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1、聚羟酸减水剂的研究 09231118 王先锋1聚羟酸高效减水剂的研究聚羟酸高效减水剂的研究【摘要】：减水剂是一种重要的混凝土外加剂，能够最大限度地降低混凝土水灰比，提高混凝土的强度和耐久性。在众多高效减水剂中，具有梳形分子结构的聚羧酸高效减水剂因其减水率高、坍落度保持性能良好、掺量低、不引起明显缓凝等优异性能，成为近年来国内外研究开发和应用的重点。聚羧酸高效减水剂无氯、低碱，高减水率、高工作性，混凝土和易性好，坍落度保持性能突出，具有极佳的早期强度和后期强度，能显著增强对不同水泥的适应性。文章分析了聚羧酸高效减水剂的性能和特点，综合阐述了聚羧酸高效减水剂在国内外的发展情况，介绍了聚羧酸高效减水
2、剂在工程中的应用及体会，同时对其应用前景进行了展望。【正文】1 1聚羧酸高效减水剂的发展聚羧酸高效减水剂的发展11聚羧酸高效减水剂在国外的发展在国外， 聚羧酸类减水剂的研究已有相当长的历史，其应用技术已经成熟。高效减水剂(又名超塑化剂)是一种重要的混凝土外加剂，它不仅能大大提高高强混凝土的力学l生能，而且能提供简便易行的施工工艺。由于萘系减水剂在近几十年的发展中暴露出一些自身难以克服的问题，为此上世纪八十年代起， 国外就开始积极研发非萘系减水剂，以丰富的石油化工产品为原料，以极高的减水率。极小的坍落度损失使萘系减水剂黯然失色，从而便开创出聚羧酸混凝土减水剂技术和混凝土施工技术的新局面。高效减水
3、剂对混凝土施工技术的进步，对提高建筑物的质量和使用寿命、降低能耗、节约水泥及减少环境污染等方面都起着重要的作用。由于聚羧酸高效减水剂的应用而出现的高强混凝土、大流动混凝土性是混凝土发展史上继钢筋混凝土、预应力混凝土后的第三次重大革命。可以说高效减水剂的技术及其应用代表着一个国家建筑材料和施工技术的水平。日本是研究和使用聚羧酸减水剂最多也是最成功的国家， 聚羧酸系高效减水剂是20世纪80年代中期由日本首先开发应用的新型混凝土外加剂。1995年以后，聚羧酸系减水剂在日本的使用量就超过了传统的萘系减水剂。1998年底，聚羧酸系减水剂产品已占所有高效减水剂产品总数的60以上。近年来其用量聚羟酸减水剂的
4、研究 09231118 王先锋2更是占到高效减水剂的90。国外的实践证明，应用化学外加剂尤其是高效减水剂是混凝土技术进步的主要途径，已成为配制混凝土必不可少的第五组份材料，聚羧酸系减水剂可使混凝土的水灰比下降到025以下，而水泥用量仍可保持在500kgm ， 同时它的坍落度可保持200mm以上， 完全满足施工要求。日本、澳大利亚等国100i凝土都掺加外加剂，美国、俄罗斯等国50-80的砼中使用外加剂。目前聚羧酸高性能减水剂在国外已经逐渐普及，广泛应用于高层建筑、桥梁等各种工程中。12聚羧酸高效减水剂在国内的发展我国聚羧酸高效减水剂的开发应用起步较晚，其用量只占减水剂总用量的2左右，只在少数重大
5、工程中应用。目前我国水泥的年产量已突破9tZ吨但掺外加剂的混凝土不足30，按照发达国家外加剂的发展轨迹看，我国混凝土外加剂市场是十分巨大的。据统计，国内目前市场上高效减水剂萘系占83，氨基磺酸系占1 0，而聚羧酸仅占17，而传统萘系减水剂由于性能的缺陷已远远不能满足工程应用的需要。上海自2001年起，正式批量生产聚羧酸系高效减水剂，产量、销售量逐年提高。2 2聚羧酸高效减水剂的功能及对混凝土性能改善的提升聚羧酸高效减水剂的功能及对混凝土性能改善的提升2.1 聚羧酸高效减水剂的减水率如图 1，可以看出，随减水剂掺量的增加，减水率不断提高。减水剂掺量从 10增至 22时，相应的减水率从 222增大
6、到了 42 ；减水剂掺量达到 14时，减水率就已超过 30 。聚羧酸减水剂在混凝土中表现出了优异的分散能力。另一方面，从图中还可看出，减水剂的减水率同掺量具有明显的线性关系，这使得其在工程应用中具有较好的可控性。聚羧酸减水剂优异的减水能力是由其分子结构所决定的。该减水剂分子呈梳型结构，主链上连接着枝链和取代基。红外光谱证明：减水剂分子中含有一 COOH，一 OH、一 sO 一等基团，当其与水泥混合物一起拌和时，这些枝链和取代基提供了很多的吸附点，使得减水剂很容易被水泥颗粒吸附；另一方面，聚羧酸减水剂具有表面活性，在热力学作用的推动下能自动吸附到水泥颗粒表面，以降低界面能，从而聚羟酸减水剂的研究
7、 09231118 王先锋3使得分散性提高。在这两方面因素的共同作用下，减水剂能快速、强烈地吸附于水泥颗粒表面，表现出极强的分散能力。2.2 聚羧酸高效减水剂对混凝土性能的影响聚羧酸减水剂对混凝土表现出较好的增强效果。减水剂的掺量达到 1 ，混凝土 28 天抗压强度比超过了 155 ，最高可超过 170 ；而且混凝土后期强度仍能明显增长，9O 天抗压强度比仍不低于 150 。聚羧酸减水剂不但能大幅度提高混凝土的抗压强度，而且从表 3 看出，它还能全面提高混凝土的抗折，轴压、劈裂等力学性能。23 聚羧酸减水剂对泵送混凝土性能的影响 由于聚羧酸减水剂的减水能力较强，所以即使水灰比相对较低，新拌混凝
8、土仍能获得较好的流动性。对于两种普硅水泥配制的混凝土，当减水剂的掺量小于 12时，坍落度损失相对较快；减水剂掺量增大到 12 以后，坍落度损失则明显变慢。但对于由矿渣水泥配制的混凝土，减水剂的掺量为 1时，其保坍效果就较好，2 4,n,t 后坍落度损失仍然很小。聚羧酸高效减水剂能在水泥粒子表面形成较厚的水化层，通过由此产生的空间阻力来实现其分散作用。由于空间位阻比电性斥力更稳定，且不易受环境条件(离子强度、pH 值等)的影响，所以相应的分散保持性就较好。另一方面，在水泥水化过程中，水化产物聚羟酸减水剂的研究 09231118 王先锋4不断生成，水化物的沉积可使得水泥粒子表面的减水剂分子被部分或
9、全部包埋，减水剂因此失去分散活性。但对于聚羧酸减水剂，由于其接有很多枝链，能形成较厚的水化层，因而就不易被水化产物所包埋，仍然能保持较高的空间位阻，从而保坍性也就较好。聚羧酸减水剂不但赋予了新拌混凝土良好的工作性，还使得硬化混凝土的强度大幅度提高，28 天和 60 天抗压强度均能提高 30 以上。34 聚羧酸减水剂对高性能混凝土性能的影响以高强、高耐久性、高工作性为特点的高性能混凝土是混凝土技术发展的新方向。在配制高性能混凝土的过程中，高性能减水剂是至关重要的，只有采良好的工作性，才能大幅度降低混凝土的需水量，使得硬化混凝土更加密实，从而提高强度和耐久性。实验表明，在高强高性能混凝土中，新型减
10、水剂的保坍性较好，减水剂掺量为 14时，90 分钟后混凝土的坍落度为 170mm；掺量增大到 16 ，90 分钟后混凝土的坍落度基本不损失。实验发现，尽管水灰比较低，但混凝土仍具有较好的流淌性，其粘度也相对较小。对于硬化混凝土，减水剂的增强效果非常突出，混凝土 28 天抗压强度能提高 47 一 89 。随着减水剂掺量的增加，混凝土各龄期强度稳定增加，且后期强度持续增长，90天的抗压强度仍能提高 41一 65。3.3.结论结论(1)聚羧酸高效减水剂具有极高的分散能力，其在混凝土中的减水率可达到42 。(2)聚羧酸高效减水剂对混凝土的增强效果突出。减水剂掺量达到 1 ，混凝土 28 天抗压强度比高
11、于 158 ；且后期强度明显增长，90 天抗压强度比仍大于 150。该减水剂还能全面提高混凝土的抗折、轴压、劈裂等其它力学性能。(3)聚羧酸减水剂的水泥适应性好。(4)聚羧酸减水剂能赋予泵送混凝土较好的工作性，减水剂掺 12 ，坍落度损失就较慢；同时硬化混凝土的强度也能大幅度的提高。聚羟酸减水剂的研究 09231118 王先锋54 4聚羧酸高效减水剂的展望聚羧酸高效减水剂的展望混凝土技术发展离不开外加剂，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、高强高性能混凝土等新材料、新技术的发展，高效减水剂都起到了关键作用。聚羧酸高效减水剂是比萘系性能更好的新型减水剂，在相同用量下聚羧酸系
12、减水剂能获得更好的减水率和塌落度保持能力，即使在低掺量时也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时也具有低粘度和坍落度保持性能，它与不同水泥有相对更好的相容性，是高强高流动性混凝土所不可缺少的材料。由此可见，聚羧酸系高性能混凝土减水剂具有十分重要的应用价值。展望未来，随着研究的不断深入， 聚羧酸高效减水剂将进一步朝高性能、多功能化、生态化、国际标准化的方向发展，特别是在制备高流动性和低水灰比的混凝土方面具有其它传统的高效减水剂无可比拟的优点。聚羧酸高效减水剂将是 21 世纪减水剂系列中的主要品种，在工程中的应用将会越来越广泛。【参考文献】1.刘吉兰.聚羧酸高效减水剂在工程中的应用.2. 郑国峰，鲁统卫，管西祝，刘永生.聚羧酸高效减水剂的究.3. 冯中军，傅乐峰，沈军，季春伟，俞明辉，郑柏存. 聚羟酸高效减水剂的结构与性能关系研究.
