聚羧酸高效減水劑的應用研究

摘 要：文章概述了聚羧酸系高效減水劑的定義、種類、原料及性能和特點，闡述了聚羧酸系高效減水劑在國內外的研究現狀，分析了其作用機理、合成方法以及其分子結構與性能的關系。介紹了聚羧酸系高效減水劑在工程中的應用，同時對其應用前景進行了展望。

關鍵詞：聚羧酸；高效減水劑；混凝土；合成方法；作用機理

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2013）29-021-01

一、聚羧酸系高效減水劑的定義

聚羧酸高效減水劑是一類分子結構為含羧基接枝共聚物的表面活性劑，分子結構成梳形，主要通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚而獲得，主鏈系由含羧基的活性單體聚合而成、側鏈系由含功能性官能團的活性單體與主鏈接枝共聚而成，具有高減水率并使混凝土拌合物具有良好流動性保持效果的減水劑。

聚羧酸高效減水劑是繼木鈣為代表的普通減水劑和以萘系為代表的高效減水劑之后發(fā)展起來的第三代高性能減水劑，是目前世界上最前沿、科技含量最高、應用前景最好、綜合性能最優(yōu)的一種高效減水劑。

聚羧酸減水劑又名聚羧酸超塑化劑。在行業(yè)標準《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T 223-2007 中明確了聚羧酸系減水劑的基本定義，它是一類分子結構中含羧酸的接枝共聚物，其支鏈結構的基本特征是以聚氧化乙烯形成“梳狀”或“接枝狀”，并含有其他功能基團，如磺酸基（-SO3H）的高分子表面活性劑。

二、聚羧酸減水劑的性能特點及適用范圍

聚羧酸系高效減水劑具有一系列顯著的性能特點，主要包括自身的分子結構性能特點和摻加此減水劑的混凝土的性能特點兩部分。

聚羧酸高效減水劑的減水率比萘系減水劑高得多，并且流動性能更好，是21世紀的高性能混凝土的一種重要組成材料；它適用于配置大摻量粉煤灰或大摻量礦渣混凝土、噴射超塑化混凝土、纖維增強流動性混凝土及高強高流動性混凝土等；被廣泛應用于許多新型混凝土，在高層建筑物、大跨度橋梁、海洋鉆井平臺、隧道、工業(yè)與民用建筑、市政工程、地下工程、高速公路、高速鐵路等工程中。

三、聚羧酸高效減水劑常用的原材料

雖然聚羧酸類高效減水劑種類繁多，但其結構遵循一定的原則，即在重復單元的末端或中間位置帶來某種活性基團，由一種或幾種低極性聚烯烴鏈或中等極性聚酯鏈或強極性的聚醚鏈共聚而成。目前所選擇的合成單體有四種：（1）不飽和酸?—馬來酸酐、馬來酸、丙烯酸、甲基丙烯酸；（2）聚鏈烯—聚鏈烯烴、醚、醇；（3）聚苯乙烯磺酸鹽或酯；（4）甲基丙烯酸鹽或酯、苯二酚、丙烯酸胺。

四、聚羧酸高效減水劑的合成方法

聚羧酸系減水劑的主要原料有不飽和酸，如馬來酸酐、馬來酸和丙烯酸、甲基丙烯酸等可聚合的羧酸，聚鏈烯基烴、醚、醇等烯基物質，聚苯乙烯磺酸鹽或酯和（甲基）丙烯酸鹽、酯、苯二酚、丙烯酰胺等，合成方法大體上有可聚合單體直接共聚、聚合后功能化法和原位聚合與接枝等幾種。

五、聚羧酸高效減水劑在工程中的應用

聚羧酸系高效減水劑從分子結構上和減水作用的機理上均不同于傳統(tǒng)的萘系、胺基磺酸鹽系減水劑。它具有極強的分散能力，反映到工程應用表現為很小的摻量就能呈現出很高的減水效率使混凝土獲得很高的流動性，聚羧酸系高效減水劑的減水率可高達30%～40%；利用聚羧酸系高效減水劑產品的分子結構和分子量的可調節(jié)性和可設計性，可獲得不同功效的減水劑產品，如緩凝型、高保塑型和早強型等產品。因此，作為新一代高性能外加劑，它在許多大型工程中都得到充分應用。目前，聚羧酸高效減水劑已經廣泛應用于高層建筑、橋梁、道路等各種工程中。

聚羧酸系減水劑的結構和性能具有可變性，研究開發(fā)新型的聚羧酸系減水劑是當今高性能減水劑研究的前沿課題，聚羧酸高效減水劑性能優(yōu)越已經得到公認，是混凝土行業(yè)技術進步的方向。在我國，聚羧酸高效減水劑的生產和應用才剛剛起步，與先進國家有相當差距，科技工作者和企業(yè)家應該認清形勢和責任，積極投入。

混凝土技術發(fā)展離不開外加劑，如泵送混凝土、自流平混凝土、水下不分散混凝土、噴射混凝土、高強高性能混凝土等新材料、新技術的發(fā)展，高效減水劑都起到了關鍵作用。高性能減水劑的研究已成為混凝土材料科學中的一個重要分支，并推動著整個混凝土材料從低技術向高技術發(fā)展。聚羧酸高效減水劑將是21世紀減水劑系列中的主要品種，在工程中的應用將會越來越廣泛。

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