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摘要：在以“分子结构设计”为理论指导下合成的聚羧酸高性能减水剂为母料，通过先进的复配技术复合出聚羧酸高性能减水剂，经过在混凝土中与奈系泵送剂进行对比试验，结果表明第三代高性能混凝土减水剂具有高减水率、高保坍、高增强、与水泥适应性强,超分散性和超稳定性等特点，是一种理想、环保、值得大力推广的高性能减水剂。
关键词：聚羧酸系；奈系；泵送剂
Abstract: In order to "molecular structure design" as the theoretical guidance synthesis of polycarboxylate superplasticizer for masterbatch, through advanced technology for complex compound of polycarboxylate superplasticizer in concrete, after and naphthalene pumping agent were tested, the results showed that the third generation of high performance concrete water reducing agent has high reduction the rate of water, high water, high enhancement, and cement adaptability, high dispersion and high stability, is a kind of high performance, environmental protection, it is worth to popularize water-reducing agent.
Keywords: polycarboxylic acid; naphthalene; pumping agent
中圖分类号：TV42+4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
前言
聚羧酸高性能减水剂是目前世界上最前沿，科技含量最高、应用前景最好，综合性能最优的一种高效减水剂，目前在欧美一些发达国家得到了广泛应用[ 1 ]。与传统的减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：1.在合成工艺上，聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成，因此该类减水剂的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。2.在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团（—COOH）、羟基基团（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。由于其广泛的原料来源，独特的分子结构，故而具有前两代减水剂不可比拟的优点，加上在合成过程中不使用甲醛，属绿色环保产品，已经成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点。符合现代混凝土技术向高强，绿色高性能方向发展的需求，并逐步取代奈系等减水剂。
1、匀质性指标对比
按照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》试验，聚羧酸高性能减水剂与奈系泵送剂（由我单位生产）匀质性指标见表1、表2。
表1聚羧酸系高性能减水剂的匀质性指标
表2奈系泵送剂的匀质性指标
比较上述量表，可以看出聚羧酸高性能减水剂的氯离子含量和碱含量（Na2O+0.685K2O）更低。因此聚羧酸高性能减水剂应用于混凝土中时，可显著降低混凝土碱-骨料反应，提高混凝土的耐久性；同时聚羧酸高性能减水剂因为共聚分子的分子结构中支链多，使得其表面张力比奈系更低，因此掺用后对混凝土具有一定的引气作用，这有利于改善混凝土的和易性，减少泌水，提高混凝土的抗渗、抗冻等耐久性能。
2、净浆和坍落度对比
2.1水泥净浆流动度及其损失的对比试验。
按照GB/T8077-2000和JC/T1083-2008标准进行水泥净浆流动度的试验，结果见表3.
表3净浆流动度与随时损失
注：水泥为赞皇金隅P.O42.5，W/C=0.29
2.2混凝土坍落度保留值对比试验
本试验按照JC473-2001《混凝土泵送剂》标准，采用不同厂家的P.O42.5R水泥，检测其坍损情况，并与奈系泵送剂最对比试验，结果见表4
表4对不同厂家水泥混凝土坍落度保留值对比
注：C：S:G380：845:1075用水量使混凝土初始坍落度达210±10mm
从表3和表4可以看出，聚羧酸高性能减水剂的掺量为胶凝材料用量的0.24%（有效成分），相比于奈系泵送剂的掺量为胶凝材料用量的0.74%（有效成分），具有更低的掺量。这是由于除了静电排斥力的存在外，聚羧酸共聚分子还具有梳形分子结构，带有许多支链，可以产生较强的立体空间位阻效应。因此，在掺量很低的情况下仍能实现较好的塑化效果。由于聚羧酸共聚分子中主链的疏水性和聚醚支链中氧原子可于水分子形成较强的氢键，形成立体保护膜，合成聚羧酸减水剂时，在分子侧链上引入了极性很强的羧基阴离子和胺基阳离子，通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用，增加水泥粒子的和易性，使得吸附在水泥颗粒表面的减水剂总的数量减少，提高了减水剂和混凝土坍落度保持性。
3、混凝土含气量、抗压强度比对比
表5混凝土含气量及抗压强度对比
从表5可看出，掺聚羧酸系高性能减水剂的混凝土含气量大于掺奈系泵送剂的混凝土，这是由于聚羧酸共聚分子结构中支链较多，聚羧酸高性能减水剂液体的表面张力较低，因此掺用后对混凝土具有一定的引气性，适当增加混凝土的含气量，可有效提高混凝土的耐久性，由于聚羧酸共聚体具有较强的水泥分散性，水泥粒子被充分分散，增大了水泥粒子与水的接触，致使水泥粒子充分水化，在水泥粒子扩散过程中，有利于游离水的释放，改善了和易性，减少了拌合水量，使得随混凝土硬化而蒸发的水分量减少，也就大大减少这些水蒸发后留下的空隙。因此，聚羧酸高性能减水剂具有更高的强度增长率，其28d的抗压强度增长比远远高于奈系泵送剂的值。
4、结论
聚羧酸系高性能减水剂具有氯离子含量和碱含量低等特点，可降低混凝土碱-骨料反应，有利于提高混凝土的耐久性。
聚羧酸共聚体的基团特性和分子结构决定它具有优异的空间位阻效应，使得聚羧酸系高性能减水剂在极低的掺量下仍具有优异的水泥分散能力和长时间的水泥分散保持能力。
聚羧酸系高性能减水剂掺入混凝土中，能适当提高混凝土含气量，有利于提高混凝土的抗渗，抗冻等性能，由于聚羧酸系高性能减水剂具有水泥粒子分散性，使得水泥粒子充分水化及减少拌合用水量，决定了他有极高的强度激发性。
聚羧酸高性能减水剂是一种性能优异的外加剂，是值得大力推广的外加剂。
参考文献
[1]周志威、吕生华等,聚羧酸系高效减水剂的研究进展[J] ,化学建材, 2006, 22 (4) ,3～37.
[2]吴中伟，康慧珍、高性能混凝土【M】北京：中国铁道出版社，1999.
[ 3]陈建全，混凝土外加剂的原理与应用【M】北京：中国计划出版社，1996.
[4]郭廷辉，郭京育，聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术【M】北京：机械工业出版社，2005.
关键词：聚羧酸系；奈系；泵送剂
Abstract: In order to "molecular structure design" as the theoretical guidance synthesis of polycarboxylate superplasticizer for masterbatch, through advanced technology for complex compound of polycarboxylate superplasticizer in concrete, after and naphthalene pumping agent were tested, the results showed that the third generation of high performance concrete water reducing agent has high reduction the rate of water, high water, high enhancement, and cement adaptability, high dispersion and high stability, is a kind of high performance, environmental protection, it is worth to popularize water-reducing agent.
Keywords: polycarboxylic acid; naphthalene; pumping agent
中圖分类号：TV42+4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
前言
聚羧酸高性能减水剂是目前世界上最前沿，科技含量最高、应用前景最好，综合性能最优的一种高效减水剂，目前在欧美一些发达国家得到了广泛应用[ 1 ]。与传统的减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：1.在合成工艺上，聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成，因此该类减水剂的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。2.在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团（—COOH）、羟基基团（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。由于其广泛的原料来源，独特的分子结构，故而具有前两代减水剂不可比拟的优点，加上在合成过程中不使用甲醛，属绿色环保产品，已经成为国内外混凝土外加剂研究开发的热点。符合现代混凝土技术向高强，绿色高性能方向发展的需求，并逐步取代奈系等减水剂。
1、匀质性指标对比
按照GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》试验，聚羧酸高性能减水剂与奈系泵送剂（由我单位生产）匀质性指标见表1、表2。
表1聚羧酸系高性能减水剂的匀质性指标
表2奈系泵送剂的匀质性指标
比较上述量表，可以看出聚羧酸高性能减水剂的氯离子含量和碱含量（Na2O+0.685K2O）更低。因此聚羧酸高性能减水剂应用于混凝土中时，可显著降低混凝土碱-骨料反应，提高混凝土的耐久性；同时聚羧酸高性能减水剂因为共聚分子的分子结构中支链多，使得其表面张力比奈系更低，因此掺用后对混凝土具有一定的引气作用，这有利于改善混凝土的和易性，减少泌水，提高混凝土的抗渗、抗冻等耐久性能。
2、净浆和坍落度对比
2.1水泥净浆流动度及其损失的对比试验。
按照GB/T8077-2000和JC/T1083-2008标准进行水泥净浆流动度的试验，结果见表3.
表3净浆流动度与随时损失
注：水泥为赞皇金隅P.O42.5，W/C=0.29
2.2混凝土坍落度保留值对比试验
本试验按照JC473-2001《混凝土泵送剂》标准，采用不同厂家的P.O42.5R水泥，检测其坍损情况，并与奈系泵送剂最对比试验，结果见表4
表4对不同厂家水泥混凝土坍落度保留值对比
注：C：S:G380：845:1075用水量使混凝土初始坍落度达210±10mm
从表3和表4可以看出，聚羧酸高性能减水剂的掺量为胶凝材料用量的0.24%（有效成分），相比于奈系泵送剂的掺量为胶凝材料用量的0.74%（有效成分），具有更低的掺量。这是由于除了静电排斥力的存在外，聚羧酸共聚分子还具有梳形分子结构，带有许多支链，可以产生较强的立体空间位阻效应。因此，在掺量很低的情况下仍能实现较好的塑化效果。由于聚羧酸共聚分子中主链的疏水性和聚醚支链中氧原子可于水分子形成较强的氢键，形成立体保护膜，合成聚羧酸减水剂时，在分子侧链上引入了极性很强的羧基阴离子和胺基阳离子，通过吸附、分散、润湿、润滑等表面活性作用，增加水泥粒子的和易性，使得吸附在水泥颗粒表面的减水剂总的数量减少，提高了减水剂和混凝土坍落度保持性。
3、混凝土含气量、抗压强度比对比
表5混凝土含气量及抗压强度对比
从表5可看出，掺聚羧酸系高性能减水剂的混凝土含气量大于掺奈系泵送剂的混凝土，这是由于聚羧酸共聚分子结构中支链较多，聚羧酸高性能减水剂液体的表面张力较低，因此掺用后对混凝土具有一定的引气性，适当增加混凝土的含气量，可有效提高混凝土的耐久性，由于聚羧酸共聚体具有较强的水泥分散性，水泥粒子被充分分散，增大了水泥粒子与水的接触，致使水泥粒子充分水化，在水泥粒子扩散过程中，有利于游离水的释放，改善了和易性，减少了拌合水量，使得随混凝土硬化而蒸发的水分量减少，也就大大减少这些水蒸发后留下的空隙。因此，聚羧酸高性能减水剂具有更高的强度增长率，其28d的抗压强度增长比远远高于奈系泵送剂的值。
4、结论
聚羧酸系高性能减水剂具有氯离子含量和碱含量低等特点，可降低混凝土碱-骨料反应，有利于提高混凝土的耐久性。
聚羧酸共聚体的基团特性和分子结构决定它具有优异的空间位阻效应，使得聚羧酸系高性能减水剂在极低的掺量下仍具有优异的水泥分散能力和长时间的水泥分散保持能力。
聚羧酸系高性能减水剂掺入混凝土中，能适当提高混凝土含气量，有利于提高混凝土的抗渗，抗冻等性能，由于聚羧酸系高性能减水剂具有水泥粒子分散性，使得水泥粒子充分水化及减少拌合用水量，决定了他有极高的强度激发性。
聚羧酸高性能减水剂是一种性能优异的外加剂，是值得大力推广的外加剂。
参考文献
[1]周志威、吕生华等,聚羧酸系高效减水剂的研究进展[J] ,化学建材, 2006, 22 (4) ,3～37.
[2]吴中伟，康慧珍、高性能混凝土【M】北京：中国铁道出版社，1999.
[ 3]陈建全，混凝土外加剂的原理与应用【M】北京：中国计划出版社，1996.
[4]郭廷辉，郭京育，聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术【M】北京：机械工业出版社，2005.