聚羧酸系高效減水劑

    作為被廣泛關(guān)注的重要的減水劑品種，聚羧酸系減水劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是憎水性的主鏈為脂肪族的烴類，而親水性的官能團(tuán)則是側(cè)鏈上所連的-SO₃H、-COOH、-OH或聚氧烷基烯類EO長(zhǎng)側(cè)鏈[-(CH₂CH₂O)_m-R]等。具有代表性的聚羧酸系減水劑（該減水劑的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所選聚合單體的種類有關(guān)）的結(jié)構(gòu)如圖5。

    聚羧酸系減水劑常采用接枝共聚方法進(jìn)行合成，主要原料為：丙烯酸、馬來(lái)酸干、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯等。先合成帶側(cè)鏈長(zhǎng)度的單體，再將這些單體同酸酸類及磺酸類單體共聚，最后將兩種或兩種以上共聚物聚合成二元或多元共聚物，形成一個(gè)大的聚合物分子。

 

    聚羧酸系減水劑的減水性能與所選聚合單體的種類及各嵌段鏈節(jié)的組成有關(guān)。這種減水劑在摻量很小(0.1%-0.2%)的情況下就可產(chǎn)生較好的分散效果，并具有優(yōu)良的緩凝、早強(qiáng)或保坍作用。聚合物側(cè)鏈上的乙氧基鏈節(jié)不僅對(duì)減水率有影響，而且對(duì)抑制混凝土坍落度損失也有重要作用。

 

    聚羧酸系減水劑在水泥顆粒表面的吸附量較小，但由于其帶有許多支鏈，可以產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，因而摻量很低時(shí)就可實(shí)現(xiàn)較好的塑化效果。支鏈的存在以及齒形的吸附方式(圖6(b))，使得初始的水泥水化產(chǎn)物較難將減水劑分子吸附層覆蓋，因而，該減水劑在水泥顆粒表面有效作用時(shí)間較長(zhǎng)。

 

    與常用的萘系和密胺系高效減水劑相比，聚羧酸系高效減水劑具有摻量低、增強(qiáng)效果好、坍落度保持性好、與水泥適應(yīng)性較好等特點(diǎn)，是配制低水膠比、高強(qiáng)、高耐久性混凝土的首選^[4-7]。

(a)剛性鏈橫臥吸附狀態(tài)                                 (b)接枝共聚物的齒型吸附狀態(tài)

 

圖6  減水劑分子在水泥顆粒表面的吸附狀態(tài)示意圖

 

    盡管我國(guó)聚羧酸系減水劑發(fā)展起步較晚，其用量只占減水劑總用量的2%左右，但其在國(guó)內(nèi)重特大工程中的應(yīng)用正逐漸增多。國(guó)外不少大的化學(xué)建材公司，如德固賽集團(tuán)、格雷斯建材公司、馬貝集團(tuán)、西卡公司、富斯樂(lè)公司和花王公司等，紛紛將自己生產(chǎn)的聚羧酸系減水劑產(chǎn)品通過(guò)進(jìn)口方式引進(jìn)中國(guó)市場(chǎng)，對(duì)推動(dòng)聚羧酸系減水劑在工程中的應(yīng)用起到了非常重要的作用。值得一提的是，國(guó)內(nèi)少數(shù)廠家也開始生產(chǎn)、銷售聚羧酸系減水劑產(chǎn)品。目前，我國(guó)正在制定聚羧酸系高性能減水劑的標(biāo)準(zhǔn)，相信會(huì)促進(jìn)我國(guó)聚羧酸系減水劑工業(yè)的快速、健康發(fā)展。