聚羧酸系高效減水劑

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

    聚羧酸系減水劑常采用接枝共聚方法進行合成，主要原料為：丙烯酸、馬來酸干、甲基丙烯酸、丙烯酸羥乙酯等。先合成帶側鏈長度的單體，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的組成有關。這種減水劑在摻量很小(0.1%-0.2%)的情況下就可產生較好的分散效果，并具有優良的緩凝、早強或保坍作用。聚合物側鏈上的乙氧基鏈節不僅對減水率有影響，而且對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，可以產生空間位阻效應，因而摻量很低時就可實現較好的塑化效果。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間較長。

 

    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、增強效果好、坍落度保持性好、與水泥適應性較好等特點，是配制低水膠比、高強、高耐久性混凝土的首選^[4-7]。

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

 

圖6  減水劑分子在水泥顆粒表面的吸附狀態示意圖

 

    盡管我國聚羧酸系減水劑發展起步較晚，其用量只占減水劑總用量的2%左右，但其在國內重特大工程中的應用正逐漸增多。國外不少大的化學建材公司，如德固賽集團、格雷斯建材公司、馬貝集團、西卡公司、富斯樂公司和花王公司等，紛紛將自己生產的聚羧酸系減水劑產品通過進口方式引進中國市場，對推動聚羧酸系減水劑在工程中的應用起到了非常重要的作用。值得一提的是，國內少數廠家也開始生產、銷售聚羧酸系減水劑產品。目前，我國正在制定聚羧酸系高性能減水劑的標準，相信會促進我國聚羧酸系減水劑工業的快速、健康發展。