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1、1、聚羧酸减水剂的优势：（1）掺量低，减水率高；（2）对混凝土拌合物的流动度保持性好；（3）与水泥的相容性好，碱的含量低；（4）配制的混凝土收缩率小，有利于改善混凝土体积稳定性和耐久性；（5）生产及使用过程中环保无污染，属于绿色外加剂。（6）引气性。2、通过对水泥吸附量、与不同水泥相容性、砂浆减水率、抗压强度及混凝土坍落度保持性等试验,明确自制保坍型聚羧酸系减水剂的各项性能指标。3、聚羧酸分子式：(C16H14 O3)n4、聚羧酸减水剂是继萘系等高效减水剂之后兴起的新一代高性能减水剂，具有低掺量、高减水率、高保坍性、生产应用绿色化等特点，可配制高强度、高流动性、高工作性和高耐久性混凝土，以满足
2、各种施工条件下对高性能混凝土的要求。近年来，随着国家对建设可持续发展的要求，聚羧酸减水剂不断在重点工程与民用工程中推广与应用，并且有望在未来5年内占据减水剂市场，其代表了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。 聚羧酸减水剂由多种不饱和单体经自由基反应聚合而成，故可根据分子设计的原理，通过选用不同原料和配比，改变反应工艺等，获得不同分子结构性能优异的聚羧酸减水剂。本文以 EO 聚合度为 45 的烯丙基聚乙二醇醚（APEG）、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、顺丁烯二酸酐(MAL)、丙烯酸(AA)为共聚单体，以过硫酸铵(APS)为引发剂，在水溶液中通过一定工艺进行
3、自由基共聚，合成了聚羧酸系高性能减水剂。5、外加剂是现代混凝土必不可少的组分之一,有些学者甚至称其为混凝土的第五元素。聚羧酸高效减水剂作为新一代减水剂具有掺量低、减水率高、保坍性能强、相容性强等优点。因此使用聚羧酸高效减水剂业已成为我国混凝土行业的发展趋势。粉煤灰和矿粉作为矿物掺合料添加到混凝土中取代部分水泥能起到改善混凝土的工作性、减水化热等作用,而使用聚羧酸高效减水剂能够在混凝土中使用更多的矿物掺合料6、高效减水剂大都属于阴离子型表面活性剂,掺入水泥中吸附在水泥粒子表面,并离解成亲水和亲油作用的有机阴离子基团.通常用Zeta电位表征分散作用,Zeta电位越大,水泥胶粒间的静电斥力越大,分散
4、作用越显著.而对于聚羧酸盐系高效减水剂,其Zeta电位较低(仅为-10-15mV),但掺入水泥浆体同样具有优异的分散性,而且坍落度损失小.这是因为聚羧酸盐系减水剂成梳状吸附在水泥层上3,4,一方面其空间作用使得颗粒分散,减少凝聚;另一方面,其长的侧链在有机矿物相形成时仍然可以伸展开,因此聚羧酸盐系高效减水剂受到水泥的水化反应影响小,可以长时间地保持优异的减水分散效果,减小坍落度.另外,聚羧酸盐系高效减水剂大分子链上一般接枝不同的活性基团,如具有一定长度的聚氧乙烯链、羧基、磺酸基,-COOH和-SO3Na等,对水泥颗粒产生分散和流动作用的极性基团,同时醚键中氧与水分子形成较强的氢键,并形成一层亲
5、水的立体保护膜,对分散保持性有一定的作用.因此,聚羧酸盐系高效减水剂分子中静电斥力与侧链的空间效应使其具有优异的综合效应5.活性基团的作用使得聚羧酸盐系减水剂具有不同于其他高效减水剂的机理,不但具有对水泥颗粒极好的分散性,而且能保持水泥净浆流动度经时损失很小7、聚羧酸减水剂不仅与水泥之间存在相容性问题，与混凝土其他材料也存在相容性问题。表现在混凝土流动性随时间损失，有时会出现过流化现象，与其它我外加剂之间的相容性也很敏感。8 , 新拌混凝土受外界气温变化的影响较大,在绕筑大体积、大方量混凝土工程时,由于绕筑或运输时间较长的原因导致混凝土;t丹落度损失影响工程施工的情况时有发生。Y.O.Tana
6、kai4指出,新拌混凝土坊落度损失的是由于水泥的水化和液相中减水剂浓度降低引起的,水泥是一种具有水化活性的物质,随着水化的进行,提供分散作用的减水剂分子不断减少,使液相中减水剂的有效浓度降低,体系的动电电位和分散作用不断下降。一般认为,液相中减水剂量降低-的越快水泥奖流动度的经时损失越大。Rbert.Flatti6根据减水剂的吸附分散作用原理,认为减水剂加入到混凝土装体中后,在水泥水化初始期,超塑化剂分子将以四种形态存在:(1)吸附于未水化的水泥颗粒表面,起分散作用;(2)吸附在水泥水化产物表面,主要起分散作用;(3)被包裹在水泥水化产物中,影响水泥水化,影响混凝土强度及发展;(4)残留在楽体
7、中,即未被吸附的部分,维持吸附平衡,保持水泥颗粒流动性。9、 空间位阻理论 当聚羧酸减水剂分子与水泥颗粒接触时，由于水泥颗粒的表面吸附性能较好，聚羧酸减水剂分子会附着在水泥颗粒分子的表面，随着吸附时间的增加，附着的厚度逐渐增加，在颗粒分子的表面会形成大量的具有一定结构的聚合物分子。由于这种聚合物分子的存在，导致水泥颗粒分子之间形成了一种隔离层，颗粒分子之间存在很大的排斥力，而且排斥力随着聚羧酸减水剂分子量的增大而增大。这种排斥力称为空间位阻排斥力。一般多数离子型聚合物分子与分子之间都存在空间位阻排斥力和静电斥力，这两种相互作用力的强弱不仅与聚合物的分子结构和分子量有关，还跟电解质的溶度有关系。
8、当线性聚羧酸减水剂与水泥分子接触时，聚羧酸减水剂分子可以很好的与水泥颗粒分子进行结合，由于聚羧酸减水剂分子的存在极大程度上降低水泥颗粒的电负性，导致水泥颗粒之间的分散性较高，颗粒之间的静电斥力大于颗粒之间的空间位阻斥力。当支链型聚羧酸减水剂与水泥分子接触时，聚羧酸减水剂分子也可以很好的与水泥颗粒分子进行结1 文献综述合，由于聚羧酸减水剂分子的存在也会一定程度上降低水泥颗粒的电负性，但是由于这种支链型聚羧酸减水剂分子的特殊排列结构，一端与水泥颗粒接触，另一端与溶剂接触，因而颗粒之间的空间位阻斥力大于颗粒之间的静电斥力，因此，这种支链型聚羧酸减水剂在用量较小的情况下，由于其较强的空间位阻斥力作用，
9、会对水泥颗粒分子造成很强的分散性能。典型空间位阻作用如图 1.7 所示。 静电斥力理论。 在水泥浆体中加入适量的聚羧酸减水剂分子，将二者进行搅拌混合均匀，加入的减水剂分子容易与水泥发生吸附作用，大量聚羧酸减水剂分子会附着在水泥颗粒分子的表面上，根据相似相溶原理，减水剂分子中的极性官能团容易与水分子结合。由于与水分子结合的极性官能团容易发生电离反应，导致水泥颗粒分子的表面由于吸附了这些极性的官能团分子，同样也会带上相同的电荷，并且随着减水剂加入的量的增大，水泥颗粒分子所带的电荷量逐渐增多，直至表面达到吸附饱和。水泥颗粒之间由于带有相同的电性，根据同性相斥的原理，水泥颗粒之间会相互排斥，产生很大的
10、相互排斥力，这种排斥力导致水泥颗粒之间的粘结结构容易遭到破坏，逐渐分散于水溶剂中，增大水泥在混凝土搅拌中的流动性能，减少搅拌时间。通过实验研究发现，一般离子型电解质的分子与分子之间具有很强的相互排斥力，尤其是像含有-的电解质，其聚合物分子之间的静电斥力最大，含有的电解质，其聚合物分子之间的静电斥力次之，对于一般非离子型电解质的分子与分子之间的相互作用力较小，比如像很有-OH 和-O-等官能团的非离子型聚合物，这些聚合物分子之间，相互排斥力较小。静电斥力作用主要如图 1.6 所示。10、复配使用高保坍型聚羧酸减水剂的 +,-型混凝土外加剂在进入新拌混凝土后!新拌混凝土初始具有良好的工作性能$.
11、后新拌混凝土坍落度和扩展度保持良好!推测保坍型聚羧酸减水剂属于缓释型减水剂，其分子初始吸附在水泥颗粒表面并不牢靠! 随着减水剂分子不断在混凝土中被消耗!该类型聚羧酸减水剂分子在水泥浆体的碱性环境下!重新脱离水泥颗粒表面!不断补充到混凝土浆体之中!从而使混凝土中的水泥浆体继续保持分散状态!提高了混凝土自身的保坍能力11、单纯使用高减水型聚羧酸减水剂的 :-=型混凝土外加剂进入新拌混凝土后! 通过静电引力作用有效地吸附在水泥颗粒表面!达到快速分散的效果% 从宏观表现上来看!新拌混凝土在初始具有较高的坍落度和扩展度*并且通过聚羧酸侧链的空间位阻效应! 阻止水泥颗粒团聚，保持分散效果，然而!随着水泥水
12、化的不断进行!吸附在水泥表面的聚羧酸减水剂分子不断被消耗造成新拌混凝土坍落度#扩展度经时损失12、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。13、而具有不同链长的的非离子极性链节（PE
13、O、PPO或二者的嵌段组合）可以锚固在水泥粒子表面产生空间位阻作用间隔分散颗粒间的凝聚而达到分散，坍落度保持的作用.14、减水剂技术的进步和发展，对推动混凝土技术的发展有着重要意义。高效减水剂的应用经历了萘系减水剂、三聚氰胺减水剂等历程，但我国目前仍以萘系减水剂为主，占有 95%以上的市场。聚羧酸减水剂以较高的减水率、极好的水泥适应性、极小的坍落度损失以及生产过程的环保、低能耗、高得率，在国外，尤其在日本等国家得到广泛的重视和应用1。聚羧酸减水剂的研发和推广应用是技术发展和进步的必然趋势。15、%从目前情况来看，应该从以下几方面进行研究：（!）对集大减水&高保坍&低引气&低缓凝等性质于一体的聚
14、合物进行分子设计，并尽可能得到这类聚合物；（2）具有聚合活性的聚乙烯或丙烯类大单体的合成研究；（3）聚合工艺的优化，主要是生产成本和环保两个方面；（4）梳性聚合物的支链链长和官能团对减水&引气&缓凝的影响；（5）梳性聚合物的支链链长和支链上的封端基团对减水&引气&缓凝的影响；（6）完善聚羧酸盐系高性能减水剂和其他减水剂的复配问题16、高温环境下保坍性不足; 温度敏感性强,同种聚羧酸减水剂在不同季节施工,混凝土保坍性相差甚远;功能性产品较少,很难满足超高、超长距离混凝土泵送、负温施工、超早强混凝土的制备以及混凝土高耐久等要求; 粘度高,在高掺合材、低水胶比混凝土配制中,混凝土粘度高,不利于施工; 对砂石集料的含泥量敏感性强。
