摘要:
水泥生產(chǎn)中的外加劑技術(shù)在國外已有60多年的歷史。但較長一段時間內(nèi)，我國的水泥外加劑技術(shù)進(jìn)展緩慢。它是現(xiàn)代高性能不可缺少的組分之一，是改性的一種重要技術(shù)和方法。摻少量外加劑既可顯著改善新拌、砂漿、水泥漿的性能(不增加用水量提高和易性，調(diào)節(jié)凝結(jié)時間，減小泌水和離析，改善滲透性和可泵性，減小坍落度損失率等)，又可改善硬化、砂漿、水泥漿的性能(延緩或減小水化熱，加速早期強度的增長，提高抗壓、抗彎或抗拉強度，提高防凍性、防滲性和防銹性，增強抗干縮、抗堿集料反應(yīng)的能力等))。外加劑按其主要功能可分為四類:(1)調(diào)節(jié)或改善拌和物流變性能的外加劑；(2)調(diào)節(jié)凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑；(3)改善耐久性的外加劑；(4)改善其它性能的外加劑。按化學(xué)組成可分為三類:(1)無機化合物外加劑；(2)有機化合物外加劑包括小分子有機物和聚合物表面活性劑；(3)有機物和無機物復(fù)合外加劑。本文僅就聚合物類外加劑進(jìn)行分類綜述。
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一、水泥聚合物外加劑
水泥外加劑中，聚合物表面活性劑占有極其重要的作用。它們是有一定的相對分子質(zhì)量范圍的、可溶于水的、離子型或非離子型的碳鏈或雜鏈的聚合物，可明顯分為親水部分和疏水部分。它們中的絕大多數(shù)對水泥具有分散作用，因而常用作減水劑。
1.普通減水劑
普通減水劑是在水灰比不變的情況下能提高和易性；或相同和易性時可降低用水量并能提高水泥石強度的外加劑。普通減水劑基本效能是:減水率大于5%(一般小于10%)，3天、7天的抗壓強度提高10%以上，28天抗壓強度提高5%以上。
早在二十世紀(jì)30年代初，美國就已使用亞硫酸鹽紙漿廢液制備木質(zhì)素磺酸鹽作為減水劑。四十年代和五十年代，與木質(zhì)素系減水劑具有同等效果的各種普通減水劑的開發(fā)和研究工作已開始發(fā)展起來。根據(jù)文獻(xiàn)資料檢索，到目前為止，常見的用做普通減水劑的聚合物有：(1)木質(zhì)素磺酸鹽及其改性物。(2)高級多元醇及其衍生物。該類減水劑主要包括磺化多糖、纖維素及其衍生物如纖維素硫酸酯、纖維素醚等。它們又具有較強的緩凝作用，故常歸類為緩凝減水劑，其綜合性能優(yōu)于木質(zhì)素磺酸鹽。(3)腐殖酸及其衍生物。腐殖酸是含有酚羥基、羧基、甲氧基等多種活性基團(tuán)的有機化合物，具有親水性、陽離子交換性和高吸附能力等特點，是一種陰離子表面活性劑。腐殖酸減水劑一般以草炭、風(fēng)化煤為原料制備，其主要品種有腐殖酸鈉、磺化腐殖酸、硝酸氧解化腐殖酸等。(4)聚丙烯酸鹽及其共聚物。(5)聚氧烷烯醚及其衍生物，如壬基酚聚氧乙烯醚、高級多元醇聚氧乙烯醚等。
2 高效減水劑
高效減水劑是二十世紀(jì)60年代開發(fā)出來的減水劑。1962年，日本的服部鍵一等人將萘磺酸甲醛高縮合物(聚合度n≈10核體)用于分散劑，1964年已作為商品銷售(日本花王石堿公司商品，商品名為瑪依太——以β-萘磺酸甲醛縮合物鈉鹽為主成分的高效減水劑)。1963年，聯(lián)邦德國研制成功三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物；同時出現(xiàn)的還有多環(huán)芳烴磺酸鹽甲醛縮合物。由于這三種外加劑對水泥有強的分散能力，減水率高達(dá)20%-30%，而不同于普通的塑化劑(減水劑)，因而稱為高效減水劑或超塑化劑。高效減水劑給帶來了變革性的變化，促進(jìn)了高強、流態(tài)和集中攪拌的商品的發(fā)展，已廣泛用于制備自流平砂漿和、水下澆灌、宏觀無缺陷和高性能等。近10年來，新型高效減水劑和超塑化劑的研究和開發(fā)進(jìn)展很快。國內(nèi)外高效減水劑已形成兩大類:一是合成型單一組分高效減水劑，二是復(fù)合型多組分高效減水劑。合成型單一組分高效減水札主要有以下一些類別：
2.1 聚烷基芳基磺酸鹽高效減水劉(NS)
(1)聚次甲基烷基萘磺酸鈉，簡稱烷基萘系減水劑。(2)萘磺酸甲醛縮合物鹽，簡稱萘系高效減水劑。(3)聚次甲基蒽磺酸鈉，即蒽系減水劑，亦稱稠環(huán)芳烴磺酸鹽甲醛縮合物。(4)芳香族氨基磺酸聚合物，即氨基磺酸系，例如:氨基苯磺酸-苯酚-甲醛共縮聚物、苯酚磺酸鹽-羥甲基化三聚氰胺-甲醛共縮聚物等。(5)苯及其衍生物磺酸鹽甲醛縮聚物。(6)聚乙烯基苯磺酸鹽。(7)苯乙烯和α-甲基苯乙烯共聚物磺酸鹽等。
2.2 水溶性樹脂系高效減水劑
(1)磺化三聚氰胺甲醛縮合物，亦稱水溶性蜜胺樹脂系(MS)。(2)氧茚樹脂磺酸鈉，亦稱古瑪隆樹脂系(GS)。(3)在脲醛樹脂中引入羥基和(或)磺酸基后獲得的水溶性樹脂。(4)在三聚氰胺與甲醛縮聚物中引入羧基后獲得的水溶性樹脂。
3 引氣劑、引氣減水報和引氣高效減水劑
早在本世紀(jì)30年代，美國、日本、英國等就已使用引氣劑，而木松香精制過程中的副產(chǎn)品——文沙樹脂成為最早獲得專利權(quán)的引氣劑，一直沿用到現(xiàn)在。由于引氣劑使工程的壽命特別是在凍融作用下的使用壽命顯著延長，因而它們對作為一種耐久的建筑材料起著不可替代的作用。
3.1 引氣劑和引氣減水劑
引氣劑和引氣減水劑的主要功能是：(1)引入大量微小且獨立、封閉的小氣泡，通過這些氣泡的滾動浮托作用，使的和易性大大提高；(2)增大水泥漿的塑性粘度、對水泥顆粒的潤濕分散和未硬化水泥漿中氣泡的移動與再分布等因素可顯著降低拌和物的泌水沉降與離析，從而提高抗?jié)B性能以及與抗?jié)B性能有關(guān)的的抗化學(xué)侵蝕作用、抗中性化作用；(3)減水作用；(4)顯著提高的抗凍融性，等等。
常見的引氣劑和引氣減水劑主要有：(1)陰離子系：木質(zhì)素磺酸鹽、松香熱聚物、文沙樹脂等。(2)陽離子系：烷基醇聚氧乙烯醚硫酸鈉等。(3)非離子型：烷基苯酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇等。(4)兩性型：蛋白質(zhì)鹽類。
