减水剂配方及化学成分分析

减水剂配方及化学成分分析

　　　一、化学成分

　减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。根据化学成分组成，减水剂通常分为以下几类：
• 木质素磺酸盐类减水剂：这类减水剂的主要成分为木质素磺酸盐，包括木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁等。它是亚硫酸法制浆的副产物，可溶于各种ph值的水溶液中，不溶于有机溶剂，官能团为酚式羟基。
• 萘系高效减水剂：是萘通过硫酸磺化，再和甲醛进行缩合的产物，属于阴离子型表面活性剂。该类减水剂外观视产品的不同可呈浅黄色到深褐色的粉末，易溶于水，对水泥等许多粉体材料分散作用良好，减水率达25%。
• 三聚氰胺系高效减水剂：主要成分为磺化三聚氰胺甲醛缩合物，具有显著的减水效果，对水泥分散性能好，早强效果显著，蒸养适应好，基本不影响混凝土凝结时间和含气量。
• 氨基磺酸盐系高效减水剂：是以氨基芳基磺酸盐、苯酚类和甲醛进行缩合的产物，其中苯酚类化合物，包括一元酚（如苯酚）、多元酚（如间苯二酚，对苯二酚）或烷基酚（甲酚，乙酚）、双酚（双酚a，双酚s）或以上化合物的亲核取代衍生物。
• 脂肪酸系高减水剂：主要是以脂肪族化学成分为主的减水剂，具有低毒、低渗透、高温效应等特点。
• 聚羧酸盐系高效减水剂：具有独特的蜂窝状分子结构，掺量低、减水率高、坍落度损失小、与各种类型的水泥和外加剂适应性好。

　　二、结构特点

　减水剂大多属于阴离子表面活性剂，主要为聚羧酸盐类产品，它具有“梳状”的结构特点，由带有游离的羧酸阴离子团的主链和聚氧乙烯基侧链组成。
这种结构特点使得减水剂具有以下作用：
• 分散作用：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，形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，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支链，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。

　　三、分析方法

　　为了对减水剂的化学成分进行分析和检测，常用的方法包括元素分析法、红外光谱法、核磁共振法和质谱法等。

　　1.元素分析法：元素分析法可用于测定减水剂中金属离子的含量，如铝中铝离子的含量。常见的元素分析方法有火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。

　　2.红外光谱法：红外光谱法可以通过测定减水剂的红外吸收带，分析其分子结构和官能团。这种方法适用于分析高分子有机物减水剂的化学成分。

　　3.核磁共振法：核磁共振法是一种检测物质分子结构和原子核之间相互作用的方法。通过核磁共振技术可以对减水剂的结构进行表征，如高分子有机物减水剂的分子量、结构等。

　　4.质谱法：质谱法主要用于分析减水剂中的有机化合物。通过质谱仪测定样品中的质荷比和相对丰度，可以推测出其分子结构。

　　四、应用领域

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂，适用于强度等级为c15-c60及以上的泵送或常态混凝土工程，特别适用于制造高耐久、高流态、高保坍、高强以及对外观质量要求高的混凝土工程。其主要应用领域包括：
• 建筑工程：在建筑工程中，减水剂可用于配制各种混凝土，如高性能混凝土、自密实混凝土、泵送混凝土等，以提高混凝土的工作性、强度和耐久性。
• 桥梁工程：桥梁工程中，减水剂可以用于配制高强混凝土，提高混凝土的强度和耐久性，同时减少混凝土的收缩和徐变，从而提高桥梁的使用寿命。
• 隧道工程：在隧道工程中，减水剂可用于配制喷射混凝土，提高混凝土的喷射性能和早期强度，同时减少混凝土的回弹量，从而提高施工效率和质量。
• 水利工程：水利工程中，减水剂可以用于配制大坝混凝土、水工混凝土等，以提高混凝土的抗渗性和耐久性，同时减少混凝土的温度裂缝和干缩裂缝。
• 预制构件：减水剂可用于预制构件的生产，如预制梁、预制柱、预制板等，以提高预制构件的生产效率和质量。
• 其他领域：减水剂还可用于其他领域，如耐火材料、陶瓷、涂料等，以提高这些材料的性能。