水泥中硅酸盐相的比例(C3S/C2S)和铝酸盐相的比例(C3A/C4AF)对萘系高效减水剂的吸附量和吸附速度的影响较大。在同等条件下，水泥中C3S/C2S和C3A/C4AF比值越高时，吸附萘系高效减水剂的能力就越强。许多研究结果表明，萘璜酸高缩合物能够均匀吸附于水泥粒子表面，铝酸盐带正电荷，减水剂带负电荷，铝酸盐更易吸附于减水剂之上；其次是硅酸盐，带负电荷，相对于铝酸盐而言，硅酸盐吸附减水剂的能力稍弱。
水泥四种矿物成分均带负电荷，它们吸附于减水剂，在同性电荷相互排斥的作用下，水泥粒子变得分散，因此提高了水泥浆的流动度的作用。并且随着减水剂掺量增加，吸附量也会相应的增加，混凝土的流动性也随之加大，但有最大临界值。当水泥四种矿物含量不同时，对减水剂的吸附量也不同，因此得到的分散效果也不同。要得到同样的和易性，需要用不同的减水剂掺量，C3A或C3S含量大时要用较多的减水剂。在进行混凝土配合比设计时，应通过完善的试配过程来确定最适合于水泥性能的高效减水剂，以发挥混凝土拌合物的最佳性能。
1.3.1不同减水剂对水泥水化的作用机理研究
研究对象包括，以木钙为代表的第一代普通减水剂以及以萘系为代表的第二代高效减水剂，另外还有以聚羧酸系减水剂为代表的第三代高性能减水剂。相对于前两代减水剂，聚羧酸系减水剂具有更高的减水率和低坍落度损失，逐渐成为成为国内外研究的热点。
1.3.2减水剂对水泥初始水化热-电性能的影响
掺入减水剂能够抑制水泥水化的行为，延长水泥浆体的溶解平衡期，同时电阻率的增加被延缓，水泥浆体可以在一个较长时期，内处于塑性状态，并且其抑制能力随掺量的增加而增加。
水泥与水搅拌后，水泥中各相完全或部分溶解，表面水解形成一薄层无定形胶体产物。早期主要是铝酸盐的反应，这个时期，SO42-的浓度起主导作用，当SO42-浓度适宜时，能使钙矾石晶体持续形成，C-S-H胶体也会同时增加，水化前沿向水泥粒子内部扩展，产生渗透力和机械力。水泥最初溶解后，液相中的均匀成核过程以及固液界面的非均匀成核过程中会有水化物的产生，溶液浓度、反应用水、反应过程的活化能以及晶体生长的定向要求都能对水化产物的生长造成一定的影响，水泥粒子被一层水化产物所包裹，起到阻碍反应物在反应界面的内外扩散的作用，能够降低反应速度。
当混凝土中掺入减水剂后，而亲水基团指向水溶液，形成单分子或多分子层吸附膜，而减水剂的憎水基团会吸附于水泥颗粒表面，表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面带有同性电荷，两者同性发生排斥作用，使水泥-水体系处于相对稳定的悬浮状态，同时能够分解水泥在加水初期所形成的絮凝状结构，释放出絮凝结构内的水，从而降低了耗水量。
减水剂加入后，不仅能够改善新拌混凝土的和易性，还能显著提高混凝土的抗压强度，另外高效减水剂的加入，还对水泥的水化速度、凝结时间都有影响，这也是高效减水剂的作用之一。
1.3.3减水剂对水泥浆体化学收缩的影响
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研究表明，掺入减水剂在一定时间内水泥浆体的化学收缩均明显降低。与未掺加减水剂的情况对比，木钙可使化学收缩降低5%～10%，萘系减水剂可降低10%～18%，聚羧酸减水剂可降低20%～40%。因此掺入减水剂，在一定程度上能够起到抑制水泥水化的作用，减慢浆体结构的形成和发展，从而降低水泥浆体的化学收缩，相对来说，聚羧酸减水剂的作用效果要强于萘系，而木钙减水剂的作用效果强于萘系、木钙减水剂。
1.3.4减水剂对水泥水化的作用机理分析
水泥水化初期，减水剂能够发挥较强的分散吸附作用，同时在水泥水化的碱性介质中，减水剂分子链中的活性基团，能够与水化生成离子结合得到不稳定络合物，从而抑制C3A/C3S、C2S等物质的水化反应，减少水化产物CH晶体的生成、阻碍矿物最初相的析出，主要表现是能够减缓浆体结构的发展、降低水化放热、减小化学收缩。与木钙、萘系减水剂相比，聚羧酸减水剂能延缓结构的形成、减小水泥水化的化学收缩，对颗粒的保护和水泥水化的抑制作用更加多元化。
1.4减水剂未来的的发展趋势
随着技术的发展，聚羧酸生产工艺也逐渐成熟，其性价比正日益提高，因而聚羧酸减水剂需求量逐渐上升。对现有的聚羧酸减水剂的性能进行改进，优化工艺过程。可以通过研究反应溶剂、反应物浓度、反应温度、反应时间等因素的影响。寻找能最大限度地降低交联反应，以适合工业化生产的条件，从而降低生产成本和施工成本。聚羧酸系减水剂要想获得更加广泛的应用就必须加快品种的系列化发展进程，开发出一系列具有性能特点的聚羧酸系聚合物产品
最好开发用于土木工程中预拌混凝土专用的聚羧酸系减水剂。该类产品不需要很高的减水率，并能保证混凝土的工作性好、坍落度损失小、保水性好、不容易出现泌水离析等现象，且对混凝土原材料(尤其是含泥量)变化不敏感。开发具有特定功能的聚羧酸系减水剂也是今后的发展方向，例如低引气性的聚羧酸系减水剂母液、具有减缩功能的聚羧酸系减水剂等。
目前，国内外对聚羧酸类减水剂的研究集中在减水剂的开发与合成上，在其应用方面的研究尚少，特别是与应用有关的理论研究相对滞后，因此此类减水剂在应用出现的问题也逐渐显现。实验表明，对于C25混凝土，在满足施工性能的前提下，由于胶凝材料相对偏少，聚羧酸类减水剂减水优势难以体现在制备工艺上，聚羧酸减水剂对制备条件的要求较一般减水剂高些，导致成本增加，所以在实际应用中，一般不会首选该减水剂.
2016聚羧酸系减水剂大幅度增长，聚羧酸系减水剂增长受到产品性能、性价比和原材料等因素的影响，近期我国聚醚原料供应充足。聚羧酸系减水剂今后一段的研发可以向水泥助磨剂、石膏板减水剂、喷射商品混凝土和粉状产品等几个方向发展。
聚羧酸高效减水剂的性能：聚羧酸高效减水剂中氯离子含量和碱含量都很低，表面张力也仅为37.8mN/m，可大幅度降低混凝土空隙溶液中毛细管的表面张力，降低混凝土的干燥收缩，对混凝土耐久性有很大的改善。经过大量试验研究，党
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委佳绩掺量为水泥用量的0.15%时，就具有20%以上的减水率，其减水率超过目前市场上一般萘系高效减水剂的水平。掺量大于水泥用量的0.30%时，减水率可以达到30%，当外加剂掺量增加，用水量降低，减水率增加而减水率增加幅度不是很大，但塌落度保持能力更趋稳定，新拌混凝土无论塌落度或扩展度1h都是增加的，但当掺量太高时，混凝土会有一定的泌水。当掺量大于水泥用量0.15%时，无论是塌落度或扩展度都不损失。
聚羧酸对混凝土强度的影响：聚羧酸有很好的增强效果。混凝土掺加聚羧酸后、混凝土的抗压强度明显提高，尤其是混凝土的早期抗压强度。在产量为水泥用量的0.15%时，混凝土3d的抗压强度可增至190%，其他掺量情况下，抗压强度增加幅度也达到了200%以上。同时，不同龄期的混凝土抗压强度的增加幅度也是非常明显的。根据响应的试验结果显示，混凝土3d的抗压强度提高80%-150%，7d抗压强度提高50%-150%，28d的抗压强度提高50%-100%，90d抗压强度也可提高50%以上。可见，掺聚羧酸的混凝土的抗压强度不仅具有相当高的早期强度，而且后期强度亦有大幅度提高，且不断稳定增长。 另外在一定范围内，随聚羧酸掺量增加，其增强效果愈发明显，从碱水增强和经济角度考虑，其最佳掺量为0.20%-0.30%。
对水泥的适应性：对不同品种水泥进行相关的试验，结果表明，其减水率都在25%以上，最大接近30%，混凝土1h后塌落度基本都能保持不损失，部分水泥混凝土塌落度1h后塌落度甚至是增加的，泌水率都比基准混凝土有很大降低。无论混凝土塌落度保持能力还是碱水性能以及泌水率试研，结果都表明，聚羧酸对各种水泥适应性都很好。 同时，从强度发展趋势可以明显的看出，对于不同品种水泥，掺加了聚羧酸的混凝土早期强度发展迅速，且保持稳定增长的后期强度。无论是新拌混凝土还是混凝土硬化后的力学性能。聚羧酸对水泥的适应性都比较好。
对矿物掺合料的适应性：矿物掺合料现已成为混凝土行业中用以替代水泥，改善混凝土性能的不可缺少的材料。因此，研究聚羧酸对矿物掺合料的适应性居右十分重要的意义。 试验表明，随粉煤灰掺量提高，混凝土流动性变好，减水率增大。与传统萘系减水剂相比，混凝土用水量减少了8kg，泌水率也大幅度降低，更重要的是混凝土凝结时间与掺萘系减水剂混凝土相比也大大缩短，避免了
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过去依靠缓凝剂保塌的缺陷。但是随矿粉的提高，聚羧酸减水率提高的幅度减小，混凝土保塌性能也略有降低，但是，基本上没有泌水。当双掺粉煤灰和矿粉时，混凝土保塌性能由又的到了改善。从总体来说，聚羧酸尤其适用于大掺量矿物掺合料的混凝土。不但可以降低混凝土用水量，而且混凝土的拌合性能也大大改善。从抗压强度来看，当掺加粉煤灰或矿粉时，混凝土早期强度都有所降低，但矿粉表现更明显一些。当掺加粉煤灰时后期强度比不掺时略有增加，而采用传统萘系减水剂的混凝土在1d基本没有强度，后期强度也增加较缓慢。从力学性能看，聚羧酸对矿物掺合料是比较适应的。因而，适宜用来配制高强高性能混凝土。 对温度的适应性：传统的高效减水剂对温度都很敏感，在夏季高温时分散性能改善。但流动性损失加剧，冬季低温季节时，分散性能下降。当温度很低时，新拌混凝土流动性损失也加剧。聚羧酸对温度适应性试验结果表明，在高于温室20度时，混凝土损失略有增加，分散性能略有改善，在低温时分散性略有降低，但流动性保持能力跟稳定，新拌混凝土无论是塌落度或是扩展度都是增加的，温度低于0度时，混凝土流动性增加幅度更大。随着气温升高，掺聚羧酸混凝土减水性能有所提高，当温度大于20度以后，混凝土减水性能基本趋于稳定，但塌落度保持能力略有下降，此时扩展度不再增加，有时会略有一定的降低，但总体来看，掺聚羧酸，无论是对冬季的低温或是夏季的高温基本上都是适应的，混凝土保塌性能都是很好的。尤其不需要采用缓凝的方法来保持混凝土塌落度。这时对混凝土施工非常有利。
对混凝土收缩性能的影响：混凝土收缩是指内部或外部温度变化、化学反应等因素引起的宏观体积变化，当收缩在约束状态下引起应力超过混凝土自身的抗拉极限时，很容易引起开裂，加速各种有害介质的侵入，严重影响混凝土的耐久性。 在降低混凝土干缩方面，聚羧酸减水剂比传统萘系减水剂要强很多，掺聚羧酸减水剂混凝土与掺萘系减水剂混凝土同比降低干缩略30%左右，仅相当于基准混凝土手缩略90%左右，这对混凝土耐久性是非常有利的。 对于低水胶比的水泥浆体，掺聚羧酸减水剂后，其自收缩率要明显低于掺萘系减水剂的水泥浆体。在相同的配比条件下，90d混凝土自收缩率约降低了30%。聚羧酸减水剂产混凝土后，可以大幅度降低混凝土毛细管表面张力，从而降低混凝土的干燥收率。 随着龄期的增长，混凝土的强度提高，抵抗变形的能力增强。另外，聚羧酸累接枝
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共聚物的加入，改善了硬化水泥浆体的孔结构，从而改变了空隙中物理结合水的状态，有效地抑制或减少了混凝土化学减缩的发生。聚羧酸具有降低表面张力的作用，在相同水溶液浓度情况下，其减缩能力可接近混凝土减水剂的减缩能力。使毛细管压力减小。在很低的浓度范围，保持浆体的表面张力。即使外加剂被吸附很多。由于水泥水化的进行导致泥浆体自由水减少，相对来说外加剂的浓度还能足够维持浆体的表面张力，从而降低混凝土的干燥收缩。
对混凝土耐久性能的影响：混凝土是一种多孔的，在各尺度上多相的非物质复杂体系。混凝土的许多性能在一定程度上都与其空隙体积空隙结构和生和渗透性有关。环境因素对混凝土结构物的物理、化学侵蚀都从表面开始的。因此，混凝土的渗透性是任何一个物理、化学破坏过程的第一道防线。考察外加剂对混凝土耐久性性能的影响主要考察其抗渗性能，而碳化性能和氯离子扩散则是抗渗性能最直接的一种体现形式。 从大量试验中的得出结论，虽然聚羧酸外加剂混凝土的掺量较少，但与其同类产品相比，聚羧酸外加剂康乐部例子扩散性能略有优势，尤其是在有矿物掺合料时，优势更加明显。 聚羧酸外加剂与国外同类产品和萘系高效减水剂的碳化性能相比有一定程度的改善。掺加聚羧酸外加剂后，混凝土的用水量大幅度下降，对水泥水化产物形态有利影响，使得混凝土结构更为致密。力学性能方面，尤其是抗压强度得到了大幅度提高，二氧化碳渗透能力下降，碳化深度也随之减小。
综上所述：聚羧酸高效减水剂不仅用量少，效果佳，经济合理，对混凝土强度、耐久性、和易性等都有良好的改善。比传统萘系减水剂效果更佳。
第2章减水剂的结构特征及表征方法
2.1化学组成及分类
外观形态分为水剂和粉剂，水剂含固量一般有20%，40%（又称母液），粉剂含固量一般为98%。
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