起底我国聚羧酸减水剂开发及应用
发布时间：
2023-03-20 13:34
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摘要：聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土中的一种水泥分散剂，被广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程中。本文介绍聚羧酸减水剂在国内外的发展历程及开发应用。
1.引言
混凝土减水剂已经成为了混凝土必不可少的组分之一。它的加入能提高混凝土物理、力学和耐久性能。混凝土减水剂的发展经历了三代，分别是第一代木质素普通减水剂、第二代萘系高效减水剂和第三代聚羧酸高性能减水剂。20世纪80年代初日本率先成功研制了聚羧酸系减水剂，它克服了传统减水剂一些弊端，具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程中不使用甲醛等突出优点，从而成为了现代混凝土外加剂的重点研究领域和重要发展方向。
减水剂产品的迭代及特点
2. 聚羧酸减水剂的国外发展现状
国外聚羧酸系减水剂的发展可以粗略地分为三个阶段：
第一阶段为起步阶段(1981~1989年)，在此期间产生的第一代聚羧酸系减水剂是以烯基聚乙二醇/顺丁烯二酸酐聚合物为系列的产品，颜色呈黄色。1985年在日本最早发表了聚羧酸系反应性高分子用于控制混凝土塌落度损失的文章，之后正式工业化生产并应用于预拌混凝土的聚羧酸系减水剂，其基本结构单元带有羧基、聚氧化烯基等基团，主要材料是烯基聚乙二醇、顺丁烯二酸酐的第一代产品在工程中推广应用。由于马来酸酐共聚物的减水率偏低，与不同矿物细粉材料适应性较差，实际掺量偏高，因此工程应用受到许多限制。
聚羧酸减水剂产业链
第二阶段为初级发展阶段(1990~1994年)逐渐形成的第二代产品颜色为棕色，有代表性的聚羧酸系减水剂主要由甲氧基聚烷基醇与(甲基)丙烯酸接枝共聚得到系列产品，可以达到聚羧酸系高性能减水剂的效果，但该类产品对混凝土的其它组成材料要求较高，混凝土中粘土质矿物细粉含量偏高时，外加剂的减水分散效果、流动性保持效果大大降低，难以满足实际工程对混凝土的性能要求。
第三阶段(1995- 2000年)，该阶段普及第二代产品，聚羧酸系减水剂开始发展为真正意义上的设计合成，逐步形成第三代产品，更加突出减水、流动性保持、适应性等多项功能，其中比较成功的最有效最实用的产品，主要成分为烯基聚乙二醇与不饱和羧酸小分子(甲基)丙烯酸等共聚的系列产品，颜色接近无色，与水泥基材料适应性更强，掺量更低的高减水率高保坍性能的聚羧酸系高性能减水剂，其国内外工程应用也趋于成熟完善。
3. 聚羧酸减水剂在国内的研发和应用
我国对聚羧酸减水剂的研究起步要晚于日本和欧美国家，于90年代开始研究开发。研究成果发表于1996年《化学建材》第1期。该研究以顺丁烯二酸酐、苯乙烯和丙烯醇聚氧丙（或乙）烯醚为原料经自由基共聚反应制备得到聚氧乙烯（或丙烯）类新型减水剂。由于在减水剂分子结构中引入了聚氧乙烯（或聚氧丙烯）基团，增大了其表面活性，增强了对水泥的分散能力，也有效的控制了混凝土的坍落度损失，提高了混凝土的早期强度。
聚氧乙烯（或丙烯）类新型减水剂是国内刊物上最早公开发表的聚羧酸类减水剂，尚未见到更早有关聚羧酸减水剂的报道。
聚氧乙烯（或丙烯）类新型减水剂研制成功后，在青岛中银大厦、滨州黄河大桥和东营黄河大桥工程中得到应用。在项目试验和施工过程中表明，该减水剂具有减水率高、坍落度损失小，能明显改善混凝土的和易性，不产生离析和泌水现象，有利于混凝土的泵送。使混凝土的抗渗、抗冻、早强和耐久性明显提高。该减水剂得到了施工方和监理方的一致认可。
后有学院对比研究了聚羧酸型高效减水剂和萘系高效减水剂配制的混凝土工作性能和强度性能。结果表明，聚羧酸型减水剂的减水率远高于萘系减水剂，用聚羧酸型减水剂配制的混凝土坍落度损失较小，而且对混凝土强度无不良影响。在配制低水灰比混凝土时，宜选用聚羧酸型减水剂。
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