本文选取国内外具有代表性的聚羧酸系减水剂与目前国内市场上普遍使用的萘系高效减水剂及氨基磺酸盐系减水剂,通过深入系统地对比分析含不同减水剂的水泥净浆、砂浆、混凝土的各项性能,研究了水泥与减水剂的作用机理,以及它们之间性能差别的原因,以期指导水泥、混凝土及外加剂的生产实践。 首先,用Marsh筒法、微型坍落度法以及流变仪法研究了掺加不同高效减水剂的新拌水泥浆体的流变性能。研究结果表明：(1)水灰比为0.35时,掺加0.2％的3350的水泥浆流变特征接近于牛顿流型,而同掺量的其它几种聚羧酸系减水剂以及萘系.FDN-5R符合Bingham流体模型。(2)本文定义了一个可以用于评价减水剂分散能力的指标性参数,称为“分散指数Dp",它是Marsh试验饱和点的外加剂固体掺量百分值乘以此时的Marsh时间(秒)。因此,Dp值综合并量化的反映了外加剂分散能力的大小:Dp越小,分散能力越强。利用分散指数Dp,可以看出聚羧酸减水剂的分散能力可以达到萘系的3.5～7.3倍,而不同聚羧酸系减水剂分散能力的差别也可以达到一倍以上。 采用红外光谱、凝胶渗透色谱、Zeta 电位、吸附量等方法初步探讨了减水剂的作用机理。与萘系减水剂相比,聚羧酸系减水剂的Zeta电位较小,约为前者的50％,而聚羧酸系减水剂的分散性却优于萘系,说明萘系减水剂的分散作用机理以静电斥力作用为主,聚羧酸系减水剂则是以空间位阻作用为主。IR研究表明,聚羧酸系减水剂主链上含有大量较强的极性基团,易与水分子以氢键的形式缔合,形成一层水化膜,增加了颗粒之间的滑动能力,使水泥颗粒充分分散。通过GPC研究发现,当分子量在2万～4万时,分子量越小,分子量分布越宽,减水剂的分散作用效果越明显。此外,减水剂在水泥颗粒表面的有效吸附性越高,对絮凝体的分散作用越好,新拌水泥浆体的流变性就越好。 其次,研究了高效减水剂对水泥砂浆及混凝土抗压、抗折强度的影响,分析了不同减水剂对水泥砂浆含气量的影响。研究表明：(1)虽然掺加减水剂后均能不同程度的增大水泥砂浆的抗压强度,特别是掺加聚羧酸系减水剂后能明显的提高水泥砂浆的抗压、抗折强度,但是聚羧酸系减水剂之间,强度性能差别是比较大的。有的聚羧酸减水剂由于引气量过大,尽管分散性很好,减水率较高,但与萘系和氨基磺酸盐相比缺乏性能上的优势,强度比小于后两者,甚至低于100％,这不能不说是目前某些聚羧酸系减水剂的缺点。(2)不同聚羧酸系减水剂在引气性能方面存在明显差异,有些引气性大大超过工程的实际需要,说明了减水剂本身分子结构的复杂性,以及与水泥作用时的多变性,更说明目前国内聚羧酸系减水剂合成工艺技术上仍存在一定差距。然后,文中就不同减水剂对水泥基材料干燥收缩的影响进行了较为系统的研究。研究结果表明：保持水灰比不变,减水剂对水泥胶砂干缩率的影响与减水剂的种类有关。聚羧酸系3350具有一定的减缩功能,氨基磺酸盐系LS-AS增大干缩率,萘系FDN-5L增大干缩率的幅度最大；本文将Dilger干缩预测模型的预测值与本试验条件下的干缩率实测值进行对比,发现C60混凝土符合较好,而C30混凝土符合较差；C60混凝土干缩率与胶砂干缩率有很好的线性相关关系,掺加萘系减水剂的水泥胶砂干缩率约为混凝土的3倍,而掺加聚羧酸减水剂的水泥胶砂干缩率约为混凝土的1.6倍；混凝土干缩率主要由孔径≤50nm的毛细孔体积决定,而50nm以上的毛细孔对其影响不大。 最后,结合本文的对比试验结果及本课题组自主合成的聚羧酸系减水剂的性能特点,可以看出,目前的聚羧酸系减水剂实际表现出来的性能与宣传的产品性能存在一定的差距。此外,聚羧酸系减水剂的新品种和数目将会日渐增多,因此,需要提高相应的标准规范,以指导新产品的推广和应用。