1、聚竣酸減水劑的研究現狀及發展趨勢摘要：聚竣酸減水劑的研發和推廣是混凝土材料科學中的一個研究熱點，推動著混凝土材料向高強、高性能化不斷發展。論文主要針對國內、外對聚竣酸系高效減水劑的應用情況，分析聚竣酸減水劑的作用機理，通過總結當前研究與應用中存在的主要問題，對將來的發展趨勢進行了展望。關鍵詞：聚較酸；減水劑；現狀；發展趨勢減水劑是一種重要的混凝土外加劑，是水泥混凝土必不可少的組成部分1。近年來，高性能混凝土在我國工程建設中發揮了重要作用2'3,如聚竣酸系減水劑。其保坍性能優異、與水泥適應性良好，但因其價格昂貴，應用范圍受到一定的限制4。從某種意義上說，目前各國在混凝土技術上的差距最重要

2、的特征就是外加劑，尤其是高性能減水劑的發展水平。而新型多功能聚竣酸系高性能減水劑的開發則是目前研究的熱點5'6,發展迅猛7,其應用越來越廣泛8'9,成為公認的配制高性能混凝土不可或缺的一種重要材料。1、聚竣酸減水劑的分類為了更好的滿足市場需求，應該更系統地開發聚竣酸系列產品。根據不同的分類方式，聚竣酸減水劑有不同的分類。1.1 根據化學結構分類聚竣酸減水劑化學上可以分為兩類，以主鏈為甲基丙烯酸，側鏈為竣酸基團MPEG(Methoxypolyethyleneglycol),聚酯型結構。另外一種為主鏈為聚丙烯酸，側鏈為Vinylalcoholpolyethyleneglycol,聚

3、醛型結構。1.2 根據使用情況分類聚竣酸減水劑根據使用情況可被分為標準型、緩凝型、早強型、保坍型、減縮型、降粘型10。目前，各類產品還未發展完善，有待進一步提高。2、聚竣酸減水劑的研究情況國內研究情況國內對聚竣酸減水劑的研究大多數偏向于分子結構設計、化學合成，而對減水劑作用下水泥水化的機理研究甚少1214。只有少量用作坍落度損失控制劑與蔡系減水劑復合使用，而且可供合成聚竣酸類減水劑的原料也極為有限。國內原材料單甲氧基聚乙二醇MPEG供應不足，MPEG國內沒有商業化，必須依靠進口15。也有研究人員用聚乙二醇(PEG)代替MPEG,但是由于在制備過程中雙官能度的PEG容易產生交聯，使得產品性能較差

4、，質量不穩定。可以說從減水劑原料到生產工藝降低成本提高性能等許多方面都僅僅是處于剛起步階段16。國外研究情況在國外，聚竣酸類減水劑的研究已有相當長的歷史其應用技術已經成熟17,20世紀80年代起，國內外就開始積極研發非蔡系減水劑。目前，日本、德國等國家生產的聚竣酸系減水劑質量穩定，用量已占到其國內減水劑總量的60%以上18。3、聚竣酸減水劑的特點3.1對水泥水化行為的影響料對減水劑的要求不同。聚竣酸共聚物參與水泥的水化過程對水泥凈漿的液相電導率、PH值和水化程度產生了一定的影響19。此外，減水劑對水泥顆粒具有分散作用，提高水泥顆粒與水的接觸程度，因而能促進水泥與水的反應20。另一方面，在水泥水

5、化的堿性介質中，減水劑分子鏈中的活性基團（如-COO-、-SO3-）會與水化生成不穩定絡合物，從而減少水化產物CH晶體生成，表現為減緩漿體結構的發展、降低水化放熱、減少化學收縮21。在水泥-水界面的吸附現象研究表明：當聚竣酸系減水劑依靠靜電引力吸附在水泥顆粒表面時，其聚氧乙烯支鏈以及形成的表面膠團結構，通過氫鍵的締合作用，吸引大量的水分子在其周圍形成溶劑化水膜，產生了很大的空間位阻作用，使得水泥顆粒分散，減少聚集。對于聚竣酸減水劑吸附量的增加，其在水泥顆粒表面產生的空間位阻作用以及水泥顆粒之間的靜電斥力作用都得到了增強，從而使水泥的凈漿流動度得到提高22。對溫度的依賴性對聚合時的溫度來說，聚合

6、溫度對單體的活性和引發劑的分解速率影響很大23。對減水劑使用情況來說，溫度對其性能影響不大。實驗表明：在任何溫度條件下接枝共聚物在水泥表面的吸附，隨時間延長均出現逐漸增加的現象24。工程中的適應范圍砂石骨料作為混凝土的主要組成材料，其體積占混凝土的70%80%,其礦物特性（不同礦物組成、顆粒形狀及細度等）會直接影響混凝土的許多性能25。不同的混凝土原就聚竣酸減水劑而言，聚竣酸鹽的摻加量直接影響著減水效果。實驗表明：PC摻量由0.80%增加到1.40%時，減水率由18.0%提高到了32.2%26。由此可見，摻加適量的聚竣酸類減水劑，可顯著改善新拌混凝土的工作性能和硬化后混凝土的綜合性能27,滿足

7、現代混凝土的發展和應用28。4、聚竣酸減水劑的主要作用機理具有梳型結構的聚竣酸系減水劑其結構當聚竣酸系減水劑摻入新拌混凝土后，減水劑所帶的極性陰離子活性基團，通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用緊緊地吸附在強極性的水泥顆粒表面，從而使水泥顆粒帶電根據同性電荷相斥，阻止了相鄰水泥顆粒的相互接近增大了水泥與水的接觸面積使水泥充分水化。并且在水泥顆粒擴散的過程中釋放出凝聚體所包含的游離水改善了和易性，減少了拌水量同時，結構中具有親水性的聚醛側鏈伸展于水溶液中，從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層11。5、目前應用中出現的問題目前，國內外對聚竣酸類減水劑的研究集中在減水劑

8、的開發與合成上29'30,在其應用方面的研究尚少，特別是與應用有關的理論研究相對滯后，因此此類減水劑在應用出現的問題也逐漸顯現31-33。實驗表明，對于C25混凝土，在滿足施工性能的前提下，由于膠凝材料相對偏少，聚竣酸類減水劑減水優勢難以體現34'35。在制備工藝上，聚竣酸減水劑對制備條件的要求較一般減水劑高些36-39,導致成本增加40,41,所以在實際應用中，一般不會首選該減水劑。6、發展前景優化工藝過程對現有的聚竣酸減水劑的性能進行改進，優化工藝過程。可以通過研究反應溶劑、反應物濃度、反應溫度、反應時間等因素的影響。尋找能最大限度地降低交聯反應，以適合工業化生產的條件，從

9、而降低生產成本和施工成本。開發系列化產品聚竣酸系減水劑要想獲得更加廣泛的應用就必須加快品種的系列化發展進程，開發出一系列具有性能特點的聚竣酸系聚合物產品。最好開發用于土木工程中預拌混凝土專用的聚竣酸系減水劑。該類產品不需要很高的減水率，并能保證混凝土的工作性好、坍落度損失小、保水性好、不容易出現泌水離析等現象，且對混凝土原材料(尤其是含泥量)變化不敏感。開發具有特定功能的聚竣酸系減水劑也是今后的發展方向，例如低引氣性的聚竣酸系減水劑母液、具有減縮功能的聚竣酸系減水劑等。研究分子結構設計聚竣酸高性能減水劑具有梳狀”的結構特點，梳型側鏈連著陰離子、非離子，是一種混合型表面活性劑。若改變單體的種類、

10、比例和反應條件，可生產各種不同特性和性能的聚竣酸系高效減水劑。利用聚合物分子設計，可以控制聚竣酸系高效減水劑中梳型聚合物主鏈鏈長與官能團、支鏈鏈長等，消除其結構對混凝土的減水、引氣、保坍、緩凝等作用的影響。重視復合型減水劑目前國內市場上減水劑的品種較多，但有些品種受其結構制約對混凝土的保坍性不佳，如蔡系減水劑等。聚竣酸系減水劑雖保坍性能優異、與水泥適應性良好，但因其價格昂貴，應用范圍受到一定的限制。研究復合型高效減水劑，可充分發揮不同類型減水劑的優點，優化混凝土的各項性能，提高其的應用潛力，增加工程應用中減水劑的選擇性。這對我國混凝土材料的發展和建設工程技術的進步具有重要的現實和經濟意義。參考

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