浅谈聚羧酸系减水剂的发展及其在混凝土中的应用.pdf.pdf

浅谈聚羧酸系减水剂的发展及 其在混凝土中的应用 李崇智1，段雄辉2 (1．北京建筑工程学院土木交通工程学院；2．恒坤投资集团有限公司) ． 摘要i本文较系统地论述了聚羧酸系减水荆的研究与发展、分子结构与性能、工程应 用特点、新型聚羧酸系减水荆的原材料需求等，提出通过分子设计可以改变聚羧酸系减水剂 的结构与性能，阐明改变不饱和聚醚分子结构是实现聚羧酸系减水剂不同性能的一种重要途 径，新型聚羧酸系高性能减水荆(第三代)应朝着更加适用于现代混凝土技术的方向发展。 关键词：聚羧酸系减水剂；发展；工程应用 1引言 聚羧酸系减水剂是指一种主要用于配制高流动性混凝土的由带聚氧乙烯基的不饱和大单 体和不饱和羧酸或羧酸衍生物单体共聚而成的聚合物。根据JG／T223--2007标准，聚羧酸 系高性能减水剂主要指具有良好减水、保坍及增强效果的聚羧酸系减水剂，有非缓凝型和缓 凝型两种类型。从技术与市场规模来看，自2000年以来我国聚羧酸外加剂的发展非常迅速， 随着工程应用量的提高，不到十年时间聚羧酸系减水剂的生产应用技术不断升级，研究与应 用的认识水平发生了根本变化，产品性能正在更新换代。随着新型高性能混凝土受到土木工 程的不断关注，如泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、喷射混凝土、聚合物混 凝土、高强混凝土等，越来越多地应用于工业民用建筑、水利水电、道路桥梁、机场跑道、 油田煤炭等工程。比传统萘系减水剂的减水率更高、坍落度保持性能更好的聚羧酸系减水 剂，已经是最受欢迎的一种高性能混凝土的组成材料。现代混凝土的技术关键在于矿物超细 粉和化学外加剂，高性能混凝土技术无疑是需要将混凝土高流动性、高强度和高耐久性化。 目前，聚羧酸系减水剂已经成为高性能混凝土的一种不可或缺的重要组成材料，材料供应商 和工程应用者对此新事物似乎也很感兴趣，但总体来说，大多数对其结构与性能特点的认识 是肤浅的、片面的，对在混凝土工程中的应用问题甚至还存在误区。 物质的结构决定性能，聚羧酸系减水剂的分子结构对产品的性能及混凝土性能等都有重 要影响，除了生产与研究人员高度重视有关的分子结构与作用机理以外，很多混凝土厂商及 技术人员很想知道了解掺聚羧酸系减水剂混凝土的特点，以便积累解决工程实际问题的经 一粥 ￡：：!浅谈聚羧酸系减水剂的发展及其在混凝土中的应用／29 验。事实上，聚羧酸系减水剂的工程应用普遍存在两大问题：一是减水率太高，混凝土性能 对于掺量过于敏感，掺量高时混凝土黏聚性太差，泌水离析现象严重，掺量低时混凝土流动 性保持性能难以满足要求；二是减水剂的综合性能虽然较好，但实际掺量偏高，导致混凝土 的成本增加过多，引起混凝土的凝结时间太长而影响施工进度。因此，本文就聚羧酸系减水 剂的研究与应用概况、分子结构与性能关系、工程应用、新型减水剂的原材料需求等方面， 简要谈谈作者的微薄认识，供同行交流、参考与指正。 2聚羧酸系减水剂的研究与应用概况 2．1 国外聚羧酸系减水剂的发展特点 聚羧酸系减水剂的研究与应用发展可以粗略地分为三个阶段。第一阶段为起步阶段 酸酐聚合物为系列的产品。1985年在日本最早发表了聚羧酸系反应性高分子用于控制混凝 土坍落度损失的文章，之后正式工业化生产并应用于预拌混凝土的聚羧酸系减水剂，其基本 结构单元带有羧基、聚氧化烯基等基团，主要材料是烯基聚乙二醇、顺丁烯二酸酐。第一代 产品在工程中得到了推广应用。由于马来酸酐共聚物的减水率偏低，与不同矿物细粉材料适 应性较差，实际掺量偏高，因此工程应用受到许多限制。第二阶段为快速推广应用阶段 甲氧基聚烷基醇与(甲基)丙烯酸接枝共聚得到系列产品，可以达到聚羧酸系高性能减水 剂的效果。该类第二代产品开始进入我国时“水土不服”，难以满足实际工程对混凝土的性 能要求。第三阶段为优化阶段(2000年一)，聚羧酸系减水剂开始发展为真正意义上的设计 合成，品种多样化，逐步形成第三代产品，进入国内市场的进口聚羧酸系减水剂产品，如西 卡、触媒、台塑(冠疆)、竹本油脂、巴斯夫等产品，其分子结构与性能经过不断改进和调 整，更加突出高减水、流动性保持与适应性等功能，正以不同方式改进和影响着国内聚羧酸 系减水剂的研究与发展。 2．2 国内聚羧酸系减水剂的应用与发展概况 在我国，聚羧酸系减水剂的研究与发展也有相似的规律。清华大学在1995年前后开始 在试验室研究聚羧酸系减水剂，国内当时只有低相对分子质量类似分