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聚合羧酸系高性能減水劑是國(guó)外稱為高性能AE減水劑的主要品種

，屬于減水劑的第四代產(chǎn)品

，現(xiàn)主要用于高強(qiáng)度、高流動(dòng)性混凝土的制造及普通混凝土減水用

。該類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)始于上世紀(jì)80年代初，80年代末期即開(kāi)始投入實(shí)際使用

。

1．聚合羧酸系高性能減水劑的分子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

減水劑實(shí)際上是一種使水泥粒子高度分散并使分散體系穩(wěn)定的表面活性劑

。減水劑的分散效果越好

，分散體系越穩(wěn)定

，減水效果越好

，制造的混凝土的性能就越好，基于這樣的考慮

，人們把常用的染料分散劑如萘磺酸甲醛縮合物用于水泥制品中，果真起到了良好的效果

。

1．1 DLVO理論

DLVO理論由Derjaguin Laudau

、Verwey 、Over beek等人提出

，因此簡(jiǎn)稱為DLVO理論

。該理論認(rèn)為分散粒子相互接近時(shí)受到兩種力的作用，一種是相互吸引的范德華力VA

，另一種是相互排斥的靜電力VR。兩者的合力VT隨粒子間距離而變化

。將VT與粒子間距離大小所作的曲線稱位能曲線

。位能曲線上VT為極大值Vmax時(shí)，這時(shí)粒子就處于分散狀態(tài)

，此時(shí)的Vmax稱為能量壁壘。Vmax值越大

，分散穩(wěn)定性越好

。VT實(shí)際上與粒子的ζ電位有關(guān)。因此

，通過(guò)測(cè)定水泥粒子表面的ζ電位就可推斷其分散性了。

當(dāng)水泥粒子吸附在帶有相同電荷的高分子減水劑分子上時(shí)

，由于同一分子上帶有數(shù)千乃至數(shù)萬(wàn)個(gè)帶電基團(tuán)

，這些帶電基團(tuán)的相互排斥作用的結(jié)果是使Vmax值很大。因此

，一般均可獲得滿意的分散效果。

聚合羧酸類減水劑主要由丙烯酸

、馬來(lái)酸

、丁烯二酸等羧酸類引入帶負(fù)電荷基團(tuán)

，有時(shí)也可以在分子上引入更強(qiáng)或具有多價(jià)電荷的磺酸根

、硫酸根

、磷酸根。

1．2 空間效應(yīng)理論

空間效應(yīng)理論也稱為熵效應(yīng)理論

，由Mackor**先提出，后來(lái)又被Fisher

，ottavill等稱為滲透壓效應(yīng)理論

。該理論同樣也用位能曲線來(lái)說(shuō)明。

當(dāng)水泥粒子吸附在帶有長(zhǎng)側(cè)鏈的減水劑分子上時(shí)

，這些吸附粒子相互越靠近時(shí)，所受到的空間位阻就越大

，反之就越小?div id="d48novz" class="flower left">

？臻g位阻VR與粒子間距離變化曲線就是位能曲線

。當(dāng)VR越大時(shí)，分散性就越好

。

VR的大小與分散劑（減水劑）的分子結(jié)構(gòu)

、吸附量的多少有關(guān)，因此可通過(guò)計(jì)算不同分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)及吸附層的厚度的熵效應(yīng)來(lái)推斷

。

在聚合羧酸系中，在保持強(qiáng)力靜電排斥的同時(shí)

，若又引入具有較大空間位阻的側(cè)基

，同時(shí)發(fā)揮二者的作用，可收到更好的減水效果

，這就是聚合羧酸系較萘系等具有更好的減水效果的原因。當(dāng)然

，在進(jìn)行聚合羧酸系分子設(shè)計(jì)時(shí)

，還必須考慮到側(cè)基大小對(duì)靜電排斥的屏蔽作用及對(duì)整個(gè)分子水溶性的影響。**近我們用丙烯酸

、丙烯酸高級(jí)醇酯進(jìn)行共聚

，考察了減水劑中分子的摩爾比及側(cè)鏈長(zhǎng)度對(duì)減水效果的影響

。所用的醇為正丁醇

、十二醇、十六醇及十八醇

。當(dāng)用正丁醇時(shí)

，減水效果不算理想

，用十二醇時(shí)效果**佳，用十八醇時(shí)

，當(dāng)丙烯酸酯的摩爾百分?jǐn)?shù)在30%左右時(shí)就不溶于水了

，完全無(wú)減水效果。

1．3 Depletion理論

Depletion理論是D·H·Napeper等人于1980年提出

。該理論認(rèn)為聚合體即使不吸附

，處于游離狀態(tài)時(shí)，也顯示出良好的分散

、凝聚效果

。

2．聚合羧系減水劑的分類

2．1 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)上述分子設(shè)計(jì)，目前已開(kāi)發(fā)及正在開(kāi)發(fā)的聚合羧系多為具有帶電荷的分子鏈段和不帶電荷的分子鏈段構(gòu)成

，不帶電荷鏈段中

，常常帶有長(zhǎng)鏈側(cè)基。主要分成以下十四類：

、丙烯酸鹽

、馬來(lái)酸與烯烴的共聚體

3、苯乙烯與馬來(lái)酸的共聚體

、苯乙烯與馬來(lái)酸單酯共聚體

5、丙烯酸與丙烯酸酯共聚體

、丙烯酸鹽與丙烯酸酯及其它烯類的多元共聚體

、丙烯酸酯部分交聯(lián)體

、苯乙烯-馬來(lái)酸-烯丙醚共聚體

、烯丙醚-馬來(lái)酸單酯共聚體

、丙烯酸鹽-丙烯酸三乙醇胺環(huán)氧乙烷加成物共聚體（多支鏈型）

、反應(yīng)型高分子減水劑

12、活性持續(xù)減水劑

、聚丙烯酰胺部分加水解物

14、丙烯酸鹽-丙烯酸酯-丙烯酰胺三元共聚體

2．2 按對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響分類

（1）

、標(biāo)準(zhǔn)型：減水率大于18%

，與未加添加劑相比，初凝在-30~+120

。終凝也在-30~+120內(nèi)。

（2）、遲延型：減水率大于18%

，與未加添加劑相比

，初凝在+90~+240。終凝也在+240以下

。

（3）、徐放型：

（4）

、活性持續(xù)型：

3．聚合羧酸系減水劑的主要特點(diǎn)：

（1）

、具有高的減水率，一般均在18%以上

，**高可達(dá)26%

；

（2）、由于分子結(jié)構(gòu)的羧基可與游離鈣結(jié)合

，對(duì)凝結(jié)時(shí)間往往有一定影響，分子中羧基含量越多

，凝結(jié)時(shí)間就越長(zhǎng)

。因此可通過(guò)調(diào)節(jié)羧基含量，調(diào)節(jié)其凝結(jié)時(shí)間

。有時(shí)它可作延遲劑兼減水劑使用。

（3）

、由于石油化工的發(fā)展，發(fā)展聚合羧系減水劑的原料易得

，合成工藝也較簡(jiǎn)單

，因此生產(chǎn)成本大多不算很高，使之有較好的發(fā)展條件

。

4．合羧系減水劑的用途

（1）

、主要用于高強(qiáng)度混凝土的制造

；

在超高層建筑

，混凝土的輕量化，大型土木工程中已廣泛使用

。它可使結(jié)合材的WC減少

，空隙率減少，因而可大大提高混凝土強(qiáng)度

。

（2）

、高流動(dòng)性混凝土的制造

在混凝土中添加此類減水劑后

，其流動(dòng)性可大大提高

，在澆鑄時(shí)易充滿型框

，凝結(jié)后的混凝土表明光滑、美觀

。在和高爐灰等混合使用時(shí)

，可制得由管道泵送的水泥漿及部分混凝土（碎石極小時(shí)）

。此類混凝土及水泥漿在外力作用下易流動(dòng)

，但外力去除后，塌落度卻保持良好

。因此可通過(guò)管道噴射用以保護(hù)隧道壁

、坡面等。

（3）

、在制造普通混凝土?xí)r

，也可添加此類減水劑與其它價(jià)格更廉價(jià)的減水劑的混合物

，起到花錢不多

，減水效果更好的作用。

5．今后的發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)

，聚合羧酸類減水劑的使用才剛剛開(kāi)始

，正處于產(chǎn)品更新?lián)Q代期間，因此積極宣傳

、推廣此類減水劑則是首要任務(wù)

。此類減水劑在世界范圍內(nèi)

，品種雖已不少

，但國(guó)內(nèi)目前品種仍很少，開(kāi)發(fā)更多新品種

，以滿足市場(chǎng)需要也是科技界的迫切任務(wù)

。

在此類減水劑的推廣應(yīng)用中，一定會(huì)出現(xiàn)許多新的工藝問(wèn)題

，這些問(wèn)題也是極需建筑領(lǐng)域的專家、學(xué)者及化學(xué)專家們積極配合

，共同解決

。

開(kāi)發(fā)減水率更高、性能更優(yōu)異

、適用性更強(qiáng)的世界級(jí)新產(chǎn)品也是今后發(fā)展的主要方向

。從分散、凝結(jié)理論來(lái)看，在聚合羧酸中引入帶有多價(jià)電荷

，相互作用更強(qiáng)的磷酸根、硫酸根

、磺酸根可進(jìn)一步提高減水率

，在分子中引入磺酸根的新品種已有報(bào)道，但品種極少

。采用多元共聚

，同時(shí)滿足DLVO電荷排斥理論、Machor的空間效應(yīng)及D·H·Napeper的自由吸附理論要求

，并使之達(dá)到**佳的平衡效果?div id="d48novz" class="flower left">

？赏_(kāi)發(fā)出性能極優(yōu)的新品種

。

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