4.聚羧酸系减水剂的作用机理

　　 减水剂掺入新拌混凝土中, 能够破坏水泥颗粒的絮凝结构, 起到分散水泥颗粒及水泥水化颗粒的作用, 从而释放絮凝结构中的自由水, 增大混凝土拌合物的流动性。高效减水剂大都属于阴离子型表面活性剂, 掺入水泥浆体中吸附在水泥粒子表面, 并离解成亲水和亲油作用的有机阴离子基团。但目前聚羧酸系减水剂的作用机理尚未完全清楚, 概括起来基本包括以下几种观点:

　　 ( 1)“空间位阻学说”, 以Mackor 熵效应理论为基础, 认为空间位阻作用取决于高效减水剂的结构和吸附形态或者吸附层厚度等[15]。 聚合物减水剂吸附在水泥颗粒表面, 在水泥颗粒表面形成一层有一定厚度的聚合物分子吸附层。当两个有聚合物分子吸附层的颗粒接近时, 在颗粒表面间的距离小于吸附层厚度的两倍时, 两个吸附层就产生相互作用, 产生熵效应和渗透斥力效应, 从而保持颗粒间的分散稳定性。该类减水剂分子骨架为主链和较多的支链组成, 主链上含有较多的活性基团, 并且极性较强, 依靠这些活性基团, 主链可以“锚固”在水泥颗粒上, 侧链具有亲水性, 可以伸展在液相中, 从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构, 产生空间位阻效应, 从而使水泥颗粒分散并稳定。

　　 ( 2) 聚羧酸高效减水剂大分子链上一般都接枝不同的活性基团, 如具有一定长度的聚氧乙烯链、羧基( - COOH) 、磺酸基( - SO3H) 、羧基( - OH) 、胺基( - NH2) 和聚氧烷基( - O- R) n 等极性基团可通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用, 能对水泥颗粒产生分散和流动作用, 并通过减少水泥颗粒间摩擦阻力, 降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌混凝土的和易性。羧酸根离子使水泥颗粒带上的负电荷在水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使水泥颗粒分散, 增大水泥颗粒与水的接触,使水泥充分水化。在扩散水泥颗粒的过程中, 放出凝聚体所包围的游离水, 改善了和易性, 减少了拌水量。

　　 ( 3) 减水剂对水泥粒子产生齿形吸附, 结构中的醚键与水分子可以形成氢键, 从而形成亲水性立体保护膜, 该保护膜也进一步保证了粒子的分散稳定性, 但这些机理还有待进一步研究和验证。

　　 ( 4) R-COO- 与Ca2+离子作用形成络合物, 降低溶液中的Ca2+离子浓度, 延缓Ca( OH) 2形成结晶, 减少C- H- S 凝胶的形成,延缓了水泥的水化。