减水剂是一种通过表面活性剂技术具有减少水泥用量和增加拌和物流动性的一类高效外加剂。在施工中，由于配合比不同，施工现场人员操作水平差异等原因，经常出现混凝土坍落度损失大或不稳定的现象，严重影响了工程质量。为了保证工程质量，目前在混凝土拌和过程中添加了减水剂，该产品具有保坍、抗离析、抗泌水等作用，提高了混凝土的和易性，减少了混凝土坍落度损失。混凝土性能的好坏和保坍性能息息相关；流动的浆能极大促进混凝土保坍性能，故混凝土保坍性能和以下因素有密切关系。

        1水泥的矿物组成

1.1C₃A含量的高低

水泥加水拌和后，水泥颗粒与水分子发生复杂的物理、化学反应-水化反应，水泥浆体出现絮凝状结构，这种结构会将10%～30%的拌和水包裹在水泥颗粒之间，使其不参与水泥浆体的自由流动和润滑作用，从而影响了水泥浆体的流动性。

如果在拌和的同时加入减水剂（阳离子表面活性剂），减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附，使水泥颗粒表面带有同种电荷而相互排斥，既能使水-水体系处于相对稳定的悬浮状态，又能使初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将其包裹的拌和水释放出来参与C₃A水化反应和浆体流动。如果水泥C₃A含量较高，水化反应加剧，消耗更多的水，此时混凝土坍落度损失较大，故要控制混凝土坍落度，首当其冲应控制水泥C₃A含量。    

1.2石膏的形态和含量

石膏是一种调凝剂，它通过释放SO₄^2-与C₃A形成钙矾石和单硫铝酸钙，对水泥的凝结时间和硬化速率进行调控。石膏的形态对水泥与聚羧酸的相容性有很大影响。最常见的有生石膏、FGD石膏、PG等，其SO₄^2-释放速率从高到低依次是生石膏、FGD石膏、PG。结果表明：聚羧酸与掺生石膏的水泥相容性最好，掺FGD石膏、PG的相容性较差，这主要与SO₄^2-的释放速率及含量有关。

在水化初期，因C₃A水化速度快，所以引入SO₄^2-与C₃A反应形成钙矾石和单硫铝酸钙对C3A的反应速率进行控制，不然就会产生闪凝。如果SO₄^2-的释放速度缓慢，也就是浆体内SO₄^2--少，但C₃A水化快，就会使减水剂的分子密度下降，从而使其分散效果变差，从而使坍落度的损失变得更大；SO₄^2-含量过高，会加快SO₄^2-与C₃A的反应速率，从而出现假凝。当SO₄^2-的释放量与C₃A含量相当时，则水泥及减水剂具有良好的适应性及保坍性能。

1.3碱含量

碱含量对适应性影响很大，当碱含量增大时，其工作性能也随之增强；然而，过多的碱与骨料中的高活性SiO₂发生反应，形成可溶于水的碱硅酸盐胶凝，产生裂缝；同时，由于聚羧酸的增塑效果减弱，使其流动性能下降，凝结时间大幅缩短。    

碱加速C₃A溶出，并在石膏的参与下，快速生成一定数量的AFt结晶，这些结晶将C₃A的表面封闭起来，阻止C₃A直接水化形成铝酸钙，从而提高浆体的流动性。当碱量较高时，在初期就会产生大量的AFt结晶，导致浆体的流动性降低，其适应性降低，从而导致减水率不足，塑化效果不好，拌和物坍落度经时损失大。

1.4细度和颗粒级配

水泥变细，水化提速，早期吸收更多减水剂，溶液中游离的减水剂分子变少，其分散性和分散保持性变差。此外，水泥也会产生絮凝效应，且水泥愈细，其絮凝效应愈明显。因此，在减水剂剂量一致时，水泥愈细，其分散性、分散维持性愈差。

如果追求水泥的细度，球磨机内出现高温导致生石膏失水，生石膏含量降低，与减水剂的适应性变差，坍落度损失加剧，甚至出现假凝。

1.5混合材

粉煤灰、矿渣粉、石灰石、沸石、煤矸石等混合材的种类、性质、掺量各具差异，导致了聚羧酸对水泥的分散、塑化效果也有差异。

粉煤灰颗粒多呈球状，孔隙较大，表面为一层致密的玻璃体，滚珠作用使混凝土具有较好的流动性，因此，I级灰可有效减少水泥用量，并有效地改善混凝土的黏聚力、强度和耐久性。但是，Ⅱ级灰对外加剂的吸附作用要大于水泥颗粒。因此，在外加剂的作用下，普通粉煤灰掺量大的水泥浆体虽然初期流动度还可以，但随着时间的推移，粉煤灰颗粒会吸收更多的减水剂分子，特别是对气的吸附更大，导致混凝土坍落度经时损失大。    

矿渣粉颗粒呈棱角不规则状，研磨后其形状会明显改变，与水泥接触区域会减小，产生排水性，对减水剂吸收降低，因此，用适量矿渣粉替代水泥，可以提高浆体的流动性，减少了拌和物坍落度损失。

石灰石对减水剂的吸附力很弱，因此，将其掺入到水泥中，不仅能提高水泥与减水剂的适应性，还能降低其坍落度损失。此外，由于沸石和煤矸石等对水泥中的增塑剂有很大的吸附力，使水泥在使用过程中出现了坍落度损失。

1.6新鲜程度和温度

新鲜水泥干燥，初期水化速率高，水化热大，需水多，吸附力大，从而导致减水率降低，坍落度损失大等问题。此外，当水泥的温度低于70℃时，其增塑效应基本不受影响；在水泥的温度>80℃时，减水剂的增塑作用会显著下降，而在更高时，会使生石膏失水，变为无水石膏，甚至在拌和时出现假凝等异常情况，需水量和对吸附力均显著增加，坍落度损失迅速加大，外加剂与水泥的相容性降低。

        2减水剂复配

聚羧酸高性能减水剂复配是混凝土技术的集大成，涉及原材料性能、配合比设计、混凝土工作性的认知和理解、现场混凝土施工控制、减水剂综合复配等方面。

2.1减水剂母液的性能

通常情况下，减水剂母液的分子量、分子链结构、官能团决定母液的性能，故不同厂家的母液，性能也不同（包括保坍性能），当混凝土性能不佳时，换母液试拌也是一种明智的选择。    

2.2消泡和引气

母液未消泡，其pH值较低，适应性不好；大气泡不稳定，易破裂，气损较大，即浆体减少，混凝土易泌，包裹性和流动性变差，进而影响保坍性能。在减水剂中掺加适量消泡剂，能抑制混凝土中气泡的形成，并破坏已形成的气泡，不影响混凝土其他性能发挥，能够去除内部所含气泡，有效改善母液的使用性能，改善混凝土实体外观，提高生产效率。

引气剂可以减小固-液-气三相的界面张力，泡沫薄膜强度增加，在混凝土拌和时会产生许多类似于滚球的细小气泡，减小了集料之间的摩阻，提高了混凝土流动性。如果不改变其流动状态，则可以节约用水。同时，因为混凝土中的水分在气泡的表面均匀分布的，所以能够自由运动的水较少，从而降低了混凝土的泌水量，改善了其保水性和黏聚性。引气剂生成微泡，细小而均匀，混凝土硬化后也能保持其状态，这些气泡可改善混凝土拌和物的工作性，提高混凝土的抗冻性、抗渗性以及抗侵蚀性。在减水剂复配时通常选用以皂甙类为主要成分的聚醚类引气剂。

黄引能有效降低溶液的表面张力，形成封闭独立的气泡，数目多、间隔窄、稳定时间长、经时损耗较小，对塑性混凝土的工作性能（特别是提浆包裹性能）有显著的改进作用，同时还可提升混凝土的耐久性能，是一种潜力巨大的引气剂，在工程建设中有着重要的意义。聚醚类引气剂与聚羧酸减水剂具有良好的相容性，它具备阴离子型、非离子型两种引气剂的优势，发泡能力较强，是一种能够有效地降低表面张力和界面能的表面活性剂，很容易形成200μm以下闭合量大的气泡。引气剂分子在气泡的表面有取向地吸附，从而生成一层比较坚固的液体薄膜，使气泡更均匀稳定，混凝土的润滑和流动性好，能极大促进保坍性能。对于提高混凝土的耐久性及抗冻融循环性能有很好的效果，能极大地改善混凝土的和易性。    

2.3提浆

减水剂复配的核心技术是提浆，改善适应性。提浆是全方位的，有很多种方法和措施，机理各有不同，有化学法提浆，也有物理法提浆。化学法即是利用C₃A和石膏的匹配，从而生成钙矾石的机理提浆。

减水剂消泡、引气提浆，消除易破的大气泡，引入封闭、独立的小气泡。气泡数量多，气泡间距小，混凝土浆体数量增加，充分利用气泡的微珠效应，提高混凝土的包裹性和流动性，明显改善塑性混凝土的工作性能。在现场减水剂复配时，常以黄引复合聚醚引气剂提浆。

此外，很多缓凝剂如六偏磷酸钠等是较好的分散剂，属于一种碱金属磷酸盐类，它可以增加、改进固态或液态物质的分散性能，帮助水泥颗粒进行分散，并防止被分散的粒子发生团聚，从而维持分散体的稳定性，具备较好的提浆效果。在使用六偏磷酸钠作为缓凝剂复配聚羧酸减水剂时，其除了较好的缓凝效果外，还具有良好的分散效果（尤其适合石粉含量较大的混凝土），促进混凝土提浆和保坍性能，保持混凝土性能的稳定性。  

2.4缓凝剂的量

正常情况下，不论春夏秋冬，缓凝剂的量必须保证混凝土初凝时间6h左右，终凝时间9h左右。对此，减水剂复配时，对应最高温度、最低温度、平均温度，确定缓凝剂的用量。如果缓凝剂偏少，不仅影响混凝土凝结时间，而且影响混凝土的保坍性能，尤其是前30min的保坍性能，实践证明：混凝土前30min的保坍性能很大程度上由母液和缓凝剂的种类、数量决定。

2.5保坍剂的比例和用量

混凝土保坍性能是分阶段的，前30min保坍主要依靠母液的特性和缓凝剂（种类和数量），30～60min保坍主要依靠中保，60min后保坍主要依靠高保。为加强混凝土保坍性能，节约成本，缓凝剂的数量不仅不能减少，而且还可比正常量多用5～10kg，这就是上不优，下不接的原则。中保接过混凝土中期保坍的接力棒，必须进一步夯实保坍性能，为后期保坍做好铺垫，故中保的量也绝对不能少。掺加高保是延续混凝土后期保坍性能，混凝土中期保坍性能出色，只要加入适量高保，混凝土后期保坍性能就会很较好，高保的用量大约是中保的三分之一。

        3结语

随着国民经济的发展，混凝土原材料资源日趋匮乏，质量变差，导致减水剂适应性急剧下降，混凝土工作性能变差，施工困难。通过水泥矿物组成分析和减水剂复配试验，调整减水剂的有效组分，能够使混凝土保坍性能满足施工需求的同时，其工作性能、力学性能及耐久性符合设计及标准要求。