聚羧酸系高性能减水剂的性能及应用研究

何佳发

摘 要：针对聚羧酸系高效减水剂的定义，以及实际应用中的种类、原料及性能和特点，文章进行了论述。聚羧酸系高效减水剂在国内外的研究中都取得了很大的成绩，研究分析了其原理、合成方法及性能和分子的关系。

关键词：聚羧酸；高效减水剂；混凝土；合成方法；作用机理

聚羧酸高效减水剂的分子结构是含羧基接枝共聚物的表面活性剂，通过观察发现其分子结构成梳形，在发挥作用的过程中主要是通过不饱和单体进行，在引发剂作用下共聚而获得。用于水泥混凝土中具有较高的减水、增塑、保坍及较低的收缩性能的减水剂。

在生产中，以木钙为代表的普通减水剂是第一代减水剂；以萘系为代表的高效减水剂是第二代减水剂；聚羧酸高效减水剂为第三代高性能减水剂，是当今世界技术含量最高，技术研究最前沿的，综合性能优越的高效减水剂。

聚羧酸减水剂又叫做聚羧酸超塑化剂，根据当前的行业标准《聚羧酸系高性能减水剂》JG/T 223-2007，对聚羧酸系减水剂的基本定义进行了明确的规定，在聚羧酸高效减水剂的分子结构中含羧酸的接枝共聚物，支链结构的基本特征是以聚氧化乙烯形成“梳状”或“接枝状”，同时拥有其他的功能基团。

1 聚羧酸减水剂的性能特点及适用范围

聚羧酸系高效减水剂的性能特点十分的明显，其优越性能体现在自身的分子结构性能特点和掺加此减水剂的混凝土的性能两部分。

聚羧酸高效减水剂的减水率比萘系减水剂高得多，同时还具有流动性好的特点，是本世纪性能最优越的混凝土材料；其使用范围十分广泛，对于配置大掺量粉煤灰或大掺量矿渣混凝土，施工中喷射超塑化混凝土、纤维增强流动性混凝土及高强高流动性混凝土等都有重要作用；不仅如此聚羧酸高效减水剂还被普遍的用于各种新型混凝土的拌合中，在很多的建筑工程中，例如大跨度桥梁、隧道、工业与民用建筑等，都发挥了十分重要的作用。

2 聚羧酸系减水剂效果影响因素

2.1 对胶凝材料的适应性问题。在工程施工中，聚羧酸系减水剂的适应性更多的表现在对于各种水泥的适应中，很多粉煤灰聚羧酸系减水剂同样存在着适应性问题，特别是对于粉煤灰的适应更加的困难，所以磨细矿粉中的适应性要相对好一点。

聚羧酸系高减水剂在应用中也需要与粉煤灰进行适应，大多数情况下，如果是一级灰，那么减水剂就会具有相对较好的适应性，而如果是二、三级灰，那么减水剂就很有可能不适应，这个时候即使增加减水剂的用量也是没有作用的。

通常如果使用一种水泥或粉煤灰在对外加剂适应过程中，效果不好的时候，那么即使换做另外的添加剂也是不能取得比较理想的效果的。这种情况出现时，大多需要更换胶凝材料，当时通常出现这种情况的时候很多用户因为专业水平的局限就会怀疑是外加剂的质量差，这对于外加剂的评价就不够公平和准确了。

2.2 砂子中的含泥量问题。当砂子的含泥量较高时，聚羧酸系减水剂的实际减水率就会明显的下降。这种情况下需要使用到萘系减水剂来解决问题，这种情况下需要稍微增加一些掺量，因此最好的办法是不断的降低含泥量。

2.3 引气性问题。聚羧酸系减水剂在进行施工的过程中通常会留下降低表面张力的表面活性成分，所以必须具备一定的引气性。这些张力成分让带入混凝土的气泡，这样既可以满足含气量的要求，也不会影响到混凝土的强度性。

对于聚羧酸系减水剂来说，如果拥有的分子结构不同，那么这个时候减水剂对不同的引气剂也同时具有选择性，而且在搅拌方式上也是有一定选择的。比如在进行试验的时候，要对混凝土的含气量尽可能的进行满足，到现场进行浇筑的时候再进行取样，这个时候含气量就不同了，这一点需要特别注意，引发的原因很可能是搅拌方式的不同和搅拌时间的差异。

聚羧酸减水剂成分中有低表面张力的物质，这对于混凝土来说是有利处的。就像是在要做的事情之前加入了减缩剂，所以聚羧酸减水剂的混凝土收缩值通常比普通的减水剂要小，同时这样也可以带来混凝土稳定性优越的良好性能。

2.4 聚羧酸减水剂的掺量问题的研究。当前公认聚羧酸减水剂具备十分优秀的特点，掺量低，减水率高、坍落度保持好。但是在使用过程中也会经常出现很多问题：

首先，掺量在水胶比小时是非常敏感的，而且会呈现出来更高的减水率，但是在水胶比大时，减水率以及相关的变化就不十分鲜明了。探究这一现象的原因，可能与聚羧酸系减水剂的作用机理有关，聚羧酸系减水剂的分散、保持作用在于分子结构形成的空间位阻效应，如果大水胶比时水泥分散体系中基本上含有了足够的水分子，水分子的间隔作用已经足够，所以聚羧酸分子的空间位阻作用自然就要小一些了。

其次，胶凝材料用量大时掺量产生的影响就更加明显，胶凝材料总量小时差一些。事实上减水剂就是关于高性能混凝土来进行研究制作的，因此在性能和价位上都比较适合应用于高性能混凝土。

事实上，聚羧酸系减水剂大多是针对高性能的混凝土来开发的，因此在性能和价位上都更加适合高性能的混凝土，但是根据我国当前的情况，这还达不到完全取代其他减水剂，需要科研工作者继续努力。

2.5 关于聚羧酸系减水剂的复配问题。当前使用的除聚羧酸系减水剂之外基本上没有单独使用的，通过几十年的总结，我国的外加剂复配技术在国际上已经处于领先地位。

首先，完全不能与萘系减水剂复配，两种减水剂如果使用的是同一个设备，还在没有完全洗干净的时候也会产生影响。根据这种情况，如果是选择使用聚羧酸系减水剂，最好是不要跟其他的减水剂混用。但是不同的减水剂是可以进行复配的。

其次，与其它外加剂复配：

因为聚羧酸系减水剂的结构特点，在跟其他的添加剂相容的时候都比其他的减水剂差的。所以通过传统的简单复配的方法对于聚羧酸系减水剂改性是不太适合的。

2.6 关于聚羧酸系减水剂的酸碱值值问题。当前，市面上出现的聚羧酸系减水剂产品，其酸碱值跟其他企业的减水剂相比都偏低，有些仅仅达到6-7，所以要贮存于玻璃钢、塑料等容器中，但是不能长期放置在金属容器中。

3 结语

聚羧酸系减水剂在结构方面和性能方面都有很大的可变性，研究开发新型的聚羧酸系减水剂是目前对减水剂研究的前沿问题，聚羧酸高效减水剂性能优越通过广泛的应用已经得到了广泛的认可，更对混凝土行业的技术进步起到了很重要的作用。目前在我国，聚羧酸高效减水剂的相关生产和使用处于起步阶段，落后于先进的发达国家，因此广大的科技工作者和企业家应该认清当前形势，积极进行研究。通过充足的理论和成果基础为聚羧酸高效减水剂在我国的发展和应用做出自己的贡献，促进我国建筑事业不断发展。

参考文献

[1] 谭洪波.功能可控型聚羧酸减水剂的研究与应用[D].武汉理工大学，2009.

[2] 王子明.“水泥—水—高效减水剂”系统的界面化学现象与流变性能[D].北京工业大学，2006.

[3] 何靖，庞浩，张先文，廖兵.新型聚醚接枝聚羧酸型高效混凝土减水剂的合成与性能[J]. 高分子材料科学与工程，2005（05）.

[4] 毛建，王钧，杨小利，宋仁义.聚羧酸系高性能减水剂研究现状与发展[J].国外建材科技， 2005（01）.