 吸附在 颗粒表 面 ， 一端 延伸至 溶剂 中 ， 另 形
成一 定空 间势 垒 ， 即空 间位 阻 ， 阻碍 颗 粒 吸附 团 聚 。
萘系高效减水剂的减水原理及说明
萘系高效减水剂的减水原理及说明萘系高效减水剂，学名萘磺酸盐甲醛缩合物，是经化工合成的非引气型高效减水剂，对水泥粒子有很强的分散作用，对配制大流态砼有有很好的使用效果，对具有早强、高强要求的现浇砼和予制构件效果明显，可全面提高和改善砼的各种性能，广泛用于公路、桥梁、大坝、港口码头、隧道、电力、水利及工民建工程、蒸养及自然养护予制构件等。
一、主要技术指标（低浓度萘系高效减水剂）：1、外观：粉剂棕黄色粉末，液体棕褐色粘稠液。
2、固体含量：粉剂≥94%，液体≥40%3、净浆流动度≥230mm。
4、硫酸钠含量≤10。
5、氯离子含量≤0.5%。
二、性能特点：1、在砼强度和坍落度基本相同时，可减少水泥用量10-25%。
2、在水灰比不变时，使混凝土初始坍落度提高10cm以上，减水率可达15-25%。
3、对砼有显著的早强、增强效果，其强度提高幅度为20-60%。
4、改善混凝土的和易性，全面提高砼的物理力学性能。
5、对各种水泥适应性好，与其它各类型的混凝土外加剂配伍良好。
6、特别适用于在以下混凝土工程中使用：流态混凝土、塑化混凝土、蒸养混凝土、抗渗混凝土、防水混凝土、自然养护预制构件混凝土、钢筋及预应力钢筋混凝土、高强度超高强度混凝土。
三、掺量范围：粉剂：0.75-1.5%; 液体:1.5-2.5% 。
四、注意事项：1、采用多孔骨料时宜先加水搅拌，再加减水剂。
2、当坍落度较大时，应注意振捣时间不易过长，以防止泌水和分层。
萘系高效减水剂根据其产品中Na2SO4含量的高低，可分为高浓型产品（Na2SO4含量<3%）、中浓型产品（Na2SO4含量3%～10%）和低浓型产品（Na2SO4含量>10%）。
目前大多数萘系高效减水剂合成厂都具备将Na2SO4含量控制在3%以下的能力，有些先进企业甚至可将其控制在0.4%以下。
萘系减水剂是我国目前生产量最大，使用最广的高效减水剂（占减水剂用量的70%以上），其特点是减水率较高（15%～25%），不引气，对凝结时间影响小，与水泥适应性相对较好，能与其他各种外加剂复合使用，价格也相对便宜。
减水剂的作用机理
减水剂的作用机理减水剂的作用机理高效减水剂有效地减少了混凝土的的塌落度损失，改善混凝土的工作度，提高流动性，在高性能混凝土中发挥重要的作用，只是至今为止仍旧没有一个完美的理论来解释高效减水剂的作用机理，但有几个理论为大家普遍认同。
静电斥力理论水泥水化后，由于离子间的范德华力作用以及水泥水化矿物、水泥主要矿物在水化过程中带不同电荷而产生凝聚，导致了混凝土产生絮凝结构。
高效减水剂大多属阴离子型表面活性剂，掺入到混凝土中后，减水剂中的负离子-SO—、-COO—就会在水泥粒子的正电荷C a2+矿的作用下而吸附于水泥粒子上，形成扩散双电层(Zel。
a电位)的离子分布，在表面形成扩散双电层的离子分布，使水泥粒子在静电斥力作用下分散，把水泥水化过程中形成的空间网架结构中的束缚水释放出来，使混凝土流动化。
Zeta电位的绝对值越大，减水效果就越好。
随着水泥的进一步水化，电性被中和，静电斥力随之降低，范德华力的作用变成主导，对于萘系、三聚氰胺系高效减水剂的混凝土，水泥浆又开始凝聚，塌落度经时损失比较大，所以掺入这两类减水剂的混凝土所形成的分散是不稳定的。
而对于氨基磺酸、多羧酸系高效减水剂，由于其与水泥的吸附模型不同，粒子间吸附层的作用力不同于前两类，其发挥分散作用的主导因素不是Zeta电位，而是一种稳定的分散。
立体位阻效应高效减水剂的极性亲水基团定向吸附于水泥颗粒表面，多以氢键形式与水分子缔合，再加上水分子之问的氢键缔合，构成了水泥微粒表面的一层稳定的水膜，阻止水泥颗粒问的直接接触，增加了水泥颗粒间的滑动能力，起到润滑作用，从而进一步提高浆体的流动性。
水泥浆巾的微小气泡，同样对减水剂分的定向吸附极性基团所包裹，使气泡与气泡及气泡与水泥颗粒问也因同电性相斥而类似在水泥微粒间加入许多微珠，亦起到润滑作用，提高流动性。
与水泥的适应性问题按照混凝土外加剂应用技术规范，将经检验符合有关标准的某种外加剂，掺加到按规定可以使用该品种外加剂的水泥所配制的混凝土(或砂浆)中，若能够产生应有的效果，就认为该水泥与这种外加剂是适应的；相反，如果不能产生应有的效果，则该水泥与这种外加剂之间存在不适应性。
氨基磺酸系高效减水剂的化学结构、作用机理、功能与应用技术以及其在实际工程中的应用效果
氨基磺酸盐系减水剂简述姓名：学号：班级：指导教师：摘要：综合简述氨基磺酸系高效减水剂的化学结构、作用机理、功能与应用技术以及其在实际工程中的应用效果。
正文：1、氨基磺酸系高效减水剂的化学结构：氨基磺酸系高效减水剂（氨基芳基磺酸盐一苯酚一甲醛缩合物, 简称ASPF）是一种非引气型树脂型高效减水剂, 属低碱型混凝土外加剂浏。
氨基磺酸系高效减水剂具有对水泥粒子的高度分散性, 减水率可高达混凝土的耐久性好, 并且有控制坍落度损失的功能成本不高,且生产工艺简单。
因此, 是国内外当前最有发展前途的高效减水剂。
氨基磺酸系减水剂一般山带磺酸基和氨基的单体, 如氨基磺酸、对氨基苯磺酸、4-氨基蔡-1-磺酸等化合物或其盐。
与三聚氰胺、尿素、苯酚、水杨酸、苯磺酸、苯甲酸等一类的单体, 其结构式上分别带有氨基、轻基、梭基、磺酸基等活性基团, 通过滴加甲醛, 在含水条件下温热或加热缩合而成。
其结构式为：2、氨基磺酸系高效减水剂的作用机理：由于水泥粒子在水化初期时其表面带有正电荷（Ca2+）, 减水剂分子中的负离子就会吸附于水泥粒子上, 形成吸附双电层(ζ电位), 使水泥粒子相互排斥,防止了凝聚的产生。
ζ电位绝对值越大, 减水效果越好, 这就是静电斥力理论。
根据DLVO理论, 当水泥粒子因吸附减水剂而在其表面形成双电层后,相互接近的水泥颗粒会同时受到粒子间的静电斥力和范德华引力的作用。
随着ζ电位绝对值的增大, 粒子间逐渐以斥力为主,从而防止了粒子间的凝聚。
与此同时, 静电斥力还可以把水泥颗粒内部包裹的水释放出来, 使体系处于良好而稳定的分散状态。
科学研究水泥水化的过程发现, 随着水化的进行, 吸附在水泥颗粒表面的高效减水剂的量减少,ζ电位绝对值随之降低, 体系不稳定, 从而发生了凝聚。
在混凝土中加入高效减水剂会使混凝土的强度显著提高。
一是因为高效减水齐的减水率大, 可以明显降低混凝土的水灰比, 所以能大幅度提高混凝土强度。
减水剂的作用机理
减水剂的作用机理
减水剂是一种常用的混凝土添加剂，能够有效地降低混凝土的水灰比，提高混
凝土的流动性，并且可以减少混凝土的水泥用量，从而提高混凝土的强度和耐久性。
减水剂主要通过改变混凝土内部的物理和化学性质来实现这些效果。
1. 表面活性剂作用机理
减水剂中的表面活性剂是其主要成分，其作用机理主要可分为两种方式：一是
通过物理作用，降低混凝土内部的表面张力，使水泥颗粒之间的相互吸引力减小，从而提高混凝土的流动性；二是通过化学作用，表面活性剂与水泥颗粒表面发生化学反应，形成一层保护膜，有效地减少水泥颗粒之间的相互吸引力，提高混凝土的分散性。
2. 高分子减水剂作用机理
高分子减水剂是一种基于高分子聚合物的添加剂，其作用机理主要在于高分子
聚合物的吸附和包覆作用。
高分子减水剂在混凝土中均匀分散，通过与水泥颗粒和其他固体颗粒的吸附和包覆作用，有效地降低混凝土的内聚力和摩擦阻力，从而提高混凝土的流动性和可塑性。
3. 复合减水剂作用机理
复合减水剂是表面活性剂和高分子减水剂的复合物，其作用机理综合了两者的
优点。
复合减水剂通过表面活性剂的降低表面张力和高分子聚合物的吸附包覆作用，同时改善混凝土的流变性能和力学性能。
复合减水剂可以更有效地实现减水、高强和减缩等功能，广泛应用于各种混凝土工程中。
综上所述，减水剂通过不同的作用机理实现了降低混凝土水灰比、提高流动性、减少水泥用量、增加混凝土强度和耐久性等效果。
了解减水剂的作用机理，有助于设计配合比、调节混凝土性能，并有效地改善混凝土的施工和使用性能。
减水作用机理
减水作用机理
减水作用是指通过添加化学物质来降低混凝土或水泥浆液中的水含量的过程。
减水剂是一种常用的化学添加剂，它可以改变水泥浆液的流动性和凝结时间，从而提高混凝土的可操作性和性能。
减水剂的作用机理主要有以下几个方面：
1. 吸附作用：减水剂中的活性成分可以与水泥颗粒表面的氢键结合，形成吸附层。
这一吸附层可以阻止水泥颗粒之间的互相吸引力，减少水泥颗粒间的摩擦力，从而提高混凝土的流动性。
2. 分散作用：减水剂中的分散剂能够与水泥颗粒表面的氢键结合，使水泥颗粒表面带有同性电荷，从而使颗粒间的静电斥力增加。
这种静电斥力可以有效地分散水泥颗粒，防止颗粒之间的聚集，提高混凝土的流动性。
3. 润湿作用：减水剂中的润湿剂能够降低水泥颗粒表面的表面张力，使水泥颗粒更容易被水湿润。
这样，水泥颗粒与水之间的接触面积增加，水分更容易进入水泥颗粒内部，从而提高混凝土的流动性。
4. 凝结调节作用：减水剂中的凝结调节剂可以改变水泥浆液的凝结时间。
凝结调节剂可以延缓水泥浆液的凝结时间，使混凝土在搅拌、运输和浇筑过程中保持流动性。
这样，施工人员有足够的时间来完成混凝土的施工工作。
减水剂的作用机理使得混凝土的施工更加方便快捷，提高了混凝土的可操作性和性能。
利用减水剂可以实现混凝土的节水施工，减少水泥的用量，降低施工成本。
同时，减水剂还可以提高混凝土的耐久性，减少混凝土的收缩和裂缝，延长混凝土的使用寿命。
减水剂的作用机理是通过吸附、分散、润湿和凝结调节等多种方式来改善混凝土的流动性和性能。
减水剂的使用可以提高混凝土的可操作性、耐久性和使用寿命，为工程施工提供便利。
氨基磺酸盐减水剂的减水机理
氨基磺酸盐高效减水剂研究现状与发展趋势目前国内研制生产且被广泛使用的高效减水剂，按照其化学成分分类主要有：改性木质素磺酸盐高效减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物、氨基磺酸盐系高效减水剂、聚羧酸盐系高效减水剂］1 , 2 ］。
高效减水剂的作用主要有：（1）在保持拌和物水灰比不变的情况下，改善其工作性；（2）在保持和易性不变的前提下，掺入减水剂可以使混凝土单位用水量减少，提高混凝土强度。
（3）在保持混凝土强度不变的前提下，使用减水剂可以降低单位水泥用量］1, 2］。
最新统计资料表明我国高效减水剂年产量已有93.7万t,非萘系高效减水剂占17.4%，氨基磺酸系高效减水剂产品在全国18个省、市生产，年产量达9.5万t :3］o氨基磺酸系高效减水剂由于生产工艺简单，是当前国内外最具有发展前途的高效减水剂之一［4］o1氨基磺酸系高效减水剂的分子结构及性能特点氨基磺酸系高效减水剂是由单环芳烃衍生物苯酚类化合物、对氨基苯磺酸和甲醛在一定温热含水条件下缩合而成。
其中苯酚类化合物可以是一元酚、多元酚或烷基酚、双酚，也可以是以上化合物的亲核取代衍生物。
甲醛也可以用乙醛、糠醛、三聚甲醛等代替:5, 6 ］。
到目前为止，氨基磺酸系高效减水剂确切的分子结构不是很清楚，但是普遍认同得基本的分子单元如图1 ［5 ］所示。
W I訊坯議醜系高效耳水剂的通式R 为一£ --阳4乩-戍-CH恣0H由图1可知，氨基磺酸盐高效减水剂属于芳香烃环状结构。
线性结构主链上含有大量的磺酸基（—SO3H）、氨基（-NH2）、烃基（-0H）等亲水性官能团，其中主导官能团是磺酸基（-SO3H）。
憎水主链由苯基和亚甲基交替链接而成，因其分子结构特点是长支链，短主链，其分子的极性很强。
独特的分子结构赋予氨基磺酸系高效减水剂许多不同于萘、蒽等磺酸盐减水剂的优良性能。
亲水性官能团朝向水溶液，容易以氢键的形式与水分子缔合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜，阻止水泥颗粒之间的直接接触，起到了润滑作用，因此氨基磺酸盐高效减水剂具有极强的分散作用和防止坍落度损失的能力。
混凝土高效减水剂的技术性能和研究发展方向
粒表面， 很容易和水分子以 H 键形式缔合起来， 在水 泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化水膜 ，起润滑作 用， 增加了水泥颗粒间的滑动能力。 该保护膜既具有 分散性又提供了水泥粒子的分散稳定性，从而进一 步提高了浆体的流动性。
2. 3 立体位 特别是早强) 效果及明显提高硬化后混凝 土的耐久性等特点; 无引气性， 不会在混凝土内部形 成大量的气泡; 对水泥品种的适应性强， 和其他外加
剂的相容性好，可一起使用或复配成多功能复合外 加剂; 生产设备简单， 生产周期短， 生产过程无 “ 三 废” 排放。与蔡系减水剂相比， 其减水增强作用略优 于蔡系减水剂 ，但在掺量及价格上也略高于蔡系减 水剂，在不定型耐久材料中的应用效果优于蔡系减 水剂。三聚氰胺类减水剂与蔡系减水剂均是非引气 型减水剂， 无缓凝作用， 但因其不太适合做成固体， 且掺量和价格也略高于蔡系， 因此， 使用面不及蔡系 减水剂广泛。
l Y 多尹 S l
2006 . 3
建材标准化与质童管理
的多少， 使其达到结构平衡， 就可显著提高减水率， 并具有好的坍落度保持性。 3 几种常规高效减水剂的技术性能分析 目 前国内外市场上高效减水剂主要有五类 : 蔡 系高效减水剂、 三聚氰胺系高效减水剂、 氨基磺酸系 高效减水剂、脂肪酸系高效减水剂和聚梭酸系高效 减水剂。我国市场高效减水剂主要品种有蔡磺酸甲 醛缩合物及三聚氰胺磺酸盐甲醛树脂 ，氨基磺酸系 高效减水剂较少，聚梭酸系高效减水剂和脂肪酸系 高效减水剂的开发应用尚处于起步阶段。 3. 1 蔡系高效减水剂 蔡系高效减水剂是我国目前工程应用中的主要 品种， 它以煤焦油提取物工业氨为原料， 具有成本较 低， 减水率较高， 应用广泛， 与其他外加剂复合性能 好， 对水泥适应性好等优点， 但其坍落度损失大， 直 接影响了减水剂的使用效果。通过研究发现其坍落 度损失的原因，首先在于水泥是一种具有水化活性 的物质，减水剂的加人有可能加速水泥的初期水化 进程; 其次， 水泥颗粒对减水剂的强烈吸附， 会使液 相中 减水剂的有效浓度降低， 电位不断下降。 t 所以 在实际工程中采取了两种有效的方法来减小掺加蔡 系高效减水剂混凝土的坍落度损失 : 一是复合其他 外加剂， 如缓凝剂; 二是用分子设计的方法合成新的 外加剂， 在合成中与新的官能团共聚。 近年来 ，业内人士将研究 目光转向了被称为第 三代高效减水剂的以聚氧乙烯基醚为侧链的聚竣酸 型梳状共聚物。聚竣酸型梳状共聚物具有对分散质 微粒的超分散性和对超分散体系稳定的特性， 其与 蔡系高效减水剂的复合应用成为较新的研究方向。 3. 2 三聚氛胺系高效减水剂 三聚氰胺系减水剂是一种水溶性的聚合物树 脂， 属阴离子型、 早强、 非引气型高效减水剂。 主要是 由三聚氰胺与甲醛首先生成三经甲基三聚氰胺 ，再 经磺化、 缩合而得到的无色液体。 其性能与蔡系减水 剂接近， 其相对分子质量范围 3000 一 在 30000。 该减 水剂的常温稳定状态为 20%左右的溶液 ，温度高或 加热时容易分解， 但低温保存不会析出， 也不改变性 质。 也可以用真空干燥方法制成白 色粉末状固体， 但 性能会比液态略有降低。 三聚氰胺系减水剂能够明显改善混凝土的多种 性能， 与一般的混凝土减水剂相比较， 具有显著的减
高效减水剂的减水机理研究
２０ ０ ８年 ９月
Ｖ０ ． ５， ． １３ Ｎｏ ３
Ｓ ｐ ２ ０ ｅ ．， ０ ８
文 章编 号 ：０ ０９ ３ （０ ８ ０—０ 效减 水 剂 的减 水 机 理研 究
郎黎 明 ，关 守 政
（ 龙 江 省龙 头 桥 水 库 管 理处 ，黑 龙 江 宝 清 １５ ０ ） 黑 ５ ６ ０
液体 在 固体 表 面 的润湿 度 以润 湿 角 表 示 ， 见
图 １ 。
减 水剂 都 是些 表 面活 性物 质 ， 它们 的减水 机 理
都是表 现在表 面活性 的作用 。表 面活性 物质是 分子 中具有 亲水基 团和 憎水 基 团的有 机 化 合 物 ， 入水 加 溶 液后 ， 以降低水 的表 面 张力 （ 一气 界 面 ） 可 水 和界
表 面活性物 质 的憎水基 团一般 是有机 化合物 的
烃类 ｌ ， 亲水 基 团一 般 是能 离解 出各种 离 子 的盐 ５而 ］
类 ， Ｒ—Ｓ 。 ａ Ｒ— Ｓ ＋ Ｎａ 使 亲水 基 团带 如 ＯＮ — ０。 ， 负 电 ， 是 阴离 子表 面活性 剂 。此 外 ， 这 尚有 阳离子 表 面活性剂 （ 的亲水基 团离解 出负 离子 ， 亲水基 团 它 使 带 正 电） 两 性 表 面 活 性 剂 能 离 解 出 负 离 子 和 正 离 ，
报 ｍ ｆｉ ｐ ｏ ｉ ｇ ｍｅ ｈｏ ｆｈｉ ｈ ｒ ｎｇ ｔ ｒ ｒ ｄｕ ｉ ｇ ａ ｅ ｔｉ ｎ ｌ ｚ ｄ ｎｓ ｏ ｉ ｍ ｒ ｖ ｎ ｔ ｄ ｏ ｇ ａ ｅ ｗａ ｅ ｅ ｃｎ ｇ ｎ ｓ ａ ａ ｙ ｅ ．
．
ｍ Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｇ ａ ｇ ｔ ｒｒ ｄ ｃｎ ｇ ｎ ；ｓ ｒ ａ ｅ ｃ ｉｉｙ ｏ ｅ ｔ ｌ ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｌｙ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｉ ｈ ｒ ｎ ｅ ｗａ ｅ ｅ ｕ ｉ ｇ ａ ｅ ｔ ｕ ｆ ｃ ａ ｔ ｔ ；ｐ ｔ ｎ ｉ ；ａ ｓ ｒ ｔ ａ ｅ ｖ ａ ｏ
减水剂的减水原理
减水剂的减水原理减水剂是一种能够减少混凝土或砂浆中所需水分含量的化学添加剂。
减水剂的减水原理主要包括分散作用、吸附作用和化学作用等方面。
1.分散作用：减水剂分子中存在有亲水基团和疏水基团，亲水基团与水分子互相吸附形成水合力，从而解离水分子之间的静电吸引力，使水分子得以分散，降低水的表面张力。
这种分散作用导致减水剂能够将水分子分散到砂浆或混凝土中的颗粒间隙中，减少颗粒间的水分聚集。
2.吸附作用：减水剂分子中的疏水基团与砂浆或混凝土的颗粒表面形成物理或化学吸附，形成一层覆盖在颗粒表面的减水剂分子膜。
膜的存在阻碍水分子的吸附到颗粒表面，从而减少了颗粒间的吸附力。
此外，减水剂也能改善颗粒间的沉积状态，使砂浆或混凝土中的颗粒能够更好地分散和均匀分布。
3.化学作用：减水剂中的化学成分能够与混凝土或砂浆中的水化产物发生反应，形成新的化学结合物。
这些新生成物能够延缓水化反应速度，从而延缓水的凝结时间，提高砂浆或混凝土的可延性。
此外，减水剂还能与集料表面形成盐类溶液，并与水化产物发生反应，形成具有较好分散性的胶凝体颗粒，从而改善混凝土或砂浆的流动性和可塑性。
减水剂的减水原理主要是通过分散作用、吸附作用和化学作用来实现的。
减水剂通过分散作用将水分子分散到颗粒间隙中，降低水的表面张力，从而减少颗粒间的水聚集。
减水剂还通过吸附作用，在颗粒表面形成分子膜，抑制水分子的吸附，改善颗粒间的分散状态。
此外，减水剂还通过化学作用与水化产物发生反应，延缓水化反应速度，提高砂浆或混凝土的可延性和流动性。
总之，减水剂的减水原理是通过分散作用、吸附作用和化学作用等多种方式来减少砂浆或混凝土中所需水分含量，使其具有更好的流动性、可塑性和抗渗性。
这不仅可以提高混凝土或砂浆的施工性能，还可以降低水泥用量，减少材料成本，提高工程质量。
因此，在建筑工程中广泛应用减水剂以达到经济、环保和施工效果最佳化的目的。
减水剂的作用机理
减水剂的作用机理减水剂是指添加到水泥浆或混凝土中，能够减少混凝土水泥用量、提高浆液流动性、降低混凝土粘度和增加混凝土强度等的一种化学物质。
减水剂的作用机理涉及两个方面：物理作用和化学作用。
物理作用机理主要包括表面电荷作用和吸附-排斥作用。
减水剂的分子结构中带有正负电荷，当减水剂分散在水泥浆中时，减水剂的带电粒子会与水泥颗粒表面带有相反电荷的颗粒结合，从而产生静电吸附作用。
这种吸附作用能够有效地降低水泥颗粒之间的表面张力，使得颗粒间的相互吸引作用减弱，从而减少浆液的黏性和内聚力，提高浆液的流动性。
化学作用机理主要涉及水泥的水化反应和水泥矿物结构的改变。
减水剂中的活性成分能够与水泥中的硅酸盐矿物发生反应，并形成新的物质层，从而修改水泥的晶体结构和表面性质。
这种反应可以在水化过程中控制水泥颗粒的成核和晶体生长，从而调节水泥胶体的粒径和分散度，提高混凝土的强度和耐久性。
除了物理作用和化学作用，减水剂还可以通过改变水泥浆中的流变性质和胶体粒子的行为来产生减水效果。
减水剂的加入可以分散水泥颗粒之间的相互作用力，从而减少颗粒的聚集和沉积，提高浆液的稳定性和可泵性。
此外，减水剂还可以降低水泥胶体中的黏滞性，使得浆液的黏滑度减小，流动性增加。
这些效应可以改善混凝土的加工性能，提高施工效率。
总的来说，减水剂的作用机理涉及多种因素的综合作用，包括物理作用、化学作用和流变性作用等。
减水剂通过改变水泥颗粒间的相互作用力，调节水泥胶体的粒径和分散度，降低水泥胶体的黏滞性和粘聚力，从而改善混凝土的流动性、加工性能和强度等。
不同类型的减水剂在作用机理上可能有所差异，具体的作用效果取决于减水剂的性能和混凝土的材料组合。
因此，在工程实际中，应根据具体要求和材料条件选择合适的减水剂使用。
简述减水剂的作用机理
减水剂的作用机理1. 引言减水剂是一种常用的混凝土添加剂，通过改变混凝土的物理和化学性质来实现减少水泥用量、提高混凝土工作性能和强度的目的。
本文将详细介绍减水剂的作用机理。
2. 减水剂的分类根据其化学成分和作用机理，减水剂可以分为有机型、无机型和复合型三类。
有机型减水剂主要由有机高分子化合物组成，如脲醛、磺酸盐等；无机型减水剂主要由无机化合物组成，如氯化钠、硫酸盐等；复合型减水剂则是有机型和无机型的结合体。
3. 减水剂的作用原理3.1 表面活性效应减水剂中含有亲油基团和亲水基团，当加入到混凝土中时，亲油基团与混凝土颗粒表面形成吸附层，使颗粒间相互排斥，从而降低了颗粒间摩擦力和黏聚力，增加了混凝土的可流动性。
3.2 溶解效应减水剂可以在水中溶解，形成溶液。
溶解的减水剂分子与水分子发生相互作用，使水分子之间的结合力减弱，从而降低了混凝土中水的表面张力和黏度，提高了混凝土的流动性。
3.3 吸附效应减水剂中的有机基团能够与混凝土颗粒表面形成吸附层，使颗粒间相互排斥，从而降低了颗粒间摩擦力和黏聚力，增加了混凝土的可塑性和流动性。
3.4 化学反应效应减水剂中的化学成分能够与混凝土中的水化产物发生反应，生成新的物质，从而改变了混凝土的物理和化学性质。
例如，一些有机型减水剂可以与氯离子结合，在混凝土中形成稳定的氯化钙复合物，提高了混凝土的抗渗性能。
4. 减水剂对混凝土性能的影响4.1 减少水泥用量减水剂能够降低混凝土的水灰比，提高了混凝土的坍落度，从而可以减少水泥的使用量，降低了混凝土的成本。
4.2 提高混凝土工作性能减水剂可以改善混凝土的可塑性和流动性，使其易于施工和振捣，提高了施工效率。
4.3 增加混凝土强度由于减水剂的作用，混凝土中颗粒间摩擦力和黏聚力降低，使得颗粒更加紧密排列，从而提高了混凝土的密实度和强度。
4.4 改善混凝土耐久性一些特殊类型的减水剂可以与氯离子结合形成稳定的化合物，在一定程度上改善了混凝土的抗渗性能和耐久性。
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第35卷第3期黑 龙 江 水 专 学 报Vol.35,No.32008年9月Journal of Heilongjiang Hydraulic EngineeringSep.,2008文章编号:100029833(2008)0320042202高效减水剂的减水机理研究郎黎明,关守政(黑龙江省龙头桥水库管理处,黑龙江宝清155600)摘 要:基于高效减水剂的化学成分、结构与构造特征,研究了高效减水剂的表面活性、电位与吸附层,分析了高效减水剂的减水机理。
关键词:高效减水剂;表面活性;电位;吸附层中图分类号:TU528.042.2 文献标识码:ASt udy on t he Mechanism of High Range Water 2reducing AgentLANG li 2ming ,GUAN Shou 2zheng(Heilongjiang Longtouqiao Reservoir Management Depart ment ,Baoqing ,155600,China )Abstract :Based on chemical compo nent s ,st rut ure ,formation of t he high range water reducing agent ,t he surfaceactivity ,potential ang adsorption layer of high range water reducing agent are st udied ,t he mecha 2nism of imp roving met hod of high range water reducing agent is analyzed.K ey w ords :high range water reducing agent ;surfaceactivity ;potential ;adsorption layer收稿日期:2008206225作者简介:郎黎明(19622),男,黑龙江牡丹江人,高级工程师,研究方向为水利工程建筑。
现代质量优良的高效减水剂的减水率可以达到25%～35%[1],使得混凝土的水灰比(水胶比)可以大幅降低到0.20～0.30,这样,在混凝土混合料大幅提高流动性和改善混合料施工性能的同时,又可大幅提高混凝土的密实性和强度[2]。
因此,高效减水剂的发明与发展带来了混凝土技术的巨大进步。
在高强及超高强高性能混凝土中除减水剂以外,还要掺入超细活性矿物掺料,它们的比表面积极大,如果没有高效减水的参与共同作用,这些超细掺料的掺人,要吸附大量的水分。
在同样的低用水量下,拌合物将变成极为干涩的颗粒状堆积物,掺比不掺更遭。
相反,在有高效减水剂共同作用下,这些超细矿物掺料还能促进混合料流动性的提高[3]。
由此可见高效减水剂在现代高强及超高强高性能混凝土工艺中所起的主导作用。
1 减水剂的表面活性减水剂都是些表面活性物质,它们的减水机理都是表现在表面活性的作用。
表面活性物质是分子中具有亲水基团和憎水基团的有机化合物,加入水溶液后,可以降低水的表面张力(水—气界面)和界面张力(水—固界面)[4]。
表面活性物质的憎水基团一般是有机化合物的烃类[5],而亲水基团一般是能离解出各种离子的盐类,如R -SO 3Na →R -SO 3+Na +,使亲水基团带负电,这是阴离子表面活性剂。
此外,尚有阳离子表面活性剂(它的亲水基团离解出负离子,使亲水基团带正电),两性表面活性剂能离解出负离子和正离子,具有两个亲水基团及非离型表面活性剂(亲水基团不离解出离子,但是具有极性基团,如O H -,以极性基团吸附水分子,起亲水基团的作用)[6]。
水泥加水后,水泥的表面被润湿,润湿愈好,则在具有同样工作性(流动性)的情况下,所需要的水量就愈少。
2 减水剂的减水机理液体在固体表面的润湿度以润湿角θ表示,见图1。
图1 润湿角与表面张力Fig.1 Wetting angle and surface tensions由图1可见,在水泥颗粒固相表面上受着3个相界面上的3种界面张力,即σ1为气相与液相的界面张力;σi 为液相与固相之间的界面张力;σs 为气相与固相之间的界面张力。
则润湿角之临界值为 co sθ=σs -σi σ1由上式可见,σi 及σ1减小,cos θ值增大,θ变小,润湿也愈好,加入减水剂后,降低了水的界面张力以及水与水泥颗粒之间的界面张力,使水泥颗粒易于润湿,因而用水量相应减少。
图2 水泥絮凝结构Fig.2 Cement flocculationstructure此外,在水泥拌水后,还将产生絮凝结构(图2),这种絮凝结构中包含着大量的游离水,这种结构的产生是由于颗粒的溶剂化水膜的缔合作用,以及由于水泥矿物水化后因为带电荷不同而产生的电性相吸。
由于絮凝结构将大量游离水束缚,因而降低了混合料的工作性能。
在无减水剂的新拌混凝土中,为了增加混合料的流动性,办法就是进一步增加用水量。
当然这就导致了混凝土强度、耐久性及其它一些性能指标的降低与恶化。
如果能将絮凝结构中束缚的游离水分释放出来,变成自由水,混合料的工作性能可在不增加用水量的情况下大大提高。
减水剂就能起到这样的作用。
当混合料掺有减水剂时,减水剂的憎水基团定向吸附在水泥粒子的表面上,而亲水基团则浸入水溶液中,组成减水剂的吸附膜。
由于这种定向吸附,使水泥粒子的表面都带上相同的电荷,在电性相斥的作用下,水泥粒子即分散开来(图3);其次,减水剂被吸附后,由于极性水分子又吸附在亲水基团表面,使水泥粒子周围的溶剂化层增厚,这样也就增加了粒子之间的滑动能力。
最后,由于水泥粒子的分开及滑动,使水泥粒子之间的絮凝结构无法形成,或已形成的絮凝结构被分散和破坏,这样,被束缚的游离水即被释放出来,从而大大提高了混合料的流动性。
或者说,在保持混合料流动性相同的情况下,由于减水剂的掺入,混凝土的用水量可以显著降低,这就是减水剂能降低混凝土用水量的机理。
水泥加水后,水泥颗粒表面的如C 3A ,C 3S 等被水溶解,并向水溶液中扩散,其中的阳离子如Ca 2+比SiO 2-3及AlO 3-3等阴离子扩散得更快,因而在水泥颗料表面的阴离子浓度高于阳离子浓度,形成负电层,而扩散的Ca 2+和其它阳离子再吸附在水泥表面形成吸附层,吸附层的厚度为分子厚度δ。
此外,图3 减水剂的作用机理图Fig.3 Mechanism of high range water reducing agent水泥粒子表面带电离子既受到吸附作用,又具有一定的热运动向液相扩散,扩散分布的离子层称为扩散层,这样,吸附层和扩散层即称为双电层。
吸附层与核心粒子一起形成胶团,可以一起移动。
吸附层与扩散层之间存在电位,称为电动电位,即ξ电位,见图4。
图4中E 为热力学电位,与ξ电位无关。
图4 扩散双电层Fig.4 Diffusion electric double layerE 和ξ的大小与溶液中的离子浓度相关,随着水泥水化的进行,吸附层中正离子增加,扩散层中的正离子减少,扩散层减小;当正离子数量增加到使扩散层厚度为零时,吸附层中的正离子完全中和了胶团表面的负电荷,这时ξ电位为零(图5),水泥浆不再具有流动性。
图5 ξ电位的下降Fig.5 Decrease of ξpotential3 结 论高效减水剂均是阴离表面活性剂,在水泥中掺入这些减水剂以后,在水溶液中离解的阴离子进入吸附层,增加了吸附层中阴离子浓度,提高了ξ电位,增大了扩散双电层的厚度,使水泥浆的流动性提高,这是减水机理的又一解释。
(下转第59页)34第3期 郎黎明,等.高效减水剂的减水机理研究和科学水管理,是当今世上和目前垦区渠灌稻不及井灌稻稳产高产的根本原因。
对于黑龙江省两大生态水利模式分类中,建设“灌降排蓄”生态水利是最理想模式,为此,凡有条件建设以垂直地下排灌与相应形成地下水库工程的地区,建设“灌降排蓄”生态水利是首选,值得珍惜与争取。
3 受自然社会条件限制,建设“灌降排蓄”生态水利有很大局限性 我省自然条件复杂,地有岗、平、洼;土壤有粘、壤、沙,气候条件不一,水文地质条件各异。
有的不能发展井灌,有的不能种稻。
坡岗地、坡积平原、湖积平原、平原边缘、高平原就不能发展井灌或难以发展井灌(无含水层,含水层薄,沙泥互层,地下水位太低)。
有的地处高纬度,高海拔,坡度大,不能或难以发展水稻生产(九三、北安、大小兴安岭和完达山区等)。
所以我省有绝大部分土地和半数以上耕地都难以发展“灌降排蓄”水利。
尤其有>180d的封冻气候共性,即使有条件发展“灌降排蓄”生态水利,还得有水平地上“干、支、斗、农”排水系统配套,从这一特殊自然条件而言,我省不存在纯粹的“灌降排蓄”水利。
至于在潜水区已发展地上灌区,受旧理念的影响,肯定不能轻易改为井灌,也只好建设复杂艰巨的“排降蓄灌”生态水利。
所以只有“排降蓄灌”水利可以覆盖“灌降排蓄”水利,而“灌降排蓄”无法替代“排降蓄灌”水利,而使“排降蓄灌”生态水利建设更为主要,更具重要性和普遍性(如世界荷兰,国内江、浙)。
说明“灌降排蓄”生态水利,虽理想,却比较难得,更值得珍惜和争取。
也说明对我省特殊自然社会条件尤其冻融影响和大机械化农业要求,使我省生态水利建设更为特殊,更具复杂与艰巨性。
为此,应加强研究,取得共识,尽快转变对发展以垂直地下排灌(打井种稻等)心有余季的旧理念,使自然初步形成“灌降排蓄”生态水利得到完善巩固和发展,使其由“必然王国”向“自由王国”发展,增强自觉性,克服盲目性,为我省生态水利建设做出更大贡献。
参考文献:[1] 姚章村,孙原峰,赵玉祥,等.三江平原排涝治渍工程设计方法新探讨[J].东北水利水电,1996,(2):44249.[2] 刘兴土,何 岩,邓 伟,等.东北区域农业综合发展[M].北京:科学出版社,2002.3702371.[3] 田 园.田园水利文集[M].北京:中国水利水电出版社,1998.2342235.[4] 夏广亮,韩玉梅,杜 崇,等.黑龙江省农业用水推估与雨养农业刍议[J].黑龙江水专学报,2007,34(4):428.[5] 石元春,刘昌明,龚元石.节水农业应用基础研究进展[M].北京:中国农业出版社,1995.21222.[6] 肖丽英,李 霞.地下水资源脆弱性评价指标体系[J].中国水利,2007,(15):24227.[7] 王玮晶,韩德宏,李国良,等.水旱田轮作初步研究[J].黑龙江水专学报,2005,32(2):23225.[8] 张惠斌,于 东,姚章村.论“打井种稻”与“循环经济”[J].水利科技与经济,2006,12(12):8192821.[9] 赵永清,姚景辉,李丽娟,等.三江平原地下水位下降分析[J].黑龙江水专学报,2003,30(3):10213.[10] 黑龙江省水利厅.黑龙江省地下水通报[Z].哈尔滨:黑龙江省水利厅,2007.13214.[11] 施树有,祝玉民,杜 崇,等.宝山农场水资源优化配置研究[J].黑龙江水专学报,2007,34(2):7210.(上接第43页)参考文献:[1] 吴中伟.绿色高性能混凝土与科技创新[J].建筑材料学报,1998,1(1):127.[2] 李小敏.硅粉混凝土的强度和耐久性的研究进展[J].建筑技术开发,2005,32(1):47248.[3] Ivan J anot ka.Effect of Temperature on Structural Quality oft he Cement Paste and High2strengt h Concrete wit h Silica Fume [J].Nuclear Engineering and Design,2005,235:201922032.[4] M.Davraz,L.Gunduz.Engineering Properties of AmorphousSilica as a New Natural Pozzolan for Use in Concrete[J].Ce2 ment and Concrete Research,2005,35:125121256.[5] m,Y.L.Wong,C.S.Poon.Effect of Fly Ash and Sil2ica Fume on Compressive and Fracture Behaviors of Concrete [J].Cement and Concrete Research,1998,28(2):2712283.[6] Y in2wen Chan,Shu2hsien Chu.Effect of Silica Fume on SteelFiber Bond Characteristics in Reactive Powder Concrete[J].Cement and Concrete Research,2004,34:116721172.95第3期 闫宝宏,等.论“灌降排蓄”是黑龙江省理想的生态水利模式。