聚羧酸系高性能減水劑的性能及應用研究

何佳發

摘 要：針對聚羧酸系高效減水劑的定義，以及實際應用中的種類、原料及性能和特點，文章進行了論述。聚羧酸系高效減水劑在國內外的研究中都取得了很大的成績，研究分析了其原理、合成方法及性能和分子的關系。

關鍵詞：聚羧酸；高效減水劑；混凝土；合成方法；作用機理

聚羧酸高效減水劑的分子結構是含羧基接枝共聚物的表面活性劑，通過觀察發現其分子結構成梳形，在發揮作用的過程中主要是通過不飽和單體進行，在引發劑作用下共聚而獲得。用于水泥混凝土中具有較高的減水、增塑、保坍及較低的收縮性能的減水劑。

在生產中，以木鈣為代表的普通減水劑是第一代減水劑；以萘系為代表的高效減水劑是第二代減水劑；聚羧酸高效減水劑為第三代高性能減水劑，是當今世界技術含量最高，技術研究最前沿的，綜合性能優越的高效減水劑。

聚羧酸減水劑又叫做聚羧酸超塑化劑，根據當前的行業標準《聚羧酸系高性能減水劑》JG/T 223-2007，對聚羧酸系減水劑的基本定義進行了明確的規定，在聚羧酸高效減水劑的分子結構中含羧酸的接枝共聚物，支鏈結構的基本特征是以聚氧化乙烯形成“梳狀”或“接枝狀”，同時擁有其他的功能基團。

1 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的性能特點十分的明顯，其優越性能體現在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兩部分。

聚羧酸高效減水劑的減水率比萘系減水劑高得多，同時還具有流動性好的特點，是本世紀性能最優越的混凝土材料；其使用范圍十分廣泛，對于配置大摻量粉煤灰或大摻量礦渣混凝土，施工中噴射超塑化混凝土、纖維增強流動性混凝土及高強高流動性混凝土等都有重要作用；不僅如此聚羧酸高效減水劑還被普遍的用于各種新型混凝土的拌合中，在很多的建筑工程中，例如大跨度橋梁、隧道、工業與民用建筑等，都發揮了十分重要的作用。

2 聚羧酸系減水劑效果影響因素

2.1 對膠凝材料的適應性問題。在工程施工中，聚羧酸系減水劑的適應性更多的表現在對于各種水泥的適應中，很多粉煤灰聚羧酸系減水劑同樣存在著適應性問題，特別是對于粉煤灰的適應更加的困難，所以磨細礦粉中的適應性要相對好一點。

聚羧酸系高減水劑在應用中也需要與粉煤灰進行適應，大多數情況下，如果是一級灰，那么減水劑就會具有相對較好的適應性，而如果是二、三級灰，那么減水劑就很有可能不適應，這個時候即使增加減水劑的用量也是沒有作用的。

通常如果使用一種水泥或粉煤灰在對外加劑適應過程中，效果不好的時候，那么即使換做另外的添加劑也是不能取得比較理想的效果的。這種情況出現時，大多需要更換膠凝材料，當時通常出現這種情況的時候很多用戶因為專業水平的局限就會懷疑是外加劑的質量差，這對于外加劑的評價就不夠公平和準確了。

2.2 砂子中的含泥量問題。當砂子的含泥量較高時，聚羧酸系減水劑的實際減水率就會明顯的下降。這種情況下需要使用到萘系減水劑來解決問題，這種情況下需要稍微增加一些摻量，因此最好的辦法是不斷的降低含泥量。

2.3 引氣性問題。聚羧酸系減水劑在進行施工的過程中通常會留下降低表面張力的表面活性成分，所以必須具備一定的引氣性。這些張力成分讓帶入混凝土的氣泡，這樣既可以滿足含氣量的要求，也不會影響到混凝土的強度性。

對于聚羧酸系減水劑來說，如果擁有的分子結構不同，那么這個時候減水劑對不同的引氣劑也同時具有選擇性，而且在攪拌方式上也是有一定選擇的。比如在進行試驗的時候，要對混凝土的含氣量盡可能的進行滿足，到現場進行澆筑的時候再進行取樣，這個時候含氣量就不同了，這一點需要特別注意，引發的原因很可能是攪拌方式的不同和攪拌時間的差異。

聚羧酸減水劑成分中有低表面張力的物質，這對于混凝土來說是有利處的。就像是在要做的事情之前加入了減縮劑，所以聚羧酸減水劑的混凝土收縮值通常比普通的減水劑要小，同時這樣也可以帶來混凝土穩定性優越的良好性能。

2.4 聚羧酸減水劑的摻量問題的研究。當前公認聚羧酸減水劑具備十分優秀的特點，摻量低，減水率高、坍落度保持好。但是在使用過程中也會經常出現很多問題：

首先，摻量在水膠比小時是非常敏感的，而且會呈現出來更高的減水率，但是在水膠比大時，減水率以及相關的變化就不十分鮮明了。探究這一現象的原因，可能與聚羧酸系減水劑的作用機理有關，聚羧酸系減水劑的分散、保持作用在于分子結構形成的空間位阻效應，如果大水膠比時水泥分散體系中基本上含有了足夠的水分子，水分子的間隔作用已經足夠，所以聚羧酸分子的空間位阻作用自然就要小一些了。

其次，膠凝材料用量大時摻量產生的影響就更加明顯，膠凝材料總量小時差一些。事實上減水劑就是關于高性能混凝土來進行研究制作的，因此在性能和價位上都比較適合應用于高性能混凝土。

事實上，聚羧酸系減水劑大多是針對高性能的混凝土來開發的，因此在性能和價位上都更加適合高性能的混凝土，但是根據我國當前的情況，這還達不到完全取代其他減水劑，需要科研工作者繼續努力。

2.5 關于聚羧酸系減水劑的復配問題。當前使用的除聚羧酸系減水劑之外基本上沒有單獨使用的，通過幾十年的總結，我國的外加劑復配技術在國際上已經處于領先地位。

首先，完全不能與萘系減水劑復配，兩種減水劑如果使用的是同一個設備，還在沒有完全洗干凈的時候也會產生影響。根據這種情況，如果是選擇使用聚羧酸系減水劑，最好是不要跟其他的減水劑混用。但是不同的減水劑是可以進行復配的。

其次，與其它外加劑復配：

因為聚羧酸系減水劑的結構特點，在跟其他的添加劑相容的時候都比其他的減水劑差的。所以通過傳統的簡單復配的方法對于聚羧酸系減水劑改性是不太適合的。

2.6 關于聚羧酸系減水劑的酸堿值值問題。當前，市面上出現的聚羧酸系減水劑產品，其酸堿值跟其他企業的減水劑相比都偏低，有些僅僅達到6-7，所以要貯存于玻璃鋼、塑料等容器中，但是不能長期放置在金屬容器中。

3 結語

聚羧酸系減水劑在結構方面和性能方面都有很大的可變性，研究開發新型的聚羧酸系減水劑是目前對減水劑研究的前沿問題，聚羧酸高效減水劑性能優越通過廣泛的應用已經得到了廣泛的認可，更對混凝土行業的技術進步起到了很重要的作用。目前在我國，聚羧酸高效減水劑的相關生產和使用處于起步階段，落后于先進的發達國家，因此廣大的科技工作者和企業家應該認清當前形勢，積極進行研究。通過充足的理論和成果基礎為聚羧酸高效減水劑在我國的發展和應用做出自己的貢獻，促進我國建筑事業不斷發展。

參考文獻

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