聚羧酸系高效减水剂的研究进展.doc

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1、聚羧酸系高效减水剂的研究进展1引言随着现代混凝土技术的发展，混凝土的强度和耐久性不断提高，混凝土的水胶比将愈来愈小，工程上对水胶比小于0.25、抗压强度超过100MPa并能保持良好流动性的混凝土应用逐渐增多[1]；此外，随着现代建筑设计与施工技术的发展，要求混凝土向高强、轻质及施工流态化方向发展。高性能减水剂是获取高性能混凝土的一种关键材料，除要求其具有更高的减水效果外，还要求能控制混凝土的坍落度损失、能更好地解决混凝土的引气、缓凝、泌水等问题。目前国内广泛使用的高效减水剂主要有萘系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂，所有单独使

2、用这些外加剂的混凝土普遍存在混凝土坍落度损失过快或严重泌水的问题；此外，作为使用最广泛的萘系减水剂和三聚氰胺高效减水剂，还存在原料价格高且来源不足等问题。聚羧酸系高效减水剂是国内外公认的新型、绿色环保型高性能减水剂，能有效地克服传统减水剂的不足。聚羧酸系高效减水剂是高流动性、高强混凝土中一种不可缺少的组分，随着高分子合成化学和高分子设计理论不断取得新的进展，研究者对聚羧酸系高效减水剂进行了大量的研究。聚羧酸系高效减水剂是一种分子结构为含羧基接枝共聚物的表面活性剂，其主要特点为：(1)低掺量(0.3%～0.8%)而发挥高的分散性能，按GB8076—1

3、997标准检测，减水率高于24％；(2)由于其高的减水率，可以降低水灰比(0.15-0.35的低水灰比下仍具有有效性)，混凝土强度高，此外其具有早强作用；(3)混凝土流动性能保持好，保坍性好，60min内坍落度基本无损失；(4)和易性好：掺聚羧酸系高效减水剂的混凝土在同等条件下，其扩展度、泌水率优于相同条件下的掺萘系减水剂混凝土。(5)分子结构自由度大，外加剂合成技术上可控制的参数多，可通过分子设计和聚合工艺改变生产多种不同性能的聚合物，发展潜力大，适合不同的具体应用条件；(6)由于在合成中不使用有毒物质甲醛，因而对环境不造成任何污染。(7)使用聚

4、羧酸系减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而降低成本[2]。聚羧酸系高效减水剂在国外已经产业化，在国内已有研究者进行研究并取得了一些成果，但其产品产量较小、质量有待进一步提高；本文对国内外聚羧酸系高效减水剂的研究进展进行综述，以供国内研究同行参考。2国内外聚羧酸系高效减水剂的研究进展2.1聚羧酸系高效减水剂的研究概况在我国，目前在工程上使用最多的是萘系高效减水剂与三聚氰胺系高效减水剂，其它种类产品应用程度相对差些，目前由于工程运用的需要，研究性能更优的聚羧酸系高效减水剂成为一个热点。研究开发聚羧酸系高性能减水剂是高性能混凝土技术发展的必然要求

5、。近年来，不少研究者[2,3,4]通过分子设计途径不断探索聚羧酸系高效减水剂的合成方法，但由于成本和技术性问题，从减水剂原材料选择到生产工艺、降低成本、提高性能等许多方面，也仅仅是起步，迄今为止，在市场上尽管有厂家声称有产品提供，但真正能够实现产业化生产、产品质量达到国外技术水平的却很少，国内研制的聚羧酸系高效减水剂离大面积的应用阶段还有很长一段路要走。日本是研究和应用聚羧酸系高效减水剂最多、也是最成功的国家，减水剂的研究已从萘系基本上转向了聚羧酸系减水剂，1998年日本聚羧酸系产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60%以上，到2001年为止，聚

6、羧酸系减水剂用量在AE减水剂中已超过了80%。在日本，聚羧酸系高效减水剂的生产已经形成了一定的规模，大量应用于高层建筑。美国高效减水剂的发展相比日本晚一些，目前美国正从萘系、蜜氨系减水剂向聚羧酸系高效减水剂发展。近年来，在北美和欧洲的一些研究者的论文中，也有许多关于研究开发具有优越性能的聚羧酸系高效减水剂的报道，研究中心内容逐渐从磺酸系超塑化剂的改性向聚羧酸系高效减水剂过渡。从近年来召开的国际混凝土外加剂会议及《CementandConcreteResearch》和《ACIMaterialsJournal》等国外杂志公开发表的论文来看，日本和欧美一

7、些国家的学者发表的有关聚羧酸系高效减水剂的研究论文呈现大量增多趋势，方向主要偏重于开发聚羧酸系高效减水剂及研究有关的提高新拌混凝土工作性能和强化混凝土的力学性能等。2.2聚羧酸高效减水剂的分子结构设计聚羧酸系高效减水剂的分子结构设计是在分子主链或侧链上引入强极性基团羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基以及分子体积较大的苯环、萘环等，使分子具有梳形结构。通常可用图1来表示聚羧酸系高效减水剂的化学结构，而实际代表物的化学式只是其中某些部分的组合，其中R代表氢原子或甲基，M1代表碱金属离子、M2分别代表碱金属离子、铵离子、有机胺等，n1、n2、n3、n4、n5、n

8、6代表聚合度。插图1图1聚羧酸系高效减水剂的化学结构通式聚羧酸系高效减水剂作为一种非离子表面活性剂在水中是否容易溶解，即它