摘要：减水剂是种能减少混凝土中必要的单位用水量，并能满足规定的稠度要求，提高混凝土和易性的外加剂。减水剂能够增加水化效率，减少单位用水量，增加强度，节省水泥用量；改善尚未凝固的混凝土的和易性，防止混凝土成分的离析。提高抗渗性，减水透水性，避免混凝土建筑结构漏水，增加耐久性，增加耐化学腐蚀性能；减少混凝土凝固的收缩率，防止混凝土构件产生裂纹。提高抗冻性，有利于冬季施工。
关键词：减水剂；混凝土质量；性能
引言
随着科学技术的发展，人们对混凝土的性能提出了各种新的更高的要求。从上世纪40年代开始推广混凝土外加剂以来，它的发展不但从微观亚微观层次改变了硬化混凝土的内部结构，并且在工艺过程改变了新拌混凝土的结构。
减水剂又称分散剂或塑化剂，是最常用和最重要的外加剂。使用它时能在不影响混凝土和易性的条件下使新拌混凝土的用水量减少。它的主要成分是表面活性剂，它对新拌混凝土所起的作用也主要是表面活性作用。
减水剂可以减少混凝土的拌合物的用水量，提高混凝土的强度和耐久性、抗渗性；改善混凝土的工作性，提高施工速度和施工质量，满足机械化施工要求，减少噪声及劳动强度，节约水泥用量等。
1.高效减水剂的种类
目前合成的高效减水剂都属于阴离子型高分子表面活性剂，按其活性基团阴离子的不同，可分为两大类：聚磺酸盐和聚梭酸盐。聚磺酸盐高效减水剂包括萘磺酸盐、三聚氰胺磺酸盐和氨基磺酸盐缓凝高效减水剂。聚胺酸盐类高效减水剂是（甲基）丙烯酸与其他单体的共聚物。
2.高效减水剂的作用机理
由于水泥颗粒粒径绝大部分在7-80μm范围内，属于微细粒粉体颗粒范畴。对于水泥一水体系，水泥颗粒及水泥水化颗粒表面为极性表面，具有较强的亲水性。微细的水泥颗粒具有较大的比表面能（固液界面能），为了降低固液界面总能量，微细的水泥颗粒具有自发凝聚成絮团趋势，以降低体系界面能，使体系在热力学上保持稳定性。同时，在水泥水化初期，C3A颗粒表面荷正电，而C3S和C2S颗粒表面荷负电，正负电荷的静电引力作用也促使水泥颗粒凝聚形成絮团结构。
3.高效减水剂对混凝土的影响
3.1减水剂对新拌混凝土流变性质的影响
要制备流动性质好的新拌混凝土，必须拆开降低水泥颗粒间阻碍流动的粘滞结构，使水泥颗粒在水介质中充分分散。影响水泥胶融的性质很多，都影响着水泥颗粒的稳定性。
当新拌混凝土中适量加入减水剂后，水泥颗粒所带的电位增大，而水泥颗粒问的电性斥力大大增加，导致新拌混凝土的粘度下降，这样就促使整个分散体系的稳定性提高，流动性得到改善。
水泥浆体从稀释到凝聚状态之间还存在着一个存在于两者之间的中间状态，即触变状态。这是由于水泥净浆中的凝聚结构在剪切速率增大的情况下再度分散引起的。具体表现为剪切速率增大时阻力减小，粘度减小。一般在水泥浆体中掺入适量减水剂能促使新拌混凝土显示出较强的触变性。这是由于水泥颗粒表面对减水剂的吸附溶剂化膜层的形成以及电位的提高等原因，若稍加振动又会表现出较好的流动性。不加减水剂的新拌混凝土的触变性要弱很多。
3.2减水剂对新拌混凝土和易性的影响
影响新拌混凝土和易性的因素很多，主要是水泥，集料，用水量，外加剂的性质和用量，温度等因素。当其他条件相同时和易性则与减水剂的种类和掺量有一定关系。新拌混凝土的和易性通常用塌落度值测定来衡量。
坍落度随减水剂的掺量增加而增大。减水剂掺量为水泥用量的0.5%以内时，其坍落度增大幅度较大，若超过0.5%，其坍落度增加的幅度明显下降。但是普通减水剂的常用量为0.25%，超掺量会显示出强烈延缓凝结和硬化作用，而高效减水剂的常用掺量为0.50-0.75%。在常用掺量下，当配合比和用水量相同时，掺普通减水剂者坍落度可增大2倍以上，而高效减水剂可增大3倍以上。
3.3减水剂对混凝土凝结时间的影响
混凝土凝结时间是施工中一项重要的参数，尤其是对大体积混凝土施工更为重要。适量的掺加缓凝剂可延缓混凝土的凝结时间，便于解决施工中所出现的问题。
在常用掺量下，木钙和蜜糖减水剂延缓混凝土的凝结时间，属于缓凝减水剂。FDN，UNF-2和SN-Ⅱ高效能减水剂对混凝土的凝结时间影响不大。若上述减水剂超掺量使用时（推荐掺量的一倍或一倍以上）木钙将会使混凝土严重缓凝，甚至发生不凝。而奈系建水泥超掺量使用时也会产生缓凝，早期强度降低。
温度对掺减水剂混凝土的凝结时间影响规律与普通混凝土相类似，随着温度的提高，水泥的水化反应速率加快，其凝结时间和硬化过程也相应缩短。
温度对掺高效减水剂混凝土凝结时间的影响与掺普通减水剂者大致相同，环境温度高凝结时间提前，反之延缓。
3.4减水剂对混凝土抗压强度的影响
抗压强度是混凝土最重要的力学性质之一。在一定条件下工程上要求混凝土其他性质往往与混凝土的强度之间存在着密切的联系。长期以来研究混凝土强度理论的基本出发点都是把水泥石的抗压强度性能作为主要影响因素，加以考虑并建立了一系列说明水泥石空隙率与密实度与强度之间的关系式：
R=ARC（C/W-B）
式中：R-混凝土抗压强度；AB-经验常数；RC-水泥的实际强度；C/W-灰水比。
由上式可看出混凝土强度的重要因素是水泥浆的水灰比和水化程度有关。在加入减水剂后使混凝土中水灰比有较大幅度的下降，水泥石内部空隙体积明显减少，水泥石更加致密，使混凝土的抗压强度有显著的提高。
3.5减水剂对混凝土耐久性能的影响
3.5.1对抗冻融性的影响
混凝土的抗冻融性在其他条件相同的情况下，很大程度上是受水灰比和合气量这两个重要因素制约。实验发现，混凝土的水灰比愈小，其抗冻融性能愈好，掺入具有一定引气作用的减水剂，其抗冻融性能有更大的改善。 混凝土这种多孔多相聚集体其包含着各种不同尺寸的孔隙，孔中水的性质随孔径不同而有很大差异。从混凝土气泡结构和抗冻融性能的关系的研究结果发现，即使混凝土中引入相同数量的空气，由于外加剂的品种不同，气泡在混凝土中的结构，即气泡直径和分布形状的不同，因而对抗冻融性能的影响也有明显的差异。一般在混凝土中引入2%的气体上就可以改善混凝土的耐久性，若引气量超过6%，则不但会使混凝土的强度显著降低，而且耐久性也会有下降趋势。所以适宜的含气量控制范围一般为2-5%。
3.5.2对抗渗性的影响
一般影响抗渗性较大的是水灰比，当水灰比大于0.55时，由于拌和混凝土所使用的水远远超过水泥水化所需要的水，因此在混凝土中存在着水化剩余水、早期蒸发水和泌水通道等留下的原生孔缝将导致混凝土的透水性急剧增加，但若水灰比太低，由于混凝土的和易性太差而导致无法制成充分密实的混凝土结构，其抗渗性能还是无法提高。
3.5.3对碳化及钢筋锈蚀的影响
混凝土的碳化与钢筋混凝土结构的耐久性密切相关。混凝土结构从表面开始遭受CO2的作用，混凝土中的水化产物Ca（OH）2慢慢地变成CaCO3丧失碱性。当碳化作用深入到钢筋部位后，就使原来起保护钢筋的“钝化膜”遭到破坏从而使钢筋受到电化学腐蚀。当加入外加剂，外加剂中含有大量氯离子，则对钢筋的电化学腐蚀作用将明显加剧。为此在钢筋混凝土中氯离子含量应加以严格控制。有试验结果表明，掺优度减水剂的混凝土碳化速度比不掺减水剂的混凝土有明显缓慢，可以克服矿渣水泥抗碳化性能低的缺陷，使之达到普通水泥抗碳化的水平，混凝土总钢筋产生锈蚀的危害明显减轻。若在减水剂中再复合此阻锈剂（如亚硝酸钠等），钢筋的阻锈能力将进一步提高，而混凝土的整体耐久性将有明显提高。
4.结语
高效减水剂的作用极大程度地改善了新拌混凝土的物理性能，提高了硬化后混凝土的强度等级和耐久性，节约了水泥用量。其对水泥性能的影响存在多重作用，评价减水剂对混凝土性能影响时应充分给予考虑。根据不同的作用目的，选择不同减水剂，对诸影响因素有所取舍。减水剂与水泥的相容性也是评价减水剂性能的指标之一，若出现不相容性则会使混凝土性能改善不明显，甚至使混凝土构件更易出现裂纹。
参考文献
[1]廖国胜.减水剂在混凝土中的应用，北京出版社，2002.
[2]伊训周，杨医博.减水剂对比实验研究.中国铁道出版社，2005.
[3]杨利民.高效减水剂对混凝土体积稳定性的影响.山西建筑，2008.
收稿日期：2013-4-9
作者简介：姚琴（1982-），女，贵州江口人，本科，工程师，从事铁路桥梁及轨枕预制工作。
摘要：减水剂是种能减少混凝土中必要的单位用水量，并能满足规定的稠度要求，提高混凝土和易性的外加剂。减水剂能够增加水化效率，减少单位用水量，增加强度，节省水泥用量；改善尚未凝固的混凝土的和易性，防止混凝土成分的离析。提高抗渗性，减水透水性，避免混凝土建筑结构漏水，增加耐久性，增加耐化学腐蚀性能；减少混凝土凝固的收缩率，防止混凝土构件产生裂纹。提高抗冻性，有利于冬季施工。
关键词：减水剂；混凝土质量；性能
引言
随着科学技术的发展，人们对混凝土的性能提出了各种新的更高的要求。从上世纪40年代开始推广混凝土外加剂以来，它的发展不但从微观亚微观层次改变了硬化混凝土的内部结构，并且在工艺过程改变了新拌混凝土的结构。
减水剂又称分散剂或塑化剂，是最常用和最重要的外加剂。使用它时能在不影响混凝土和易性的条件下使新拌混凝土的用水量减少。它的主要成分是表面活性剂，它对新拌混凝土所起的作用也主要是表面活性作用。
减水剂可以减少混凝土的拌合物的用水量，提高混凝土的强度和耐久性、抗渗性；改善混凝土的工作性，提高施工速度和施工质量，满足机械化施工要求，减少噪声及劳动强度，节约水泥用量等。
1.高效减水剂的种类
目前合成的高效减水剂都属于阴离子型高分子表面活性剂，按其活性基团阴离子的不同，可分为两大类：聚磺酸盐和聚梭酸盐。聚磺酸盐高效减水剂包括萘磺酸盐、三聚氰胺磺酸盐和氨基磺酸盐缓凝高效减水剂。聚胺酸盐类高效减水剂是（甲基）丙烯酸与其他单体的共聚物。
2.高效减水剂的作用机理
由于水泥颗粒粒径绝大部分在7-80μm范围内，属于微细粒粉体颗粒范畴。对于水泥一水体系，水泥颗粒及水泥水化颗粒表面为极性表面，具有较强的亲水性。微细的水泥颗粒具有较大的比表面能（固液界面能），为了降低固液界面总能量，微细的水泥颗粒具有自发凝聚成絮团趋势，以降低体系界面能，使体系在热力学上保持稳定性。同时，在水泥水化初期，C3A颗粒表面荷正电，而C3S和C2S颗粒表面荷负电，正负电荷的静电引力作用也促使水泥颗粒凝聚形成絮团结构。
3.高效减水剂对混凝土的影响
3.1减水剂对新拌混凝土流变性质的影响
要制备流动性质好的新拌混凝土，必须拆开降低水泥颗粒间阻碍流动的粘滞结构，使水泥颗粒在水介质中充分分散。影响水泥胶融的性质很多，都影响着水泥颗粒的稳定性。
当新拌混凝土中适量加入减水剂后，水泥颗粒所带的电位增大，而水泥颗粒问的电性斥力大大增加，导致新拌混凝土的粘度下降，这样就促使整个分散体系的稳定性提高，流动性得到改善。
水泥浆体从稀释到凝聚状态之间还存在着一个存在于两者之间的中间状态，即触变状态。这是由于水泥净浆中的凝聚结构在剪切速率增大的情况下再度分散引起的。具体表现为剪切速率增大时阻力减小，粘度减小。一般在水泥浆体中掺入适量减水剂能促使新拌混凝土显示出较强的触变性。这是由于水泥颗粒表面对减水剂的吸附溶剂化膜层的形成以及电位的提高等原因，若稍加振动又会表现出较好的流动性。不加减水剂的新拌混凝土的触变性要弱很多。
3.2减水剂对新拌混凝土和易性的影响
影响新拌混凝土和易性的因素很多，主要是水泥，集料，用水量，外加剂的性质和用量，温度等因素。当其他条件相同时和易性则与减水剂的种类和掺量有一定关系。新拌混凝土的和易性通常用塌落度值测定来衡量。
坍落度随减水剂的掺量增加而增大。减水剂掺量为水泥用量的0.5%以内时，其坍落度增大幅度较大，若超过0.5%，其坍落度增加的幅度明显下降。但是普通减水剂的常用量为0.25%，超掺量会显示出强烈延缓凝结和硬化作用，而高效减水剂的常用掺量为0.50-0.75%。在常用掺量下，当配合比和用水量相同时，掺普通减水剂者坍落度可增大2倍以上，而高效减水剂可增大3倍以上。
3.3减水剂对混凝土凝结时间的影响
混凝土凝结时间是施工中一项重要的参数，尤其是对大体积混凝土施工更为重要。适量的掺加缓凝剂可延缓混凝土的凝结时间，便于解决施工中所出现的问题。
在常用掺量下，木钙和蜜糖减水剂延缓混凝土的凝结时间，属于缓凝减水剂。FDN，UNF-2和SN-Ⅱ高效能减水剂对混凝土的凝结时间影响不大。若上述减水剂超掺量使用时（推荐掺量的一倍或一倍以上）木钙将会使混凝土严重缓凝，甚至发生不凝。而奈系建水泥超掺量使用时也会产生缓凝，早期强度降低。
温度对掺减水剂混凝土的凝结时间影响规律与普通混凝土相类似，随着温度的提高，水泥的水化反应速率加快，其凝结时间和硬化过程也相应缩短。
温度对掺高效减水剂混凝土凝结时间的影响与掺普通减水剂者大致相同，环境温度高凝结时间提前，反之延缓。
3.4减水剂对混凝土抗压强度的影响
抗压强度是混凝土最重要的力学性质之一。在一定条件下工程上要求混凝土其他性质往往与混凝土的强度之间存在着密切的联系。长期以来研究混凝土强度理论的基本出发点都是把水泥石的抗压强度性能作为主要影响因素，加以考虑并建立了一系列说明水泥石空隙率与密实度与强度之间的关系式：
R=ARC（C/W-B）
式中：R-混凝土抗压强度；AB-经验常数；RC-水泥的实际强度；C/W-灰水比。
由上式可看出混凝土强度的重要因素是水泥浆的水灰比和水化程度有关。在加入减水剂后使混凝土中水灰比有较大幅度的下降，水泥石内部空隙体积明显减少，水泥石更加致密，使混凝土的抗压强度有显著的提高。
3.5减水剂对混凝土耐久性能的影响
3.5.1对抗冻融性的影响
混凝土的抗冻融性在其他条件相同的情况下，很大程度上是受水灰比和合气量这两个重要因素制约。实验发现，混凝土的水灰比愈小，其抗冻融性能愈好，掺入具有一定引气作用的减水剂，其抗冻融性能有更大的改善。 混凝土这种多孔多相聚集体其包含着各种不同尺寸的孔隙，孔中水的性质随孔径不同而有很大差异。从混凝土气泡结构和抗冻融性能的关系的研究结果发现，即使混凝土中引入相同数量的空气，由于外加剂的品种不同，气泡在混凝土中的结构，即气泡直径和分布形状的不同，因而对抗冻融性能的影响也有明显的差异。一般在混凝土中引入2%的气体上就可以改善混凝土的耐久性，若引气量超过6%，则不但会使混凝土的强度显著降低，而且耐久性也会有下降趋势。所以适宜的含气量控制范围一般为2-5%。
3.5.2对抗渗性的影响
一般影响抗渗性较大的是水灰比，当水灰比大于0.55时，由于拌和混凝土所使用的水远远超过水泥水化所需要的水，因此在混凝土中存在着水化剩余水、早期蒸发水和泌水通道等留下的原生孔缝将导致混凝土的透水性急剧增加，但若水灰比太低，由于混凝土的和易性太差而导致无法制成充分密实的混凝土结构，其抗渗性能还是无法提高。
3.5.3对碳化及钢筋锈蚀的影响
混凝土的碳化与钢筋混凝土结构的耐久性密切相关。混凝土结构从表面开始遭受CO2的作用，混凝土中的水化产物Ca（OH）2慢慢地变成CaCO3丧失碱性。当碳化作用深入到钢筋部位后，就使原来起保护钢筋的“钝化膜”遭到破坏从而使钢筋受到电化学腐蚀。当加入外加剂，外加剂中含有大量氯离子，则对钢筋的电化学腐蚀作用将明显加剧。为此在钢筋混凝土中氯离子含量应加以严格控制。有试验结果表明，掺优度减水剂的混凝土碳化速度比不掺减水剂的混凝土有明显缓慢，可以克服矿渣水泥抗碳化性能低的缺陷，使之达到普通水泥抗碳化的水平，混凝土总钢筋产生锈蚀的危害明显减轻。若在减水剂中再复合此阻锈剂（如亚硝酸钠等），钢筋的阻锈能力将进一步提高，而混凝土的整体耐久性将有明显提高。
4.结语
高效减水剂的作用极大程度地改善了新拌混凝土的物理性能，提高了硬化后混凝土的强度等级和耐久性，节约了水泥用量。其对水泥性能的影响存在多重作用，评价减水剂对混凝土性能影响时应充分给予考虑。根据不同的作用目的，选择不同减水剂，对诸影响因素有所取舍。减水剂与水泥的相容性也是评价减水剂性能的指标之一，若出现不相容性则会使混凝土性能改善不明显，甚至使混凝土构件更易出现裂纹。
参考文献
[1]廖国胜.减水剂在混凝土中的应用，北京出版社，2002.
[2]伊训周，杨医博.减水剂对比实验研究.中国铁道出版社，2005.
[3]杨利民.高效减水剂对混凝土体积稳定性的影响.山西建筑，2008.
收稿日期：2013-4-9
作者简介：姚琴（1982-），女，贵州江口人，本科，工程师，从事铁路桥梁及轨枕预制工作。