高淑星

（山東易和環(huán)保科技有限公司，山東 濟(jì)南 201100）

1 引言

聚羧酸減水劑與傳統(tǒng)的減水劑相比，性價(jià)比更高，更適用于現(xiàn)代建筑工程中。聚羧酸減水劑在使用過程中體現(xiàn)出少摻量、高性能的產(chǎn)品特色，既可以使建筑外體美觀牢固、不易燃、不易爆，安全適用于火車和汽車運(yùn)輸；同時(shí)，聚羧酸減水劑還是綠色環(huán)保產(chǎn)品，可應(yīng)用于居住及辦公場所等。

2 聚羧酸減水劑簡述

聚羧酸減水劑是一種水泥分散劑，主要與水泥混凝土配合應(yīng)用于建筑工程中，這種新一代的高性能減水劑深受建筑工程市場好評。聚羧酸減水劑2003年由國外引進(jìn)，2007年聚羧酸減水劑產(chǎn)量增加，直至2017年大幅增加，年均產(chǎn)量在700×104 t。目前，我國是聚羧酸減水劑使用量最大的國家。

2.1 聚羧酸減水劑的結(jié)構(gòu)

聚羧酸減水劑由主鏈和眾多的支鏈組成，屬于梳型分子結(jié)構(gòu)，它采用自由基水溶液共聚方法合成。聚羧酸減水劑中的聚羧酸高性能減水劑帶有羧基（-COOH）等活性親水基團(tuán)及聚氧化乙烯鏈基等不飽和單體，主要原料有甲基丙烯酸、丙烯酸等，其分子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o電斥力效應(yīng)和空間位阻效應(yīng)共同作用結(jié)構(gòu)，放棄了最初的單一靜電斥力效應(yīng)結(jié)構(gòu)，最終形成立體分散系統(tǒng)。

聚羧酸減水劑最初在生產(chǎn)中采用酯類大單體減水劑為原料，導(dǎo)致較多的生產(chǎn)缺陷，如設(shè)備使用復(fù)雜不易操作、生產(chǎn)周期長、供應(yīng)市場能力弱等問題，隨著科研技術(shù)的發(fā)展，在多次試驗(yàn)和實(shí)踐中，逐漸使用成本低、效率高的醚類大單體，使聚羧酸系減水劑的生產(chǎn)過程變得簡化且效率高。

2.2 聚羧酸減水劑的合成

2.2.1 聚羧酸減水劑母液的合成

不飽和聚醚大單體在引發(fā)劑的作用下產(chǎn)生共聚，將帶有活性基因的枝連接到主鏈上，采用不同品種的聚醚大單體、丙烯酸為主要原料，常溫合成或加熱合成。

2.2.2 聚羧酸減水劑的復(fù)配

以聚羧酸減水劑母液為原料，根據(jù)需要適量添加緩凝、引氣、消泡、防凍、保水等多種成分，溶解混合過程。

2.2.3 聚羧酸減水劑的合成方法

聚羧酸減水劑的合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和單體直接共聚法。聚羧酸系減水劑的合成多為水溶性自由基聚合。

3 聚羧酸減水劑合成的意義

在我國綠色建材市場的要求下，聚羧酸減水劑的研發(fā)人員已經(jīng)開始研究低溫（10℃～30℃）聚羧酸合成，一旦研制成功將大量用于建筑工程中。

聚羧酸減水劑品種多樣，有標(biāo)準(zhǔn)型、早強(qiáng)型、緩凝型、緩釋型、減縮型及防凍型。聚羧酸減水劑隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，日后還會出現(xiàn)更多品種、功能的聚羧酸系減水劑。

（1）聚羧酸減水劑作為一種外加劑，它有很強(qiáng)的適應(yīng)性。由聚羧酸減水劑配置的混凝土，可以讓混凝土達(dá)到高標(biāo)號的標(biāo)準(zhǔn)要求，在實(shí)際工程中不會出現(xiàn)大量沁水等影響工程質(zhì)量的現(xiàn)象，始終可以使混凝土處于工作性能強(qiáng)、黏性好且易于攪拌的狀態(tài)。

（2）聚羧酸減水劑在與混凝土配制應(yīng)用于工程時(shí)，有很強(qiáng)的耐久性、穩(wěn)定性等。聚羧酸減水劑是工程減水劑的首選，不僅成本低，還具有較高性能。

（3）聚羧酸減水劑的成分完全符合我國對建筑材料的環(huán)保性要求，對人身體易致癌成分甲醛的含量非常低，使用在建筑材料中十分安全，不僅對人身無害，對環(huán)境也可以做到零污染。

（4）聚羧酸減水劑是被建筑市場公認(rèn)的減水大王，在摻量僅有1%時(shí)，減水率就可以達(dá)到20%左右，而且收縮非常小。

（5）聚羧酸鹽類減水劑的使用還可以帶動(dòng)行業(yè)廢物二次利用，例如：可用更多的礦渣或粉煤灰取代水泥，從而達(dá)到降低成本的目的。

4 聚羧酸減水劑的性能

4.1 聚羧酸減水劑的性能優(yōu)點(diǎn)

聚羧酸減水劑保坍性好，可以保2～3h；減水率高，可以達(dá)到25%的減水率；凝結(jié)時(shí)間延緩幅度小，有助于冬季施工；混凝土表觀質(zhì)量好；混凝土收縮??；清潔生產(chǎn)。

4.2 聚羧酸減水劑的性能缺點(diǎn)

聚羧酸減水劑在高溫下保坍性不足；聚羧酸減水劑對溫度敏感性強(qiáng)，影響混凝土的施工效果；聚羧酸減水劑大部分是在有水系統(tǒng)中進(jìn)行合成的，水中成分較多導(dǎo)致難以準(zhǔn)確了解不同單體間雜亂的相互作用；聚羧酸減水劑在進(jìn)行復(fù)配的過程中，對引氣劑等化學(xué)原料有較嚴(yán)格的要求，加之聚羧酸減水劑的表征化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺少從微觀角度進(jìn)行研討；聚羧酸減水劑在與混凝土、水泥進(jìn)行配置時(shí)，雖與水泥有較好的相容性，但是，在控制混凝土的流動(dòng)性方面仍存在快硬現(xiàn)象，這說明對聚羧酸減水劑的性能掌握還存在欠缺；聚羧酸減水劑在配置高強(qiáng)性能混凝土的過程中，存在著混凝土黏性太多或太少等不可控的問題；對砂石集料的含泥量敏感性強(qiáng)；對機(jī)制砂適應(yīng)較差，摻量敏感影響施工。這些缺點(diǎn)可以通過實(shí)驗(yàn)等辦法避免。

5 聚羧酸減水劑性能缺點(diǎn)的解決措施

（1）針對聚羧酸減水劑對溫度敏感的解決措施。工程企業(yè)要充分了解聚羧酸減水劑的特性、環(huán)境溫度和材料適應(yīng)性，需要在生產(chǎn)前進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)。同時(shí)，調(diào)整不同種類聚羧酸減水劑目的復(fù)配比例，針對不同氣溫，調(diào)控聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)，提高適應(yīng)性。

（2）材料性能變化對聚羧酸減水劑影響的解決措施。工程企業(yè)在使用聚羧酸減水劑時(shí)，要充分參考聚羧酸減水劑詳細(xì)的檢驗(yàn)報(bào)告，在開始使用前需在現(xiàn)場進(jìn)行抽樣試驗(yàn)，對所采用的聚羧酸減水劑特性有深度了解，采用工程材料進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，驗(yàn)證相容性，及時(shí)對各種原材料性能變化采取合適的調(diào)整措施。同時(shí)，各種原材料的基本性能必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）針對攪拌方式對聚羧酸減水劑影響的解決措施。在施工中，混凝土的攪拌方式、強(qiáng)度、時(shí)間不同，同時(shí)，相同配比的混凝土工作性能存在一定差別，所以，工程企業(yè)在攪拌過程中要使用雙臥軸攪拌機(jī)，這樣攪拌出的混凝土勻質(zhì)性更好。

（4）針對生產(chǎn)過程對聚羧酸減水劑影響的解決措施。在施工中混凝土攪拌時(shí)間充足是充分發(fā)揮聚羧酸減水劑效果的基礎(chǔ)，可以避免攪拌時(shí)間不足導(dǎo)致的效果滯后。同時(shí)，因?yàn)榛炷翆埕人釡p水劑的摻量變化和水量變化均敏感，還需計(jì)量準(zhǔn)確。

（5）針對摻加方式對聚羧酸減水劑影響的解決措施。聚羧酸減水劑的二次摻加效果區(qū)別于其他品牌減水劑，其摻加量更多，效果不如其他品種減水劑明顯。另外，需要在混凝土生產(chǎn)前充分試驗(yàn)，依次摻加達(dá)到預(yù)期保坍時(shí)間。

通過以上的解決措施，在使用聚羧酸減水劑時(shí)，檢驗(yàn)結(jié)果無法體現(xiàn)出工程現(xiàn)場因素多變，所以，工程企業(yè)要及時(shí)調(diào)整聚羧酸減水劑的使用摻量，必要時(shí)調(diào)整聚羧酸減水劑的性能指標(biāo)。

6 聚羧酸減水劑的應(yīng)用

2017年，聚羧酸減水劑達(dá)到減水劑用量的77.6%，成為目前使用最廣泛的減水劑品種。在民建、交通、水利等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。聚羧酸減水劑品種多樣，目前已經(jīng)應(yīng)用于高強(qiáng)混凝土、預(yù)制構(gòu)件、大體積混凝土、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、減少裂縫及助力冬季施工等。具體場景應(yīng)用例如：高速鐵路、客運(yùn)專線、工業(yè)與民用建筑、道路、橋梁、港口碼頭、機(jī)場等工程建設(shè)的預(yù)制和現(xiàn)澆混凝土、鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土。

聚羧酸高性能減水劑的應(yīng)用，使抗擾動(dòng)自密實(shí)混凝土具有高流動(dòng)性、穿越鋼筋能力和抗離析能力，可以避免混凝土出現(xiàn)振搗不足而造成的空洞、蜂窩、麻面等缺陷。

聚羧酸減水劑在建筑施工應(yīng)用過程要注意科學(xué)運(yùn)用儲存技術(shù)，企業(yè)在聚羧酸減水劑儲存時(shí)要采取均化設(shè)備，通過機(jī)械、氣體、循環(huán)操作的方式，讓聚羧酸減水劑達(dá)到一個(gè)均勻的效果，便于工程使用。

7 結(jié)束語

綜上所述，在我國，聚羧酸系減水劑品種多、功能全、性能優(yōu)且實(shí)用，在使用中要根據(jù)工程要求的實(shí)際情況合理選擇，目前，聚羧酸系減水劑的市場價(jià)值已被充分認(rèn)可。隨著科研成果的充實(shí)和建筑市場的規(guī)范化，聚羧酸減水劑的性能和質(zhì)量，也需要始終堅(jiān)持以市場需求為導(dǎo)向不斷提高和細(xì)化。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，更多品種質(zhì)量更優(yōu)的聚羧酸系減水劑將投入建筑工程的使用。