混凝土外加剂的使用已有近七十年的时间，在美国、英国、德国和日本等发达的工业国家，混凝土外加剂的使用率高达 80% 左右。目前，我国的混凝土外加剂的发展具有起步晚、使用率低以及科技含量低等特点。随着我国基础设施 （公路、市政、铁路、大坝和房建等）的大规模建设，混凝土使用数量十分庞大。随之，混凝土外加剂的发展亦进入高速阶段。

混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的且用以改善混凝土物理力学和工作性能的材料。混凝土外加剂的种类较多，使用具有相应功能的的外加剂，目的是为了改善混凝土 在未使用该功能外加剂前的该功能不足 或者优化混凝土的整体性能。混凝土减水剂的使用在混凝土外加 剂的使用过程中最为广泛，占到混凝土外加剂使用量的 80% 左右。在混凝土生 产过程中通过掺入一定水泥比例的减水剂可以在减少混凝土单位用水量的同时 还可以有效地增加混凝土的坍落度，提 高混凝土的流动性，且改善混凝土的泌 水和提高混凝土的保水性能。鉴于减水剂对混凝土基本工作性能的明显改善，混凝土减水剂成为相关从业人员的研究对象。

现如今的减水剂基本都是由聚羧酸减水型母液和聚羧酸保坍型母液加缓凝剂、引气剂、消泡剂等各种材料通过复配配制而来。其中减水母液在减水剂中的作用不可替代。或许会因混凝土材料变化而导致母液的用量变化，但是真没听说哪里因砂子太好而不加减水母液的······

减水母液是减水剂（混凝土外加剂）组分中的绝对主料。其作用是在降低混凝土水灰比（间接的增加混凝土的强度）的同时又能保证混凝土拌合物具有良好的流动性、和易性，保证混凝土强度的同时还方有利于施工。

我们知道混凝土中除了水泥和水之外，剩余的物料对减水剂分子的作用基本都是吸附（浪费），所以减水剂针对的主要还是水泥。

所以先科普一下水泥的水化过程

通用硅酸盐水泥的水化过程分为三个阶段：

(1)溶解阶段：当水泥与水接触后，颗粒表面开始水化，生成少量水化产物，并立即溶解在水中。暴露出来的新表面，使水化作用继续进行，直至生成水化产物的饱和溶液为止。

(2)胶化阶段：由于溶液饱和，继续水化的产物不能再溶解了，而直接以胶体颗粒析出。随着水化产物的增多，水化物聚集，水泥浆逐渐失去可塑性产生了凝结现象。

(3)结晶阶段：由微观晶体组成的胶体并不稳定，能够逐渐再结晶，生成宏观晶体，使水泥浆硬化体的机械强度不断提高，最终成为具有一定机械强度的水泥石。

在水泥浆体中，聚羧酸减水剂的分散作用机理普遍被认为是空间位阻起主要作用，静电斥力为次要作用，钙离子的络合和水化膜润滑也起到一定的重要作用。

空间位阻作用：

水泥的水化反应会使水泥分子相互吸引并且出现絮凝结构，絮凝结构形成过程中水泥分子会包裹一部分水分子，被包裹的水分子大概占比是总拌合水的10%-30%（这可能就是减水剂存在减水率极限的原因）。这部分水由于被水泥分子包裹因此不能参与水泥分子之间的自由流动起不到润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当聚羧酸减水剂分子刚开始与水泥颗粒接触时，聚羧酸减水剂分子中的带负电的主链可以吸附在带正电的水泥颗粒表面，即产生“锚固”现象。而聚羧酸减水剂分子中的长侧链则伸展在水泥浆体液相中，形成具有一定厚度的吸附层，且可同时与其他伸展在水泥浆体液相的聚羧酸减水剂分子长侧链形成立体的、交叉的构象。当水泥颗粒之间相向运动，吸附层发生重叠，且重叠范围越大水泥颗粒间的斥力作用越大，从而提高水泥颗粒的分散性，破坏水泥颗粒之间的的絮凝结构，把被水泥絮凝困住的水释放出来，也可以理解为减水剂分子是将水分子对水泥颗粒间的润滑利用率提高了，并没有凭空增加水或减少水分子的数量。

突然发现用MCGS画图也不错（一款用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统）

静电斥力理论：

聚羧酸减水剂分子中含有阴离子基团（COO^2-）。而在水泥早期水化过程中，水泥颗粒表面含有正电荷（Ca²⁺）。因此，阴离子型的聚羧酸减水剂分子吸附到含正电荷的水泥颗粒表面。使水泥颗粒变成一个带有负电荷的“刺猬”。由于带有相同的负电荷的原因，各个水泥颗粒互相排斥（静电斥力），提高了水泥颗粒间的分散性。同时水泥浆体中的带负电荷的羧基和带正电荷的钙离子生成不稳定的络合物，溶解到混凝土体系中的钙离子被捕捉后，钙离子浓度显著降低，减小体系中钙离子的浓度，可减少凝胶颗粒的形成从而减缓水泥水化速度，抑制水泥的水化，提高水泥颗粒的分散保持性能。聚羧酸减水剂中羧酸根离子含量越大（阴离子电荷密度越大）越能大幅度提高水泥颗粒的分散性能。钙离子浓度的降低对水泥初期水化有抑制作用，但随着水化的不断进行，络合物将自行分解，因此聚羧酸减水剂有一定的缓凝作用，且不影响混凝土强度。

润滑作用：聚羧酸减水剂分子的支链带有亲水基团，这些基团通过与水分子的结合使水泥颗粒表面形成一层水膜，使水泥颗粒表面能降低。胶团之间有水膜相隔，彼此易发生滑动。上述综合作用使得水泥颗粒之间发生分离。宏观上的表现就是混凝土拌合物具有更好的流动性。

以上机理都是本人查阅大量文献并结合自己猜测整理而出，写的不对的地方大家就当看个乐呵，不必当真。化学这门学科是一门比较神奇的学科，很多都是先有现象再有理论。文献研究中不乏使用“可能”“大概”等名词，很少使用绝对词句。人类只能通过一定客观规律控制分子向自己所希望的方向发展，分子听不听话有一定的随机性，绝对肯定的结论大概很难给出。减水剂分子的产生其实是在概率的范围内随机合成而来。

聚羧酸系减水剂从研制成功以来已有近四十年时间。目前，聚羧酸系减水剂 处于快速发展阶段。随着聚羧酸系减水剂在工程应用领域逐步拓宽，工程技术人员亦发现聚羧酸系在工程应用方面存 在一些技术问题。

聚羧酸系减水剂是由几种主要原材料合成，主要原材料的纯度会直接影响 到合成产物聚羧酸系减水剂功能的稳定性。然而聚羧酸系减水剂中的主要原材料（烯丙基聚乙二醇醚和甲氧基聚乙二 醇丙烯酸酯等）的生产的技术要求高，纯度不易控制。

聚羧酸系减水剂对温度和用水量都十分敏感。聚羧酸系减水剂对温度敏感 的表现：①温度较低时应用到混凝土工程中会出现缓释现象；②温度较高时，聚羧酸系减水剂会造成混凝土坍落度损失过快。用水量对聚羧酸系减水剂造成问题需要专业试验人员多次进行配合比设计的调整来解决。

传统减水剂可以通过复合其它外加剂来解决完善混凝土某些特定功能的要求。然而，聚羧酸系减水剂与其他混凝土外加剂的相容叠加作用较差，聚羧酸系减水剂与其它外加剂有效地功能叠加成 为聚羧酸系减水剂亟待解决的问题。

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