聚羧酸减水剂的合成及复配综述

1、引言

高效减水剂等作为混凝土外加剂在整个工程建设中发挥着重要作用，减水剂的发展可分为三个阶段：以木钙为主的普通减水剂，到以萘系为主的高效减水剂，再到以聚羧酸系为代表的高性能减水剂，而聚羧酸高效减水剂相比前两者具有良好的环保性能和技术优势，被广泛用于现代化混凝土工程中，其含有有害物质量较少，且减水率高，掺量较少，能显著提升混凝土强度，因而快速获得建筑工程应用，比如三峡工程等多个建筑工程中均使用了聚羧酸减水剂。

2、国内外研究综述

首先，1986年由日本研发了亲水性官能团聚羧酸减水剂，这种减水剂具有低坍损速度和高效减水率，之后将其运用于混凝土工程中。1995年后，相比其他类型的减水剂，这种聚羧酸高效减水剂在工程中实现了广泛应用，占据整个建筑工程的80%。日本将这种减水剂作为高性能AE减水剂，并在之后纳入了国家行业标准中，欧美对于聚羧酸高效减水剂的相关研究滞后于日本，由于美国等发达国家发现，将聚羧酸高效减水剂加入混凝土后会影响减水性能以及混凝土沁水性能，因此使用量较少，仅达到20%左右。

从国内研究上来看，21世纪我国在建设工程和工业生产中才开始使用和研究聚羧酸高效减水剂，早期主要使用马贝、西卡等减水剂产品，但由于这种材料成本高，无法实现广泛应用，只能够利用一些大型工程建设中。

伴随着科学技术发展，对于减水剂原材料，分子结构，工艺设计进行改进优化，之后使其成本降低可用于一般工程建设中。如根据郭广仁等研究学者，研发了聚羧酸高效减水剂，这种减水剂相比其他减水剂来说能够显著降低掺量达到1.50%，其含气量达5%，同时减水率能够达到30%以上。国内目前聚羧酸减水剂相关研究已经获得很多进展，但由于这种减水剂会发生化学反应和本身存在敏感性等问题，国内外研究学者纷纷针对聚羧酸减水剂的工艺进行优化筛选，深入探讨其与水泥的适应性等问题。

3、在实际应用中聚羧酸减水剂的问题分析

在混凝土预拌过程中原材料差异性，地域性以及技术人员使用，理论知识等相关因素均会影响其使用效果。当前国内对于聚羧酸减水剂的作用机理，敏感性问题没有全部掌握，尤其是在实际工程运用过程中，由于存在较多类型的水泥，并且混凝土原材料中含泥沙量等因素，直接将减水剂运用于混凝土之后会出现与沁水性不好或未能达到预期的混凝土性能，无法实现施工要求，因此需要针对聚羧酸减水剂进行处理才能够使其规模化应用于实际工程建设中。

3.1水泥适应性

根据李清等人研究发现，由于水泥和混凝土外加剂的适应性问题一直是影响工程建设的主要问题之一，水泥的组分，含碱量，石膏材料类型都具有影响水泥与减水剂的适应性。通过研究发现，水泥中含有较高的C₃A，其比表面积越高，含泥量越高时会使混凝土整体的流动性降低。通过王峰等人研究发现，随着混凝土中石膏掺量增加，会提高溶解性，使其与聚羧酸减水剂形成竞争吸附，降低减水率，影响减水剂的吸附效果。同时水泥中含有硫酸根离子，其对于聚羧酸减水剂的减水效率影响是比较大的，大量硫酸根离子会影响聚羧酸减水剂对于水泥粒子吸附性，会降低其减水效果，因此产生了沁水问题，此外在水泥中加入部分减水剂之后会存在降低减水率，降低净浆流动率等问题。

3.2敏感性分析

通过李清等人的研究发现，当混凝土中含有较高粘土时，其对于聚羧酸减水剂产生影响是比较大的，由于粘土含泥量高对减水剂的吸附能力影响较大，加入减水剂之后会影响混凝土的流动性，同时还会降低流动度，从一定程度上弱化浆体和骨料的界面，甚至会从一定程度上集中形成空域，影响混凝土的耐久性能和强度。当含泥量达5%时会使混凝土的流动性丧失，因此聚羧酸减水剂相对来说是比较敏感的。

4、复配技术分析

4.1与母液间的复配问题

聚羧酸减水剂是一种新型高性能减水剂，相比传统减水剂来说对于混凝土具有较强的分散性，减水率高，减水剂母液的复配能够从一定程度上调节产品分子侧链密度，一般来说母液间复配可达到良好的效果，单个母液可通过多种母液复配来实现功能，但需要注意的是需要挑选高质量，高性能的单体母液。同时聚羧酸与部分减水剂是无法复配的，比如萘系和氨基黄酸盐等。

4.2与其他功能性小料的复配问题

在实际施工过程中，为解决工程施工面临的问题需要提高混凝土的性能，如果仅依靠母液复配无法满足要求，这种情况下需要增加一些功能性小料，包括增稠剂等以改善混凝土性能。混凝土中可添加缓凝剂，其是调节减水剂以适应不同气温条件下凝结时间的小料，加入部分缓凝剂之后会降低混凝土坍损量。同时在复配缓凝剂时需要注意缓凝剂本身具有减水效果，在减水剂复配过程中需要考虑这一因素。在工程中混凝土沁水问题也是比较常见的，这种情况下可使用增稠剂和引气剂来改善该问题，但需要合理控制混凝土含气量，否则会降低混凝土强度。

5、小结

综上所述，文中对聚羧酸减水剂及其复配技术在国内外研究现状进行了分析，阐述了实际应用中所存在的问题，包括与水泥适应性和粘土敏感性问题。未来随着科学技术的发展，将解决上述问题并推动其广泛应用。

（来源：《江西建材》2020.06）