减缩剂在水泥混凝土中的关键功能是操纵并降低混疑土的干缩、初期的塑性收缩和本身本身收缩。

(1)混疑土的干缩 当混疑土暴露在不饱和的干燥空气中,产生水份挥发造成的混疑土的本身变化为混疑土的干燥收缩。干燥收缩是水泥混凝土的基本特性之一。水泥石的含湿量决定混疑土是处于收缩还是膨胀状态。当水泥与水拌和时,就产生大量的水化产物,这些刚性的胶类物质具有较大的比表面积,硬化后的水泥石中毛细管含有部分游离水,而大量的游离水则存在于凝胶内部和层间。当混疑土处于干燥条件下,水份渐渐从内部向表层挥发。

尽管对于干缩机理的细节说法不一,但在影响硬化后的水泥石的本身缺水干缩的原因是毛细孔及胶孔水的挥发散失这一点上,基本上是一致的。当然,混凝中的集料也会因缺水产生本身收缩,但其影响很小,因此混疑土的干缩主要是由水泥石的干缩造成的。

影响混疑土干缩的关键因素有以下几方面：

①水泥的影响 水泥净浆的干缩相对较小。水泥颗粒越细,比表面积越大,水泥净浆的干缩越大。

②集料的本身量越大,干缩越小。集料的弹性模量越小,干缩率越大,集料本身的干缩也不应忽视。

③水灰比与加水量 水灰比越大,干缩率越大;加水量越大,干缩率越大。

④存放条件 延长混疑土湿养护时间可以推迟干缩的发生和发展,但对最终干缩率并无显著影响。干缩的速率也不能影响最终干缩率。

⑤混疑土外加剂 不同品种的混疑土外加剂对混疑土干缩率影响很大。一般说来,恭系等缩聚型的混疑土外加剂会增大混疑土的干缩,含有减缩基团的殻酸类等共聚型的混疑土外加剂会减小混疑土的干缩。

⑥配筋率 当混疑土的配筋率不大时,干缩率降低不显著,有时降低10%~20%,当混疑土的配筋率较大时,对干缩变形会造成较大限制,但也容易因此发生干缩裂缝。

⑦构件尺寸与形状 混凝土构件尺寸增加,则干缩率减小,但减小有一定的限度。用本身与表面积的比值来表示构件的形状特征时,比值小者则干缩率大。

⑧杂质 混杂在集料中的黏土或包裹集料的黏土或石灰等材料会使混疑土干缩率增大。

(2)混疑土的塑性收缩 当混疑土在塑性状态时,由于水份挥发过快,混疑土的泌水率小于表层挥发率,就造成表层缺水太多而裂开,裂缝随时间向混疑土内部发展。影响混疑土塑性收缩的关键因素是温度、湿度和风速,这些都决定了混疑土表层的水份挥发速率。其他影响因素有:单方混疑土中的水泥用量越大,塑性收缩越大;水灰比越大,塑性收缩越大;缓凝造成更多的泌水率导致塑性收缩增加。

(3)混疑土的本身收缩 当混疑土初凝后,混疑土便会产生一定量的本身本身收缩,主要是由于当混疑土与外界没有水份交换,混疑土内部的化学反应和结构变化。由于水泥水化而造成的毛细管水份的降低同样也会造成混疑土的本身收缩。混疑土的本身本身收缩呈多维方向,混凝土强度越高,水泥用量越大,水灰比越小,本身本身收缩越大。

(4)减缩作用机理 减缩剂的减缩功能主要是通过降低混疑土中毛细孔的水的表面张力来实现的。

干燥理论中,以毛细管张力理论较有说服力。充满水的毛细孔直径为2.5~50nm,随着毛细孔内部水份的挥发,水面下降弯月面的曲率变大,在水的表面张力功能下产生毛细管收缩力,造成混疑土的力学变形——干缩,而当毛细孔大于50nm时,产生的毛细孔张力可以不考虑,毛细孔直径小于2.5nm时不易促成毛细孔弯月面的形成。一定半径的毛细孔可依据Laplas方程进行表征。

P=2a/R

式中a——水的表面张力;

R——弯月面的主曲率半径。

在a不变的情况下,毛细孔越细,弯月面的曲率半径越小,产生的毛细孔压力越大。在R不变时,P与水的表面张力0成正比,纯水的表面张力为65.1mN/m,添加表面活性剂的水溶液表面张力可降低至30~40mN/m,纯混疑土减缩剂的表面张力只有26.2mN/m,这与毛细孔理论具有较好的同一性。