混凝土高效減水劑

第1章概論
1.1國內外研究現狀
1.1.1高效減水劑的發展與應用現狀
1.1.2高效減水劑的作用機理研究現狀
1.1.3高效減水劑對水泥水化速率的影響
1.1.4高效減水劑對水化產物形貌的影響
1.2存在的問題與發展趨勢
參考文獻
第2章高效減水劑的結構特徵及表徵方法

2.1化學組成
2.2化學官能團和分子結構的確定
2.2.1紅外光譜方法
2.2.2紫外吸收光譜法
2.2.3核磁共振波譜方法
2.3分子量與分子量分佈測定
2.3.1GPC測定聚合物的分子量
2.3.2凝膠色譜與小角鐳射散射聯用
2.4聚合物離子價的估計
2.5聚合物結構與形狀的特徵
2.5.1靜態柔順性和動態柔順性
2.5.2分子結構對鏈柔順性的影響
2.6表面張力的測定
2.6.1毛細管上升法
2.6.2威廉米吊片法
2.7分散效率的評估
2.7.1吸附量測定
2.7.2Zeta電位測定
2.8高效減水劑對水泥水化的影響
2.8.1高效減水劑對水泥水化熱的影響
2.8.2阻抗譜
2.8.3光學顯微鏡
2.8.4環境掃描電鏡
參考文獻

第3章萘系高效減水劑的製備
3.1萘系減水劑製備用原材料
3.1.1工業萘
3.1.2工業濃硫酸
3.1.3工業甲醛
3.1.4工業用氫氧化鈉
3.2萘系減水劑合成工藝及原理
3.2.1磺化反應
3.2.2水解反應
3.2.3縮合反應
3.2.4中和反應
3.3合成工藝及其參數控制
3.3.1工藝流程
3.3.2磺化反應參數控制
3.3.3水解反應參數控制
3.3.4縮合反應參數控制
3.4中和及硫酸鈉的清除
3.5甲基萘減水劑的製備方法
3.5.1磺化反應
3.5.2縮合反應
3.6建1減水劑的製備
3.7蒽系及古馬隆系
3.8萘系減水劑的生產工藝流程圖
3.9萘系減水劑合成過程各階段的物料平衡
3.9.1磺化階段的物料平衡
3.9.2水解反應階段的物料平衡
3.9.3縮合反應階段的物料平衡
3.10萘系減水劑生產過程中存在的問題
3.10.1原材料品質波動大
3.10.2缺乏對生產過程中一些重要參數的控制及檢測
3.10.3原材料的揮發導致產品性能下降
3.11萘系減水劑的改性研究進展
3.11.1坍落度保持性能的改進
3.11.2高聚合度的萘磺酸鹽甲醛縮合物的合成
3.11.3減少甲醛含量和硫酸鈉含量的改進
3.11.4磺化劑的改進
3.12萘系減水劑的生產環保與安全
參考文獻

第4章三聚氰胺系高效減水劑的合成
4.1原材料及其要求
4.1.1三聚氰胺
4.1.2磺化劑
4.1.3甲醛
4.2合成工藝與原理
4.2.1合成反應原理
4.2.2合成工藝及其參數控制
4.3三聚氰胺系高效減水劑的改性
4.3.1低成本三聚氰胺系高效減水劑
4.3.2三聚氰胺系高效減水劑改性研究進展
4.3.3合成工藝的改進
4.4合成過程檢測控制方法
4.4.1殘餘甲醛含量的測定方法
4.4.2磺化率的測定方法
參考文獻

第5章氨基磺酸系高效減水劑
5.1原材料及其要求
5.1.1對氨基苯磺酸鈉
5.1.2苯酚
5.1.3改性單體
5.2合成原理與工藝
5.2.1苯酚與甲醛的加成反應（苯酚羥甲基化反應）
5.2.2對氨基苯磺酸鈉與甲醛的加成反應
5.2.3縮聚反應
5.2.4鹼性重排反應
5.3合成工藝及其參數控制
5.3.1酸性合成路線
5.3.2鹼性合成路線
5.3.3合成工藝參數的控制
5.4氨基磺酸鹽高效減水劑的改性研究
5.4.1降低成本的改進
5.4.2泌水改性
5.4.3與黏度調節劑複合
5.4.4水楊酸代替苯酚改性
5.4.5複合改性
5.5環保與安全
5.6氨基磺酸鹽高效減水劑的性能
5.6.1表面張力與起泡性
5.6.2在水泥顆粒上的吸附量
5.6.3增強效果
5.6.4混凝土體積穩定性
參考文獻

第6章脂肪族磺酸鹽高效減水劑
第7章聚羧酸系高性能減水劑的製備
第8章木質素磺酸鹽減水劑
第10章摻加減水劑的水泥懸浮體系的動電性質
第11章高效減水劑對水泥水化和新拌漿體結構的影響
第12章高效減水劑與水泥的相互作用機理
第13章摻高效減水劑的新拌水泥混凝土性能
第14章摻加高效減水劑的硬化混凝土性能
第15章高效減水劑與其他外加劑的複配
第16章高效減水劑的作用評價與選擇
第17章高效減水劑在水泥基材料中的創新應用
第18章高效減水劑的經濟性和可持續發展
參考文獻

近些年來，混凝土化學外加劑（簡稱混凝土外加劑）生產和應用技術取得了快速發展，混凝土外加劑已經成為一個快速發展的新興產業。目前，全世界混凝土外加劑的產值約為800億～1000億元人民幣，混凝土外加劑行業的產值已經達到200億～300億元人民幣。

高效減水劑是所有混凝土外加劑產品中最重要和應用最廣泛的品種。混凝土技術的進步離不開化學外加劑，而化學外加劑技術的進步主要依靠不斷發展的減水劑新品種。從20世紀30年代的木質素磺酸鹽減水劑，到20世紀60年代的萘系和三聚氰胺系高效減水劑，再到現在使用的聚羧酸系高性能減水劑，減水劑從第一代產品發展到第三代產品，混凝土生產和施工技術從粗放式發展到現在的電腦自動控制生產及機械化運輸與澆築。借助混凝土減水劑的奇妙作用，當今混凝土澆築一次性垂直泵送高度達到600m。

目前，混凝土減水劑的品種不斷增加，已經發展成一個品種齊全的減水劑家族，主要包括木質素磺酸鹽減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑、脂肪族磺酸鹽高效減水劑和聚羧酸系高性能減水劑，基本滿足了經濟建設對混凝土減水劑的要求，改變了以前主要依靠萘系減水劑的局面。

本書以筆者長期在混凝土外加劑方面的研究成果為基礎，吸收總結了國內外在混凝土高效減水劑方面的研究進展，分別介紹了各種高效減水劑的製備原理和工藝、高效減水劑與水泥的相互作用機理、高效減水劑對新拌水泥混凝土結構與性能的影響、高效減水劑對硬化混凝土性能的影響、不同高效減水劑的複合使用、高效減水劑的創新應用及其技術經濟分析等，以期能對從事混凝土外加劑研究、生產和應用的技術人員提供有益參考，對混凝土外加劑行業的發展有所促進。

本書在編著過程中，得到了北京工業大學同事和研究生的大力協助。毛謙瑾、王曉豐、李婷、李慧群、程勳、鄭付營、徐瑩、孫啟華、葉文娟、李琛、王健等參加了資料的收集和整理，深圳邁地公司陳偉國總經理提供了很多有益的工程應用技術資料，在此一併表示感謝！

本書也是對混凝土外加劑方面長期研究成果的總結。因此，特別感謝我的老師們在混凝土外加劑方面的開創性工作。黃大能先生是混凝土外加劑行業的創始人，也是我的研究生導師，他把半個世紀的時間都貢獻給了混凝土外加劑行業的發展，謹以此書獻給並告慰黃大能先生——混凝土外加劑行業已經取得很大的成就，並正在健康有序地發展。

由於筆者水準和時間的限制，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正。

王子明2011年2月於北京