一般以為，減水劑的發(fā)展可以大致分為三個階段，以木鈣為代表的第一代普通減水劑階段、以萘系為代表的第二代高效減水劑階段以及以聚羧酸系為代表的第三代高機(jī)能減水劑階段。第一、二代減水劑因?yàn)閾搅看螅瑴p水不夠，水泥適應(yīng)性不廣，坍落度損失大，采用有毒物質(zhì)為原料等題目而受到制約。20世紀(jì)80年代初期泛起的聚羧酸系高效減水劑被以為是第三代減水劑，它是當(dāng)今海內(nèi)外最新一代減水劑，它以其優(yōu)異的機(jī)能，正成為世界性研究熱門。

          減水劑在經(jīng)歷了上述發(fā)展的歷程之后，減水率也從8%增加到30%左右，高機(jī)能減水劑的應(yīng)用，意味著同樣機(jī)能的混凝土可以節(jié)約20%~30%的水泥，即可以節(jié)約水泥3.2-4.8億噸，接近中國全年的水泥產(chǎn)量(1999年6月聯(lián)合國《統(tǒng)計月報》)。因此，減水劑的使用，從源頭實(shí)現(xiàn)混凝土的節(jié)能、省資、減污等清潔化出產(chǎn)。另外，高機(jī)能減水劑的使用，可使混凝土在知足所要求的各項機(jī)能的情況下，最大可能的摻用粉煤灰或其他礦物摻合料，實(shí)現(xiàn)了廢料輪回利用，減少了廢料對大氣環(huán)境的污染，同時也減少了廢料侵吞寶貴土地的事實(shí)。跟著建筑產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，全世界每年對減水劑的需求量日益增大。目前，全世界的減水劑需求量約為480萬噸，我國建筑行業(yè)每年需要的減水劑超過100萬噸，根據(jù)2003年不完全統(tǒng)計，我國高效減水劑總量約92.5萬噸，其中萘系及其衍生物約77.5萬噸，占83%氨基類9.5萬噸，占10%脂肪族3.6萬噸，占4%聚丙烯酸鹽類約1.6萬噸，占1.7%密胺系約1.4萬噸，占1.5%。即至今為止，萘系高效減水劑依然占據(jù)高效減水劑主要地位。

         聚羧酸系高機(jī)能減水劑除具有高機(jī)能減水(最高減水率可達(dá)35%)、改善混凝土孔結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度等作用外，還能控制混凝土的塌落度損失，更好地控制混凝土的引氣、緩凝、泌水等題目。它與不同種類的水泥都有相對較好的相容性，即使在低摻量時，也能使混凝土具有高活動性，并且在低水灰比時具有低粘度及塌落度經(jīng)時變化小的機(jī)能。 

  因此可以預(yù)見，跟著混凝土技術(shù)的發(fā)展，聚羧酸系減水劑以其優(yōu)良的機(jī)能必將得到更大的發(fā)展和應(yīng)用。

  2．國外的減水劑發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了相稱長的歷史，我國減水劑與國外減水劑比擬研究的現(xiàn)狀如何？

  ①國外聚羧酸系減水劑的研究現(xiàn)狀

       在國外，聚羧酸系減水劑的研究已有相稱長的歷史，20世紀(jì)80年代起，海內(nèi)外就開始積極研發(fā)非萘系減水劑，以豐碩石油化工產(chǎn)品為原料，以極高的減水率、極小的坍落度損失使萘系減水劑黯然失色，從而便開創(chuàng)出聚羧酸系混凝土減水劑技術(shù)新局面。

        目前，對聚羧酸系減水劑的研究主要集中在新拌混凝土有關(guān)機(jī)能和硬化混凝土的力學(xué)機(jī)能及高強(qiáng)高機(jī)能混凝土在工程中的應(yīng)用技術(shù)。聚羧酸系減水劑可使混凝土的水灰比下降到0.25以下，而水泥用量仍可保持在500kg/m3，同時它的坍落度可保持200mm以上，可以知足施工要求。近年來，日本和歐美一些國家的研究者正在研究開發(fā)聚羧酸系減水劑，研究方向主要偏重于開發(fā)聚羧酸系減水劑及其相關(guān)的新拌混凝土工作機(jī)能和硬化混凝土的力學(xué)機(jī)能及工程使用技術(shù)等。

  ②海內(nèi)聚羧酸系減水劑的研究現(xiàn)狀

       在我國，聚羧酸系減水劑的研究尚較晚，其用量只占減水劑總用量的2%。聚羧酸系減水劑產(chǎn)品市場遠(yuǎn)景廣闊，因?yàn)楸惧X和技術(shù)機(jī)能題目，海內(nèi)對聚羧酸類減水劑產(chǎn)品的研究僅處于實(shí)驗(yàn)室研制階段，只有少量用作坍落度損失控制劑與萘系減水劑復(fù)合使用。研究開發(fā)聚羧酸系高機(jī)能減水劑是高機(jī)能混凝土技術(shù)發(fā)展的必定要求。

       為了縮小與國外的差距，必需加強(qiáng)聚羧酸系減水劑的基礎(chǔ)研究，努力進(jìn)步自身的研究開發(fā)水平。從目前的情況來看，必需深入研究聚合物的支鏈和主鏈對減水、引氣、緩凝的影響，能產(chǎn)業(yè)化出產(chǎn)出一系列需要的大單體，優(yōu)化聚合工藝，開展聚羧酸系減水劑與傳統(tǒng)減水劑的協(xié)同效應(yīng)研究，加強(qiáng)聚羧酸系減水劑應(yīng)用技術(shù)的研究。

  3. 現(xiàn)代混凝土技術(shù)的發(fā)展促使減水劑向著高機(jī)能、高耐久性的方向發(fā)展，高機(jī)能混凝土減水劑已成為混凝土技術(shù)發(fā)展的必定趨勢，那么，在我國高機(jī)能混凝土減水劑的應(yīng)用遠(yuǎn)景如何？

      現(xiàn)代混凝土技術(shù)不斷向著高工作性、高強(qiáng)、高耐久或特種機(jī)能的方向發(fā)展，而混凝土減水劑技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用則為混凝土向高機(jī)能化方向發(fā)展提供了條件。美國國家尺度與技術(shù)研究院和美國混凝土協(xié)會于1990年召開會議，首次提出了高機(jī)能混凝土的概念，即采用普通原材料、常規(guī)施工工藝，通過摻加外加劑和摻合料配制而成的具有高工作性、高強(qiáng)度、高耐久性等綜合機(jī)能優(yōu)良的混凝土。高機(jī)能減水劑因?yàn)槠涑稚⒆饔茫貏e是達(dá)到非常低的水膠比后使混凝土能夠保持高的活動性，是高機(jī)能混凝土不可缺少的一種組分。目前，我國傳統(tǒng)的高機(jī)能減水劑包括，改性木鈣、萘系、三聚氰氨等，這些都難以知足高機(jī)能混凝土對減水劑機(jī)能的要求，而聚羧酸系高效減水劑的機(jī)能更優(yōu)勝，可根據(jù)實(shí)際情況配制各種不同強(qiáng)度等級的混凝土，而且其分子結(jié)構(gòu)的可調(diào)性大，可根據(jù)詳細(xì)要求制備出不同機(jī)能的減水劑。所以，推廣應(yīng)用聚羧酸系高效減水劑是混凝土向高機(jī)能化方向發(fā)展的必定要求。

         在日本，聚羧酸系高效減水劑的使用已高達(dá)90%左右，萘系減水劑只在預(yù)制混凝土制品中大量使用。在我國，因?yàn)楦咚勹F路客運(yùn)專線、大壩以及國家重點(diǎn)工程等大型項目的迅猛發(fā)展推動了聚羧酸高效減水劑的使用，而混凝土攪拌站對聚羧酸系減水劑的使用仍處于觀望階段，主要原因是其價格較高且沒有豐碩的使用經(jīng)驗(yàn)。由此看來，我國的聚羧酸系高效減水劑在本錢等方面還有較大的下降空間，再加上其使用經(jīng)驗(yàn)的積累和工藝前提的成熟，在不久的將來聚羧酸系高效減水劑必將成為我國混凝土減水劑行業(yè)最主要的品種之一。 

  海內(nèi)聚羧酸減水劑的應(yīng)用遠(yuǎn)景：

  中國正處于高速、大規(guī)模建設(shè)時期，每年基本建設(shè)的投入達(dá)五萬億元以上：

  高速鐵路“十一五”期間的投資規(guī)模比“十五”期間翻了兩番

  國家重點(diǎn)、重大工程按2006年中國水泥產(chǎn)量估算，海內(nèi)減水劑市場容量約200億人民幣，若聚羧酸減水劑市場據(jù)有量達(dá)到60％，銷售收入將突破120億人民幣。

   4.高機(jī)能混凝土減水劑已成為混凝土配比中不可缺少的組分，其產(chǎn)品的優(yōu)劣，影響到我國每年數(shù)千億元基礎(chǔ)舉措措施混凝土工程質(zhì)量的好壞、耐久性和使用壽命，那么，高機(jī)能混凝土減水劑是如何起到增加混凝土活動性，進(jìn)步混凝土強(qiáng)度的作用的呢？ 

    水泥加水拌合后，因?yàn)樗囝w粒間分子引力的作用，而產(chǎn)生很多絮狀物，形成絮凝聚構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，水泥顆粒附近包裹著良多拌合水，從而降低了混凝土拌合物的和易性。這時，若 加入適量的減水劑，則因?yàn)槠浔砻婊钚宰饔?，致使憎水基端定向吸附于水泥顆粒表面，親水基端指向水溶液，于是使水泥顆粒表面均帶上相同的電荷，加大了水泥顆 粒間的靜電斥力，導(dǎo)致水泥顆粒相互分散。絮凝聚構(gòu)解體，包裹的游離水被開釋出來，從而有效地增加了混凝土拌合物的活動性。另一方面，因?yàn)闇p水劑對水泥的分 散作用，使水泥顆粒與水接觸的表面增多，水化比較充分，從而可進(jìn)步混凝土的強(qiáng)度。

5. 高機(jī)能混凝土減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果如何？

  ①在用水量不變時，混凝土塌落度可增大10～20cm；

  ②保持混凝土的和易性不變，可減水10％～50％，混凝土強(qiáng)度可進(jìn)步15％～20％，特別是早期強(qiáng)度的進(jìn)步更為明顯；

  ③保持混凝土強(qiáng)度不變時，可節(jié)約水泥用量10％～15％；

  ④水泥水化放熱速度減慢，放熱峰泛起推遲；

  ⑤混凝土泌水、離析現(xiàn)象得到很大改善；

  ⑥混凝土透水性可降低40％～80％，進(jìn)步抗?jié)B、抗凍、耐化學(xué)侵蝕及防銹蝕等能力；

  ⑦可配制特種混凝土，這將比采用特種水泥更為經(jīng)濟(jì)、簡便和靈活。

  6.目前工程上常用的減水劑分為哪幾種，有何種特點(diǎn)？

  目前，減水劑主要有木質(zhì)素系、萘系、樹脂系、糖蜜系和聚羧酸等幾類，各類還有引氣劑和非引氣劑之分。根據(jù)其對混凝土凝聚、硬化速度的影響，又可分為普通型、早強(qiáng)型和緩凝型等三種。

  （1）木質(zhì)素系減水劑（lignosulphonate water reducer） 

  主要品種是木質(zhì)素磺酸鈣，是提取酒精后的木漿廢液，經(jīng)蒸發(fā)、磺化濃縮、噴霧干燥所制得的一種棕黃色粉狀物，另外還有木鈉、木鎂型減水劑。其相宜摻量在0.2％～0.3％， 減水率10％左右，若不減水，塌落度可進(jìn)步10cm左右，混凝土28d強(qiáng)度進(jìn)步10％～20％，若保持強(qiáng)度不變，則可節(jié)約水泥10％；但是木鈣對混凝土有 緩凝作用，一般緩凝1～3h，低溫下緩凝性更強(qiáng)，摻量過多，緩凝嚴(yán)峻。且木鈣為引氣減水劑，它使混凝土的含氣量由不摻時的2％增為3.6％，這對混凝土強(qiáng) 度有影響，但對混凝土抗凍性有利。

  （2）萘系減水劑（naphthalene formaldehyde water reducer）

  萘系減水劑是由煤焦油中分餾出的萘及萘的同系物為原料。經(jīng)磺化、縮合而成。其對水泥有強(qiáng)烈的分散作用，故其減水、增強(qiáng)、進(jìn)步耐久性等效果均優(yōu)于木質(zhì)素，屬高效減水劑。一般減水率在15％以上，早強(qiáng)明顯，混凝土28d增強(qiáng)20％以上。相宜摻量為0.5％～1.5％左右，ph值7～9，適合于所有混凝土工程，更適于配制高強(qiáng)度混凝土及流化混凝土。

  （3）糖蜜系減水劑

  糖蜜系減水劑是以制糖廠出產(chǎn)過程中提煉食糖剩下的廢液為原料，用石灰中和成鹽類物質(zhì)，為棕褐色粉狀固體或糊狀液體，其除了具有一般減水劑的功能外，還具有明顯的緩凝作用，故屬緩凝型減水劑，一般對初凝、終凝時間要延長3h以上。其相宜摻量為0.2％～0.3％，減水率6％～10％，混凝土28d強(qiáng)度增強(qiáng)15％～20％，若保持原強(qiáng)度不變，可節(jié)約水泥10％左右。

  （4）聚羧酸減水劑

  聚羧酸高效減水劑具有特殊的梳狀結(jié)構(gòu)，通過靜 電效應(yīng)和空間位阻效應(yīng)促使水泥粒子分散，改善混凝土拌合物的和易性，能有效降低用水量，進(jìn)步混凝土各項物理機(jī)能，包括混凝土抗壓、抗拉、抗折強(qiáng)度及彈性模 量，改善混凝土抗凍性及抗?jié)B性；能調(diào)節(jié)混凝土的凝聚時間，改善混凝土的施工機(jī)能；同時，也能減少泌水性，進(jìn)步混凝土密實(shí)性等其他效果，以進(jìn)步混凝土的耐久 性。其有效摻量為0.1％～0.2％，聚羧酸減水劑的分散性強(qiáng)，摻量低，混凝土塌落度損失小，與不同水泥的相容性好，不引起顯著緩凝，微引氣。