低引气型聚羧酸减水剂的研究

浅谈聚羧酸系高效减水剂的作用机理及合成工艺近几十年来，我国的混凝土工程技术取得了很大进步，高性能混凝土、自密实混凝土的应用越来越广泛，因此，对高效减水剂的要求也越来越高。

聚羧酸系高效减水剂是近几年发展的新型高效减水剂，其主要成分为聚羧酸盐或脂的聚合物，其分散能力强，减水率高，对水泥的适应性好，将是今后高效减水剂研究和发展的重点。

研究开发新型的聚羧酸系减水剂受到国内外广泛关注，代表了高效减水剂的主要发展方向。

1、聚羧酸系高效减水剂的作用机理聚羧酸系减水剂由于其优异性能而引起业内广泛的关注。

为了有效开发这一类型的减水剂，对其减水机理的研究非常重要。

减水剂分散减水机理主要包括以下几个方面。

1.1水化膜润滑作用。

聚羧酸减水剂由于分子结构中存在具有亲水性的极性基，可使水泥颗粒表面形成一层具有一定机械强度的溶剂化水膜。

水化膜的形成可破坏水泥颗粒的絮凝结构，释放包裹于其中的拌合水，使水泥颗粒充分分散，并提高了水泥颗粒表面的润湿性，同时对水泥颗粒及骨料颗粒的相对运动具有润滑作用，所以在宏观上表现为新拌混凝土流动性增大，和易性好。

1.2静电斥力作用。

水泥颗粒的稳定性主要由静电斥力和范德华引力的平衡来决定。

减水剂加入到新拌混凝土中，其中的负离子就会在水泥粒子的正电荷的作用下定向吸附在水泥颗粒表面，形成扩散双电层的离子分布，使得水泥颗粒表面带上电性相同的电荷，产生静电斥力，使水泥颗粒絮凝结构解体，颗粒相互分散，释放出包裹于絮团中的自由水，从而有效地增大拌合物的流动性。

1.3空间位阻作用。

一般认为所有的离子聚合物都会引起静电斥力和空间位阻斥力两种作用力，聚羧酸类减水剂吸附在水泥颗粒表面，虽然使水泥颗粒的负电位降低较小，静电斥力较小，但是由于其主链与水泥颗粒表面相连，支链则延伸进入液相形成较厚的聚合物分子吸附层，从而具有较大的空间位阻斥力，所以在掺量较小的情况下便对水泥颗粒具有显著的分散作用。

1.4引气隔离“滚珠”作用。

聚羧酸系高性能减水剂应用中的几个问题随着高性能混凝土技术的发展，特别是今后混凝土不但性能要高，而且必须向着绿色的，与环境和谐相处的可持续发展方向发展。

聚羧酸系减水剂做为第三代减水剂，由于它在高性能混凝土中发挥了不可替代的优势，本身与环境友好的特点，在国内外已得到了普遍的认可。

聚羧酸系减水剂从1986年日本触媒公司首次将产品打入市场至今也不过短短的20年时间。

国内近几年来（进入21世纪以后），也给予极大的关注，最近这些年发展势头更加汹涌。

仅仅四五年时间，进入商品领域的生产厂家由几家发展到了几十家。

不少科研单位，高等院校都拥有了自主的知识产权，产品进入了各种工程用混凝土领域。

国内发达地区近年建设的一些标志性工程几乎都使用了聚羧酸系高减水剂，如上海磁悬浮列车轨道梁工程，北京奥运主场馆工程、三峡工程、首都国际机场扩建工程、杭州湾跨海大桥工程，大小洋山深水港工程，北京——天津城际轨道交通工程等，都取得了满意的效果，同时也积累了许多的应用技术方面的经验，也发现了不少应用技术中的新问题。

铁道部为即将开工的京沪高速铁路制定的高性能混凝土技术条件，空军的军用机场自密实水泥混凝土道面施工技术规范，在这些混凝土中也都考虑主要使用聚羧酸系高减水剂，为此，从06年就开展了相关的试验研究工作。

我们有机会接触到了一些聚羧酸系高性能减水剂应用技术工作，在叹服聚羧酸系高性能减水剂优越性能的同时，也发现了一些应用当中出现的各种问题，这些现象的出现对长期习惯于应用以萘系为主的高效减水剂的人会感到非常不合常理、或者叫做在我们的预料之外，这与我们对聚羧酸系高减水剂原来过高的期望值产生了差距。

人们原本期望新的外加剂不但性能优越而且能解决混凝土其它组分的在的一些问题，因为聚羧酸系高减水剂的“适应性”很好。

过去已经习惯了一种好的外加剂应当能解决一切混凝土性能方面的问题，当混凝土出现了性能方面的问题，人们首先向外加剂供应方提出要求，而外加剂厂商也习惯了立即用各种复配手段来满足要求，很少或不能去考虑其它方面的原因，只能在复配原料及相对参量上去做文章，往往是事倍而功半。

聚羧酸减水剂引气问题及解决措施概述发表时间：2020-04-09T02:55:47.886Z 来源：《防护工程》2020年1期作者：王金栋1 孙文2 武海龙3 [导读] 本文探讨了聚羧酸减水剂引气的原因及对混凝土性能的影响，并从在混凝土中使用消泡剂和低引气聚羧酸减水剂两方面介绍了其解决措施的最新发展概况。

1.西卡（中国）有限公司江苏苏州 215121；2.津门建筑科技（天津）有限公司天津市 300452；3.凯诺斯（中国）铝酸盐技术有限公司天津市 300457摘要：现如今，随着我国经济快速发展，我国是科学技术快速发展的新时期，聚羧酸减水剂因为其高减水率、分子结构可调、色环保等优点，越来越广泛地应用到混凝土工程。

但是聚羧酸减水剂因其聚醚结构，会有一定的引气作用，使混凝土的含气量过高，进而影响混凝土的强度、工作性和耐久性。

本文探讨了聚羧酸减水剂引气的原因及对混凝土性能的影响，并从在混凝土中使用消泡剂和低引气聚羧酸减水剂两方面介绍了其解决措施的最新发展概况。

关键词：聚羧酸减水剂；引气；措施引言聚羧酸高效减水剂为第三代高效减水剂，与萘系高效减水剂相比，具有减水率高、与水泥和掺合料适应性相对较好、坍落度保持较好、对混凝土干缩性影响较小等优点。

高速铁路建设要求使用高性能耐久性混凝土，使聚羧酸高效减水剂得到了大规模的使用，相应技术也得快速发展。

虽然聚羧酸高效减水剂有诸多优点，但在实际使用过程中，还存在一些问题需要引起注意：（1）聚羧酸高效减水剂也存在适应性问题，对原材料质量指标变化较为敏感。

在使用中，不仅要重视与水泥的适应性问题，还应重视与粉煤灰、砂的适应性问题；（2）聚羧酸高效减水剂自身具有一定的引气作用，可能会引入较多尺寸较大的不良气泡，影响混凝土拌和物工作性能、外观质量、强度和耐久性；（3）同一配方的聚羧酸高效减水剂对不同强度等级混凝土具有不同的引气作用，混凝土含气量、工作性能差别大。

作者在工作过程中发现以上现象并对改进方法作了一定探索。

聚羧酸系减水剂（HPWR）的发展现状与发展方向探讨聚羧酸减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是新型建筑材料支柱产业的重要产品之一。

自上世纪80年代起，国外就开始着手研发聚羧酸系减水剂。

它以石油化工产品为原料，以极高的减水率，极好的坍落度保持性和优异的增强效应，逐渐受到混凝土工程界的亲睐。

聚羧酸减水剂研究的最终目标是通过不饱和单体在引发剂作用下共聚，将带活性基团的侧链接枝到聚合物的主链上，使其同时具有高效减水、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。

本文将概述国内外聚羧酸减水剂的研究和发展状况，探讨聚羧酸减水剂结构与性能之间的关系及其作用机理的研究成果，并分析聚羧酸减水剂研究中存在和亟待解决的一些问题，希望对我国从事聚羧酸系减水剂研究、应用的同行有所启发。

1聚羧酸系减水剂的发展1.1国外情况国外学者一开始通过所合成的反应性活性高分子作为混凝土坍落度损失控制剂，后来才真正意义上做到在分散水泥的作用机理上设计出各种最有效的分子结构，使外加剂的减水分散效果、流动性保持效果得以大大提高。

1986年日本专家首先研制成功聚羧酸系减水剂，9 0年代中期正式工业化生产，并开始在建筑施工中应用。

该类减水剂大体分为烯烃/顺丁烯二酸酐聚合物和丙烯酸/甲基丙烯酸脂聚合物等。

据报道，1995年后聚羧酸系减水剂在日本的使用量就已超过了萘系减水剂，且其品种、型号及品牌名目繁多。

尤其是近年来大量高强度、高流动性混凝土的应用带动了聚羧酸系减水剂的技术发展和应用水平。

目前日本生产聚羧酸系减水剂的厂家主要有花王、竹木油脂、NMB株式会社和藤泽药品等，每年利用此类减水剂生产的各类混凝土为1000万m3左右，并有逐年递增的发展趋势。

与此同时，其它国家对聚羧酸系减水剂的研究与应用也逐渐加强.虽然日本是研发应用聚羧酸系减水剂最早也是最为成功的国家，但目前北美和欧洲也十分重视对聚羧酸系减水剂的研究。

从最近的文献可知，聚羧酸系减水剂的研究已由第一代甲基丙烯酸/烯酸甲酯共聚物，到第二代丙烯基醚共聚物，又发展到第三代酰胺/酰亚胺型，而且专家们正在着手研发第四代聚酰胺-聚乙烯乙二醇支链的新型高效减水剂。