黄校悦
中交第二航务工程局有限公司广东深圳518000
【摘要】随着公路事业的发展，商品混凝土的应用日益广泛，而作为混凝土添加剂的减水剂对其性能有着很大的影响。随着减水剂的使用，混凝土迎来了新的革命，混凝土的工作性也越来越被重视，由于可见减水剂在混凝土中应用的必要性值得我们去考究。
【关键词】混凝土；减水剂；性能；种类；必要性
社会的进步和经济的发展推动着我国的公路事业的飞速发展，现代的施工技术对混凝土的应用越来越多，如高速公路、乡村公路、水泥混凝土路面等，并且对其要求也越来越高。除了要求具有基本的四抗外（抗压、抗折、抗拉、抗弯强度），还需要其具有其他的特殊性能以能抵抗内外部破坏因素，且要满足各种施工环境和施工条件的要求。因此，减水剂的添加目的就是来满足以上的需求，减水剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新拌和硬化混凝土性能的材料，使其拥有高抗冻性、耐腐蚀性和合适的流动性。减水剂的特点是掺量少、作用大。自20世纪30年代开始使用以来，减水剂不断得到发展和应用，已成为混凝土配比中不可缺少的组分。
1混凝土概述
混凝土是由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。具体是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例混合，经过适当时间的均匀搅拌和养护，硬化而成的人造石材。水泥混凝土是指由水泥、砂、石等用水混合结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。
我国是混凝土使用大国，据智研数据研究中心预计“十二五”期间全国水泥消费量将突破20亿吨大关。假设再用10年左右的时间赶上世界发达国家的建筑工业化水平，那么，到“十二五”末，水泥的工厂化加工率将有可能达50%左右。
随着科技的进步，人类对稀奇古怪的建筑追求也愈加强烈，高层建筑、特殊使用功能的建筑层出不穷，这些都对混凝土的强度、和易性、耐久性以及经济性有了更高的要求。化学外加剂对混凝土的发展有着革命性的推动作用，与钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土被称为混凝土发展史的三次革命。它可以降低水泥用量、消耗工业废渣、提高混凝土强度和耐久性等，是现代混凝土制备必不可少的第五组分，也是混凝土向高性能混凝土发展的重要材料。
2.减水剂概述
减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
根据减水剂减水及增强能力，分为普通减水剂（又称塑化剂，减水率不小于8%，以木质素磺酸盐类为代表）、高效减水剂（又称超塑化剂，减水率不小于14%，包括萘系、密胺系、氨基磺酸盐系、脂肪族系等）和高性能减水剂（减水率不小于25%，以聚羧酸系减水剂为代表），并又分别分为早强型、标准型和缓凝型。按组成材料分为：（1）木质素磺酸盐类；（2）多环芳香族盐类；（3）水溶性树脂磺酸盐类。按化学成分组成通常分为：木质素磺酸盐类减水剂类，萘系高效减水剂类，三聚氰胺系高效减水剂类，氨基磺酸盐系高效减水剂类，脂肪酸系高减水剂类，聚羧酸盐系高效减水剂类。减水剂在混凝土起到作用主要分为以下四个：分散作用；润滑作用；空间位阻作用；接枝共聚支链的缓释作用，这些作用也都是减水剂在混凝土中应用的必要因素。
20世纪30年代，人们发现在混凝土中掺入亚硫酸盐纸浆废液之后，能改善拌合物的和易性，强度和耐久性也能得到提高，这一发现促使减水剂应用广泛而发展极其迅速。由于高效减水剂对混凝土改性方面的重要贡献，它的应用成为继钢筋混凝土和预应力混凝土之后，混凝土发展史上第三次重大突破。以高效减水剂的研制和应用为标志，使混凝土技术进入由塑性、干硬性到流态化的第三代。我国外加剂的起步较国外稍晚，但是发展迅速，各种高性能的减水剂能够自主研发，促进了我国混凝土新技术的发展，促进了工业副产品在胶凝材料系统中的应用，已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。
3减水剂对水泥混凝土的必要性
高效减水剂对水泥有强烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流动性和商品混凝土坍落度，同时大幅度降低用水量，显著改善商品混凝土工作性。减水剂是外加剂的一种，它的必要性可分为这三条：（1）其可以在不影响混凝土拌合物的情况下，减少单位用水量，从而使水灰比得到降低，从而有效使混凝土强度得到提高；（2）减水剂在不影响混凝土配合比单位用水量的情况下，可以混凝土拌合物的和易性得到明显改变，不仅减少施工能耗，而且也方便施工；（3）其也可保持混凝土拌合物和易性和混凝土硬化后强度的情况下，使单位混凝土的水泥用量得到显著减少，通过节约水泥来降低了成本。
3.1减水剂在高强混凝土中的必要性
由于高强混凝土必须采取高水泥用量和低水灰比，必然导致混凝土黏性大、流变性差。掺入高效减水剂后，对水泥具有强烈的分散和润滑作用，可以大幅度降低用水量，使得最大限度地降低水灰比成为可能。所以，高效减水剂自然成为高强混凝土的必要组分之一。
水灰比大小是控制水泥石和混凝土强度的主要因素，试验表明，当水灰比低于0.35以下时，界面区的性质显著改善，致密性与强度显著增加。硅酸盐水泥水化所需结合水，理论值约为28%，直接测定的化学结合水约为25%，当实际水灰比低于此值时，水泥水化将不完全，水泥石达不到足够的密实度。结合拌和、浇筑和养护条件，在掺加高效减水剂的情况下，高强混凝土的水灰比一般应不超过0.35，当强度在80MPa以上时不应超过0.25～0.30。
3.2减水剂在高性能混凝土中的必要性
高性能混凝土（Highperformanceconcrete，简称HPC）是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土。但其也不乏多种缺点，如硬化过程中易裂缝使耐久性降低、相容性不足使流动性。20世纪50年代末期出现高效减水剂是高强混凝土进入一个新的发展阶段。代表性的有萘系、三聚氰胺系和改性木钙系高效减水剂，这三个系类均是普遍使用的高效减水剂。采用普通工艺，掺加高效减水剂，降低水灰比，可获得高流动性，抗压强度为60~100MPa的高强混凝土，是高强混凝土获得广泛的发展和应用。通过高性能减水剂与大掺量活性细掺料两者的复合作用使混凝土的性能得到改善和提高，大大减少了水泥用量和水胶比，提高了工程质量，降低了工程造价。
3.3减水剂在高耐久混凝土中的必要性
混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。其优点可提建筑物高混凝土的耐久性，延长使用期限，减少维修，获得长远经济效益。外加剂成分的添加根据其使用的性能不同而变化，主要可提高混凝土的抗渗、抗冻、耐侵蚀等耐久性。
某些混凝土需要高抗冻融性能，外加剂最好选用具有高效减水和引气性能的复合型产品。在对于抗渗要求高，需要高效减水剂来减少混凝土用水量，提高密实度，同时引气成分的加入使微小气泡在混凝土中大量形成，提高抗渗性能。此外，在混凝土中掺加高效减水剂，其密实度的增加可显著减缓碳化速度，并且pH值降低也缓慢，从而减少钢筋产生锈蚀的危害。
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