高性能减水剂的研究现状与展望

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1、摘要：本文概述了国内外高性能减水剂的主要性能及发展现状，介绍了高性能减水剂的种类与组成，提高了有关高性能减水剂的研究内容及今后研究方向。前言   一般地说，高性能混凝土指有高耐久、高强度、高流动性的混凝土，它与普通混凝土在原料上的最大区别是，以高性能减水剂和超细矿物掺和料作为混凝土的第五第六必组分，它们的性能是当前各国混凝土工程界与材料界限关注的重点。超细矿物掺和料属于无机非金属材料，对它的研究已有相当的基础。高笥能混凝土的另一种关键材料—高性能减水剂，属于有机化学材料，包括从材料种类与性质特征、原材料选择与合成工艺控制、产品分子形态结构与性能

2、等，到水泥分散体系中减水剂的物化作用机理、减水剂对水泥水化性化性能的影响及其在混凝土中的应用技术等，在理论和实际应用方面还有待于深入系统地研究。   1、国内外高性减水剂的发展现状　　从减水剂性能的变化方面来看，可以简单地把减水剂的发展概括为三个阶段：（一）普通减水剂有应用与发展：（二）高效减水剂、流化剂的合成与应用阶段；（三）高性能减水剂的发展阶段。    20世纪三十年代初到六十年代，英国、美国、日本等国家已经在公路、隧道等工程中使用了减水剂和其它外加剂。早期使用的减水剂包括松香酸纳、木质素磺酸纳、硬功夫脂酸皂等有机物，该时期的普通减水刘得

3、到了广泛应用和较快发展，萘磺酸甲醛缩合物是1936年由Kennedy发现，日本1962年由服部研制成功以萘磺酸甲缩合物为主要成分的高效减水剂；1964年联邦德国研制成三聚氰胺磺酸盐甲醛缩全物理学高效减水剂，此后，从六十年代到七十年代末八十年代初，萘系、三聚氰胺系产品作为高效减水剂、流化剂在许多国家得到广泛应用和较大发展，此阶段产品的特点是减水率较高，但保持混凝土流动性的效果较差，一般通过多次添加法、后掺法、与缓凝剂复合使用法来加以解决。但往往出现一些操作上或技术上的困难，引起混凝土性能和质量的不稳定。1985年，在日本发表了第一篇反应高分子用于

4、萘系的高性AE减水剂的论文，此后保持混凝土塌落度的高性减水剂得到日本有关部门的支持和重视。九十年代初，伴随高性能混凝土概念提出的同时，聚羧酸系、三聚氰胺系、氨基磺酸系、改性木质素磺酸系列化高性能减水剂得到迅速的开发。随着有关降低单位用水量和改善施工性能的对策不断完善，进一步推动了流动化混凝土施工方法的标准化，实现了预拌混凝土高减水、塌落度保持良好的目的。目前，各国对聚羧酸系减水剂在日本的使用量已超过了萘系减水剂。   目前，国内外研究的热点仍是开发新品种及新合成方法。在众多系列的减水剂中，聚羧酸系减水剂具有很多独特的优点，如具有高减水、低塌落度

5、损失、低掺量、不缓凝、不受掺加时间影响等性能，另外，环保问题也可以得到很好的解决。随关高强、超高强流动性混凝土的需求量不断增多，需要能使混凝土水胶比在0.25以下且混凝土流动性保持良好的一种高性能减水剂，而聚羧酸类外加剂因其具有超分散性的特点，且能阻止混凝土塌落度损失而不引起明显的缓凝，从而成为代表混凝土外加剂材料最先进技术的产品，是化学外加剂研究开发的重点。   日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多也是最成功的国家，已从研究萘系基本上转向研究聚羧酸系，近年来，北美和欧洲的一些研究者的论文中，也有研究开发具有优越性能的聚羧酸系的报道。目前，研究中

6、心已从磺酸系超塑化剂改性逐渐移向对聚羧酸系的研究，在我国，萘系高效减水剂应用大约有20多年历史，由于减水率不太高，混凝土塌落度损失过快，难以满足实际工程的施工要求，而复合产品质量不稳定，往往影响到混凝土的凝结硬功夫化和耐久性；加外萘系产品的原料日益缺乏，价格上涨，急需研制非萘系减水剂。目前，我国研究聚羧酸系减水剂尚处于起步阶段。   2、高性能减水剂的种类   在日本，各种高性能减水剂统称为高性能AE减水剂，该产品具有很高的减水率和长时间保持混凝土塌落度的性能，可以达到一定的引气量，在相当宽的范围内可以自由设定使用量，根椐其发挥减水性的主要成分

7、，可把高性能减水剂分为改性木质素系、萘系、密胺系、氨基磺酸系、等五大类。前四种主要通过磺化缩合，将带强极性官能团的单体缩聚而得到产物，而聚羧酸类的减水剂则主要通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，即将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上而获得。聚羧酸系减水剂的分子结构呈梳形，特点是在主链上带多个活性基团，并且极性较强；侧链也带有亲水性的活性基团，并且链较长、数量多；疏水基的分子链短，数量也少。如用以下通式来表示聚羧酸系减水剂的化学结构，则实际代表物的化学式只是其中某些部分组合。另外，从对水泥水化影响看，这类减水剂有标准型和缓凝型两种；从其用途来说，

8、也有用于普通、高强、超高强高流动性混凝土的区别。   2．2高性能减水剂的材料组成   高性能减水剂一般由一种或数种成分复合而成。我国的高效泵送剂大多