1、第三章第三章 普通减水剂普通减水剂3.13.1普通减水剂的组成及化学性质普通减水剂的组成及化学性质3.23.2普通减水剂对混凝土性能的影响普通减水剂对混凝土性能的影响3.33.3普通减水剂的制备工艺普通减水剂的制备工艺3.43.4普通减水剂的适应范围与工程应用普通减水剂的适应范围与工程应用制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室普通减水剂的特点：应用面最广、使用量最大、使用最早，普通减水剂的特点：应用面最广、使用量最大、使用最早，最初为工业副产品。最初为工业副产品。普通减水剂的主要作用：普通减水剂的主要作用：1.在不减少单位用水量情况下，改善新拌混凝土的和易性，提在不减少单位用水量情况
2、下，改善新拌混凝土的和易性，提高流动度和工作度。高流动度和工作度。2.在保持相同流动度下，减少用水量，提高混凝土的强度。在保持相同流动度下，减少用水量，提高混凝土的强度。3.在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥。在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室和易性混凝土拌合物的和易性又称工作性，它是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。流动性指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下易于产生流动、易于输送和易于充满混凝土模板地性质。粘聚性混凝土拌合物在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性好可保证混凝土拌合
3、物在输送、浇灌、成型等过程中，不发生分层、离析，即保证硬化后混凝土内部结构均匀。保水性混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力。保水性好可保证混凝土拌合物在输送、成型及凝结过程中，不发生大的或严重的泌水，既 可避免由于泌水产生的大量的连通毛细孔隙，又可避免由于泌水，使 水在粗骨料和钢筋下部聚积所造成的界面粘结缺陷。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室3.1 普通减水剂的组成及化学性质普通减水剂种类：木质素磺酸盐类减水剂、羟基羧酸盐减水剂、糖钙减水剂、腐殖酸减水剂。1.木质素磺酸类减水剂a.木质素(Lignin)的来源与结构制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉
4、林建筑工程学院材料学院高分子教研室木质化植物中木质素的作用：粘结作用，提高强度作用。在纸纤维生产中，木质素是多余有害的，在木材蒸煮制浆过程中与纤维通过过滤分离后存在于滤液中，提取滤液中的酒精（乙醇）、香兰素（食物添加剂），最后剩下木质素（含量40%-60%）。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室b.木质素磺酸盐的性质式中式中M M为为Na+Na+、Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+、NH4+NH4+、K+K+等。等。分子量：分子量：20000200005000050000之间。之间。性质属于阴离子表面活性剂。性质属于阴离子表面活性剂。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室
5、木质素磺木质素磺酸盐性质酸盐性质原料原料造纸造纸工艺工艺软木（针叶）软木（针叶）硬木（阔叶）硬木（阔叶）芦苇、稻草芦苇、稻草（一年生）（一年生）木质素含量木质素含量16%16%19%19%，对混凝土作用良好。对混凝土作用良好。木质素含量木质素含量27%27%37%37%，对混凝土作用优良。对混凝土作用优良。木质素含量更低，木质素含量更低，对混凝土作用最差。对混凝土作用最差。酸法酸法碱法（大部分）碱法（大部分）制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室木质素磺酸钙（木钙）木质素磺酸钙（木钙）木质素磺酸钠（木钠）木质素磺酸钠（木钠）制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室2.2.其他
6、类减水剂其他类减水剂 a a.腐殖酸类减水剂（胡敏酸）：是一类高分子羟基芳基羧腐殖酸类减水剂（胡敏酸）：是一类高分子羟基芳基羧酸。酸。b.b.棉浆、半纤维素类减水剂棉浆、半纤维素类减水剂c.c.橡椀栲胶类减水剂橡椀栲胶类减水剂腐殖酸减水剂腐殖酸减水剂制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室3.2 3.2 普通减水剂对混凝土性能的影响（木质素磺酸盐）普通减水剂对混凝土性能的影响（木质素磺酸盐）木质素磺酸盐特点及作用：木质素磺酸盐特点及作用：a.a.属于阴离子表面活性剂，能吸附在固液界面上形成界面吸属于阴离子表面活性剂，能吸附在固液界面上形成界面吸附层，使界面层上分子与内部分子具有不同能量
7、，即木质附层，使界面层上分子与内部分子具有不同能量，即木质素磺酸盐水溶液表面张力小于纯水溶液，因而起分散和起素磺酸盐水溶液表面张力小于纯水溶液，因而起分散和起泡作用。气泡的滚动和托浮作用会改进固液分散体系的和泡作用。气泡的滚动和托浮作用会改进固液分散体系的和易性。易性。b.b.木质素磺酸盐在水中解离成有机大分子阴离子和金属阳离木质素磺酸盐在水中解离成有机大分子阴离子和金属阳离子，大分子阴离子吸附在水泥固体颗粒表面，使水泥粒子子，大分子阴离子吸附在水泥固体颗粒表面，使水泥粒子带负电，电斥力使水泥粒子分开，水膜还能减小粒子间摩带负电，电斥力使水泥粒子分开，水膜还能减小粒子间摩擦力起润滑作用。擦力起
8、润滑作用。c.c.木质素磺酸盐分子中存在着羟基（木质素磺酸盐分子中存在着羟基（OHOH）和醚键（）和醚键（），因而有缓凝作用，使水泥水化初期可减少结合水消耗），因而有缓凝作用，使水泥水化初期可减少结合水消耗而增加和易性。而增加和易性。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室.对新拌混凝土性能的影响对新拌混凝土性能的影响a a.改善混凝土和易性改善混凝土和易性 影响和易性的因素：水泥品种、用量、骨影响和易性的因素：水泥品种、用量、骨料用量、砂率大小、用水量、浇注环境温度、料用量、砂率大小、用水量、浇注环境温度、湿度、工艺条件、静停时间等。当其他条件相湿度、工艺条件、静停时间等。当其他条件
9、相同时和易性与减水剂的种类、掺量及掺加方法同时和易性与减水剂的种类、掺量及掺加方法有关。有关。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室木钙、木钠对塌落度影响木钙、木钠对塌落度影响样品样品掺量掺量木钠木钠木钙木钙高效高效木钠木钠+高效高效木钙木钙+高效高效0.25%1401351691451450.5%2001952152152001.0%2312062382852651.5%240240250287270制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室混凝土搅拌车混凝土搅拌车混凝土搅拌机混凝土搅拌机制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分
10、子教研室混凝土搅拌楼混凝土搅拌楼制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室减水率：减水率：8%8%15%15%WR=(W0 W1)/W0 0 100%100%W0：基准混凝土单位用水量；：基准混凝土单位用水量；W1：掺外加剂混凝土单位用水量：掺外加剂混凝土单位用水量b.b.减少单位用水量减少单位用水量 实际计算水泥水化硬化所需用水量实际计算水泥水化硬化所需用水量25%25%（以水（以水泥质量为泥质量为100%100%）。生产混凝土时为了保持流动性，）。生产混凝土时为了保持流动性，便于施工，用水量超过此值。这些水化过程中不需便于施工，用水量超过此值。这些水化过程中不需要的水称为游离水分。游
11、离水分蒸发形成混凝土中要的水称为游离水分。游离水分蒸发形成混凝土中的空隙。的空隙。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室c.改变混凝土的凝结时间初凝：自加水时至水泥浆开始失去塑性，流动初凝：自加水时至水泥浆开始失去塑性，流动 性降低所需的时间。性降低所需的时间。终凝：自加水时至水泥浆完全失去塑性并开始一定初始结构强度终凝：自加水时至水泥浆完全失去塑性并开始一定初始结构强度所需的间。所需的间。不早于不早于45 min45 min，不，不宜过快，以完成各宜过快，以完成各种工序。种工序。不迟于不迟于6.5h6.5h，不宜，不宜过迟，尽早凝结硬过迟，尽早凝结硬化，产生强度。化，产生强度。凝结
12、时间测定方法：贯入阻力实验（贯入阻力仪）凝结时间测定方法：贯入阻力实验（贯入阻力仪）R=P/A R贯入阻力，贯入阻力，MPa P贯入深度贯入深度25mm时所需压力时所需压力N A贯入仪试针的截面积，贯入仪试针的截面积，mm2 测初凝时间测初凝时间100 mm2 测终凝时间测终凝时间20 mm2 制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室A：普通硅酸盐水泥混凝土；：普通硅酸盐水泥混凝土；B：掺木质素磺酸钙后的普通硅酸盐：掺木质素磺酸钙后的普通硅酸盐 混凝土；混凝土；C：掺木质素磺酸钙后的矿渣硅酸盐：掺木质素磺酸钙后的矿渣硅酸盐 混凝土混凝土制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室d
13、.d.水化热水化热混凝土凝结硬化过程是放热过程，掺入减水剂后，放热量与不混凝土凝结硬化过程是放热过程，掺入减水剂后，放热量与不掺大致相同，不同的在于改变了水化热峰值出现的时间与高度。掺大致相同，不同的在于改变了水化热峰值出现的时间与高度。也就是说减水剂推迟了水泥的放热过程。也就是说减水剂推迟了水泥的放热过程。木质素掺量为木质素掺量为0.25%0.25%，水化热峰值推迟，水化热峰值推迟3 38h8h。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室e.e.泌水泌水混凝土由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料、外加剂等拌合混凝土由水、胶凝材料、细骨料、粗骨料、外加剂等拌合硬化而成，它会产生不均匀的情况有三
14、种：硬化而成，它会产生不均匀的情况有三种：骨料沉底、骨料沉底、浆体上浮浆体上浮浆体沉底、浆体沉底、骨料上浮骨料上浮水分上浮水分上浮逸出（泌水）逸出（泌水）混凝土混凝土离析离析混凝土的宏观混凝土的宏观不均匀性不均匀性混凝土宏观上是均匀的，但是混凝土宏观上是均匀的，但是上表面不均匀，内部局部不均匀上表面不均匀，内部局部不均匀制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室泌水机理泌水机理制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室解决混凝土泌水的途径解决混凝土泌水的途径 (1)(1)混凝土配合比方面，适当增加胶凝材料用量，适当提混凝土配合比方面，适当增加胶凝材料用量，适当提高混凝土的砂率。在保
15、证施工性能的前提下，尽量减少单位高混凝土的砂率。在保证施工性能的前提下，尽量减少单位用水量。用水量。(2)(2)原材料方面，选用较细的胶凝材料和高品质的引气剂。原材料方面，选用较细的胶凝材料和高品质的引气剂。(3)(3)减水剂方面，选用混凝土泌水较小、流动度大的高效减水剂方面，选用混凝土泌水较小、流动度大的高效减水剂。减水剂。(4)(4)施工方面，严格控制混凝土振捣时问，避免过振。施工方面，严格控制混凝土振捣时问，避免过振。(5)(5)通过外加剂改善混凝土的泌水。通过外加剂改善混凝土的泌水。如果减水剂的分子量较大、分子链较长，会使混凝土如果减水剂的分子量较大、分子链较长，会使混凝土的泌水减少，
16、但是同时减水剂的减水率较低。的泌水减少，但是同时减水剂的减水率较低。如果分子量较小、分子链较短，则使减水率增加，同如果分子量较小、分子链较短，则使减水率增加，同时使混凝土的泌水率增大。时使混凝土的泌水率增大。有些减水剂在主分子链上存在支链，无论主链支链，有些减水剂在主分子链上存在支链，无论主链支链，较长时会使混凝土泌水减水，但减水率也相应降低。较长时会使混凝土泌水减水，但减水率也相应降低。混合组成（复合型外加剂）制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室2.2.对硬化混凝土性能的影响对硬化混凝土性能的影响（1 1）强度）强度强度理论：强度理论：鲍罗米公式鲍罗米公式 R=AR0(C/W B
17、)A、B常数常数 R混凝土强度混凝土强度 R0水泥标号水泥标号 C/W水灰比水灰比孔隙率孔隙率 R=3100（1 Vp）2.7 Vp混凝土孔隙率混凝土孔隙率制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室木质素磺酸盐：木质素磺酸盐：a.a.减水剂的减水作用降低水灰比，孔隙体积减水剂的减水作用降低水灰比，孔隙体积 减小，砼更为致密，强度提高。减小，砼更为致密，强度提高。b.b.引气作用引气作用,用量大时含气量增加，强度反用量大时含气量增加，强度反 而下降。而下降。减水剂对抗拉强度无明显影响。减水剂对抗拉强度无明显影响。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室（2 2）收缩与徐变）收缩与徐
18、变收缩：砼在干燥过程中，发生气孔水和毛细水的蒸发，毛细水收缩：砼在干燥过程中，发生气孔水和毛细水的蒸发，毛细水的蒸发使毛细孔中形成负压，产生收缩力，导致砼收缩。残余的蒸发使毛细孔中形成负压，产生收缩力，导致砼收缩。残余收缩为收缩量的收缩为收缩量的30%30%60%60%。砼的极限收缩值（砼的极限收缩值（50509090）1010-5-5 mm/mm(1m mm/mm(1m收缩收缩0.50.50.9mm)0.9mm)。掺减水剂：前两个月收缩大，掺减水剂：前两个月收缩大，三个月后收缩小三个月后收缩小成型后早成型后早期加强养护，较小收缩期加强养护，较小收缩。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子
19、教研室徐变：砼在恒定载荷的长期作用下，沿着作用力的方向的变形随时间不断增长，一般要延续23年才逐渐趋于稳定，这种在长期载荷作用下产生的变形称为徐变。徐变应变瞬时应变瞬时恢复残余形变徐变恢复制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室（3 3）抗渗性）抗渗性减水剂减水剂水灰比下降水灰比下降砼密实性提高砼密实性提高 引气性引气性少量气泡少量气泡阻断了毛细管的通道阻断了毛细管的通道开放孔开放孔 成为封闭孔成为封闭孔 抗渗性提高抗渗性提高制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室（4 4）抗冻融性）抗冻融性在某一冻结温度下存在结冰水和过冷水，结冰水产生体积在某一冻结温度下存在结冰水和过冷水，
20、结冰水产生体积膨胀（膨胀（9%9%）及过冷水发生迁移，引起压力的结果。）及过冷水发生迁移，引起压力的结果。砼在掺入减水剂后，由于减水剂的增强作用及引入一定数砼在掺入减水剂后，由于减水剂的增强作用及引入一定数量独立微小气泡，使砼抗冻融性有较大提高。量独立微小气泡，使砼抗冻融性有较大提高。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室（5 5）钢筋锈蚀与碳化）钢筋锈蚀与碳化钢筋锈蚀钢筋锈蚀电化学腐蚀：由电化学腐蚀：由于氯离子的存在，发生原电于氯离子的存在，发生原电池反应。池反应。减水剂生产时原料含氯，当减水剂生产时原料含氯，当氯离子含量小于氯离子含量小于1%1%，锈蚀程，锈蚀程度不增加。度不增加
21、。耐久性与碳化相关：硬化砼长期暴露在空气中，与空气中二耐久性与碳化相关：硬化砼长期暴露在空气中，与空气中二氧化碳反应：氧化碳反应：Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2OCa(OH)2+CO2CaCO3+H2O，逐渐失去碱性（钢，逐渐失去碱性（钢筋处于强碱性中不锈蚀），碳化由表面向内部筋处于强碱性中不锈蚀），碳化由表面向内部碳化不影响碳化不影响强度，但不能保护钢筋（原强度，但不能保护钢筋（原PHPH值值12.512.5，碳化后，碳化后PHPH小于小于11.511.5，有氧时钢筋表面钝化膜被破坏。）有氧时钢筋表面钝化膜被破坏。）制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室Fe(OH)3Fe(
22、OH)3比比FeFe的体积大的体积大2 22.52.5倍，且疏松，形不成保护膜，并倍，且疏松，形不成保护膜，并且使钢筋体积增大，产生膨胀应力，保护层开裂、脱落，加且使钢筋体积增大，产生膨胀应力，保护层开裂、脱落，加速钢筋锈蚀，使承载能力下降至破坏。速钢筋锈蚀，使承载能力下降至破坏。减水剂具有减水作用，可使水灰比下降，抑制碳化。减水剂具有减水作用，可使水灰比下降，抑制碳化。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室3.3 普通减水剂的制备工艺1.木质素磺酸盐减水剂（木钙、木钠）制浆制浆木质素磺酸盐（副产品）木质素磺酸盐（副产品）纤维浆，生产化纤织物或造纸纤维浆，生产化纤织物或造纸分离分离a
23、.a.木钙的生产过程（亚硫酸盐制浆法）木钙的生产过程（亚硫酸盐制浆法）把木片与亚硫酸盐蒸煮，木质素发生磺化反应，转化为水溶性。把木片与亚硫酸盐蒸煮，木质素发生磺化反应，转化为水溶性。碱法碱法 分子量最小分子量最小亚硫酸制浆蒸亚硫酸制浆蒸 中性法中性法 煮液酸碱度（煮液酸碱度（PHPH）酸性法酸性法 分子量高，木钙质量最好分子量高，木钙质量最好 （一般方法）（一般方法）制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室生产流程：制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室b.b.木钠的生产工艺（木质素磺酸钠）木钠的生产工艺（木质素磺酸钠）分子结构与木钙相同，只是大分子中的磺酸基团形成的不分子结
24、构与木钙相同，只是大分子中的磺酸基团形成的不是钙盐而是钠盐，因此生产过程中用是钙盐而是钠盐，因此生产过程中用NaOHNaOH取代取代Ca(OH)2Ca(OH)2来中来中和废液。和废液。废液废液中和（置换）中和（置换）发酵发酵超精滤超精滤浓缩浓缩喷粉喷粉c.c.木质素磺酸盐生产的质量控制木质素磺酸盐生产的质量控制 水分：水分：7%7%影响有效成分含量，吸潮影响有效成分含量，吸潮 水不溶物：水不溶物：2%2%杂质，非有效成分杂质，非有效成分 PH PH值：值：4.55.54.55.5 还原糖：还原糖：8%8%影响砼缓凝，降低有效成分。影响砼缓凝，降低有效成分。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高
25、分子教研室2.2.腐殖酸减水剂腐殖酸减水剂腐殖酸中大部分不溶于水和酸，在有碱存在的条件下生成盐腐殖酸中大部分不溶于水和酸，在有碱存在的条件下生成盐而溶解而溶解。草炭烘干干燥草炭烘干干燥分离分离碱煮碱煮去渣去渣烘干烘干磺化磺化清液浓缩清液浓缩磨细磨细成品成品NaOHNa2SO4制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室3.棉浆减水剂 废液废液棉短绒蒸煮棉短绒蒸煮烘干烘干氯化氯化球磨球磨沉淀过滤沉淀过滤成品成品NaOHNaOH过滤过滤氯气氯气滤液滤液Na2CO34.栲胶及其废渣提取物制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室3.4 普通减水剂的适应范围与工程应用1.普通减水剂应用技术要
26、点 应用广泛：普通混凝土、大体积砼、水工、泵送、防水、应用广泛：普通混凝土、大体积砼、水工、泵送、防水、现浇砼、现浇砼、预制砼、钢筋砼、预应力砼预制砼、钢筋砼、预应力砼现场搅拌砼，然后浇注商品砼：建筑场外搅拌后，经过运输入现场直接浇注：混凝土现浇预制砼现场预制预制砼：场外预制（定做的、买现成的砼构件）制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室不宜使用：蒸养砼不宜使用：蒸养砼 有缓凝作用，日最高气温高于有缓凝作用，日最高气温高于55时使用。时使用。适宜掺量（适宜掺量（0.25%0.25%，不超过，不超过3%3%），宜于湿掺），宜于湿掺 砼拌合
27、物从出机运输到浇注的时间（夏季：小于砼拌合物从出机运输到浇注的时间（夏季：小于1h1h，冬，冬季：小于季：小于2h2h）减水剂与胶结料及其他外加剂的相容性减水剂与胶结料及其他外加剂的相容性 加强养护加强养护2.2.普通减水剂容易出现的工程质量问题普通减水剂容易出现的工程质量问题 流动性不好流动性不好 掺量不够掺量不够 长时间不凝结长时间不凝结 掺量过大掺量过大 强度不够强度不够 假凝（急凝）假凝（急凝）水泥、外加剂相容性水泥、外加剂相容性制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室3 3 普通减水剂的工程应用普通减水剂的工程应用a.a.葛洲坝水利工程葛洲坝水利工程 1974 1974年到年
28、到19851985年施工，浇注砼年施工，浇注砼12501250万立方米，木钙掺万立方米，木钙掺量量0.2%0.3%0.2%0.3%，减水率，减水率15%20%15%20%，强度提高，强度提高15%20%15%20%，用，用量量46924692吨，节约水泥吨，节约水泥1818万吨，节约资金万吨，节约资金900900万元，技术万元，技术经济效果显著。经济效果显著。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室b.b.宝钢工程宝钢工程 19791979年施工，砼土方量年施工，砼土方量70007000立方米钢筋混凝土地板，要求立方米钢筋混凝土地板，要求
29、70007000立方米混凝立方米混凝土一次连续浇筑施工。掺用木钙，强度达到要土一次连续浇筑施工。掺用木钙，强度达到要求。求。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室c.c.深圳国贸大厦深圳国贸大厦 5353层，从第五层开始采用层，从第五层开始采用泵送混凝土，内外筒体整体同步滑模施工工艺。泵送混凝土，内外筒体整体同步滑模施工工艺。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室 d.d.三峡一期工程三峡一期工程 砼砼300300万万m3,m3,使用了缓使用了缓凝、引气、减水型减凝、引气、减水型减水剂。这是一种复合水剂。这是一种复合型减水剂。型减水剂。制作人：李祎吉林建筑工程学院材料学院高分子教研室Thank you!
