聚羧酸系减水剂
聚羧酸系高效减水剂的研究和应用
在国外，聚羧酸类减水剂的研究已有相当长的历史，其应用技术已经成熟。日本是研究和使用聚羧酸类减水剂最多也是最成功的国家，1995年以后聚羧酸系减水剂在日本的使用量就超过了传统的萘系减水剂，1998年底聚羧酸系减水剂产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60%以上，其主要生产厂商有花王、竹本油脂、日本制纸、藤泽药品等[1]。对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在新拌混凝土有关性能和硬化混凝土的力学性能及高强高性能混凝土在工程中的应用技术。目前聚羧酸系减水剂可使混凝土的水灰比下降到0.25以下，而水泥用量仍可保持在500kg/m3，同时它的坍落度可保持200mm以上，完全满足施工要求。近年来，北美和欧洲的一些研究者的论文中也有许多关于研究开发具有优越性能的聚羧酸系减水剂的报道，主要是商业开发和推广，如Grance公司的Adva系列、MBT公司的pheomixTOOFC牌号、Sika公司的Viscocrete3010等[2]。
4.2支链PEO对产物性能的影响
Uchikawa[18]和Yoshioka等[19]发现聚羧酸系减水剂的PEO侧链对水泥颗粒分散性和分散保持性有重要的影响，侧链聚合度越小，水泥浆体的流动性损失越快，由于空间位阻效应，所合成的带有聚氧乙烯侧链的高效减水剂随着侧链的增长，减水剂的空间立体作用增加，因此对水泥颗粒的分散效果更好，流动保持性也增加，但是PEO侧链过大时，支链间可能发生缠结，在水泥颗粒间形成桥接，反而影响流动性保持性[20]。Kinoshita[21]研究了甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物类聚羧酸系高效减水剂，认为具有不同长度的聚乙二醇能同时达到较高的流动性和流动度保持性能。该甲基丙烯酸乙二醇接枝共聚物含有羧酸官能团、磺酸基官能团和烷氧基聚乙二醇官能团，含有长侧链聚乙二醇的聚羧酸减水剂有较高的立体排斥力，分散时间短，有较好的分散性和流动度，但流动性保持性能差；含有短侧链聚乙二醇的聚羧酸系减水剂分散时间长，流动保持性能好。Sakai[22]发现主链较短支链较长的聚羧酸系减水剂的分散性能要好于主链较长而支链较短的聚羧酸系减水剂。Nawa等[23]研究了普通硅酸盐水泥掺加具有不同聚氧乙烯基侧链长度、不同支链位置的聚羧酸型超塑化剂后，流动度受温度（10～30℃）影响的规律，结果表明，侧链长度越长，掺加有该减水剂的水泥浆的分散性受温度的影响越小。因此，在主链上具有适当长度PEO侧链的接枝共聚物既能获得所需的流动性，也能获得流动性的保持性。
聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势
聚羧酸系减水剂的研究现状与发展趋势聚羧酸系减水剂是混凝土添加剂中的一种重要成员，具有优异的分散性和流动性，能够有效减少混凝土的水灰比，提高混凝土的强度和耐久性，因此在工程建设中得到广泛应用。
随着现代工程建设的发展，对混凝土性能要求越来越高，聚羧酸系减水剂也在不断地发展和完善。
本文将对聚羧酸系减水剂的研究现状和发展趋势进行探讨。
1. 聚羧酸系减水剂的种类和特点聚羧酸系减水剂是一类由聚羧酸高分子化合物制成的减水剂，其分子结构具有丰富的羧基和疎水基团，能够与水泥颗粒发生强烈的吸附作用，形成高度分散的胶体颗粒，从而改善混凝土的流动性和分散性。
根据其分子结构和性能特点的不同，聚羧酸系减水剂可分为缩微粉聚羧酸系减水剂、液态聚羧酸系减水剂和固体聚羧酸系减水剂等多种形式。
目前，聚羧酸系减水剂已经成为混凝土中不可或缺的重要添加剂，被广泛应用于各类重要工程建设中，如高层建筑、大型桥梁、高速公路、地铁隧道等。
在实际应用中，聚羧酸系减水剂不仅能够显著降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性和抗渗性，还能够控制混凝土的凝结时间和提高混凝土的强度等方面发挥积极作用。
目前，针对聚羧酸系减水剂的研究主要集中在以下几个方面：(1) 新型聚羧酸系减水剂的合成和性能改进。
随着材料科学和化学工程技术的不断进步，新型聚羧酸高分子化合物的合成技术和改性方法不断涌现，以提高聚羧酸系减水剂的分散性、流动性和稳定性，以适应不同混凝土工程的需求。
(2) 聚羧酸系减水剂与水泥混合体系的相互作用机制研究。
混凝土是复杂的多相体系，聚羧酸系减水剂与水泥、矿物掺合料等各种材料之间的相互作用机制对其性能表现起着关键作用。
深入研究聚羧酸系减水剂在混凝土中的分子尺度相互作用机制，对于指导聚羧酸系减水剂的合理应用具有重要的理论和实用意义。
(3) 聚羧酸系减水剂在不同混凝土体系中的应用性能研究。
由于混凝土在不同工程条件下具有不同的性能要求，且受到原材料和环境条件的影响较大，因此需要深入研究聚羧酸系减水剂在各种不同混凝土体系中的应用性能，以便更好地指导其在实际工程中的应用。
聚羧酸系减水剂的技术要求
聚羧酸系减水剂的技术要求聚羧酸系减水剂是一种广泛应用于混凝土工程中的化学添加剂。
它具有优异的减水效果和改善混凝土性能的特点，能够显著提高混凝土的流动性和可泵性，降低水灰比，提高混凝土的强度和耐久性。
聚羧酸系减水剂的技术要求主要包括以下几个方面：1. 减水效果稳定可靠：聚羧酸系减水剂应具有稳定的减水效果，能够在不同温度、湿度和混凝土配合比条件下保持一致的减水效果。
在实际施工中，减水剂的减水率应在一定的范围内，以满足混凝土的工作性能要求。
2. 兼容性好：聚羧酸系减水剂应与其他混凝土添加剂（如粉煤灰、矿渣粉等）具有良好的兼容性，不会产生不良的化学反应或影响混凝土的性能。
3. 不影响混凝土的强度和耐久性：聚羧酸系减水剂应能够在不影响混凝土强度和耐久性的前提下实现减水效果。
减水剂的添加应不影响混凝土的抗压强度、抗折强度和耐久性等重要性能指标。
4. 环境友好：聚羧酸系减水剂应符合环境保护要求，不含有害物质，不会对环境和人体健康造成危害。
5. 施工性好：聚羧酸系减水剂应具有良好的分散性和可控性，易于与混凝土均匀混合，能够在混凝土中迅速分散并发挥作用。
此外，减水剂的掺入量应易于调节和控制。
6. 经济合理：聚羧酸系减水剂的使用成本应合理，能够在保证混凝土质量的前提下实现经济效益。
为了满足上述技术要求，生产和应用聚羧酸系减水剂需要进行严格的质量控制和技术评价。
首先，需要对原材料进行选择和检测，确保减水剂的质量稳定可靠。
其次，在生产过程中需要控制好各项工艺参数，确保减水剂的性能指标符合要求。
同时，需要通过实验室试验和现场试验对减水剂进行评价，验证其性能和适用性。
在实际应用中，需要根据不同的混凝土配合比和工程要求选择合适的聚羧酸系减水剂，并按照生产厂家提供的使用说明进行正确的配比和混凝土搅拌施工。
应严格控制减水剂的掺入量，避免过量使用或与其他添加剂过度混合，以免影响混凝土的性能。
聚羧酸系减水剂作为一种重要的混凝土添加剂，在工程实践中发挥着重要的作用。
聚羧酸减水剂母液(高减水型)产品特点、使用方法及注意事项
聚羧酸减水剂母液(高减水型)产品特点、使用方法及注意事项聚羧酸减水剂母液(高减水型)聚羧酸减水剂高减水型采用聚氧乙烯醚大单体、不饱和酸和磺酸基单体经自由基聚合而成的新一代聚羧酸系高性能减水剂。
产品具有极高的减水率和低的坍落度损失性能，可保证配制混凝土所需的高减水率，可广泛应用于泵送混凝土、超流态自密实以及高强高性能混凝土和商品混凝土。
产品具有梳形结构，分子中采用具有更长长度是聚氧乙烯基长链和高密度磺酸基团，使得具有更大的空间位阻作用和静电斥力作用，为水泥提供了更大的分散性和更高的减水率。
一、产品特点极高的减水率产品具有极大的分散性和极高的减水率（减水率可达40%以上），为配制高等级混凝土提供了保证。
优异的工作性：新拌混凝土高流动性，容易浇筑和密实，能有效的降低混凝土粘度，粘聚性好，含气量适中，适于泵送；混凝土硬化和耐久性能好，混凝土各龄期强度高，体积稳定性好，抗渗、抗冻融、抗腐蚀和抗碳化性能突出；适应性广对硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐、粉煤灰水泥、火山灰水泥和各种掺合料均具有广泛的适应性。
绿色、环保，所用原料无毒无害，生产过程中无三废产生。
二、技术指标表1 减水剂匀质性指标检验项目质量指标检验结果外观/ 浅棕黄色透明液体密度g/cm3 1.020-1.050pH / 6~8固含量/ 40±1碱含量（Na2O+0.658K2O %）≤10.0 2.1氯离子含量（%）≤0.2000.018硫酸钠含量（%）≤10.00 1.20水泥净浆流动度mm ≥270300表2 混凝土物理力学性能检验项目质量指标检验结果减水率（%）≥2535常压泌水率比（%）≤200压力泌水率比（%）≤9035含气量（%）≤5.0 3.5坍落度保留值mm 30min ≥18022060min ≥150180抗压强度比（%）3d ≥1701957d ≥15018028d ≥135155对钢筋锈蚀作用无锈蚀无锈蚀收缩率比（%）≤135103三、应用范围1、适用于配制早强型混凝土、缓凝型混凝土、预制混凝土、现浇混凝土、大流态混凝土、自密实混凝土、大体积混凝土、高性能混凝土和清水混凝土，各种工业及民用建筑中的预拌和现浇混凝土。
聚羧酸高性能减水剂
目录1.减水机理 (2)2.优良的性能 (2)2.1 减水剂的匀质性分析 (2)2.2 水泥水化热－电性能分析 (3)2.3 早强效应 (3)2.4减水性能分析 (4)2.5 环保分析 (4)聚羧酸高性能减水剂聚羧酸系高性能混凝土减水剂是20世纪80年代中期由日本首先开发应用的新型混凝土减水剂。
它主要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、控制坍落度损失和抗收缩、不影响水泥的凝结硬化等作用。
聚羧酸系高性能减水剂是完全不同于萘磺酸盐甲醛缩合物NSF 和三聚氰铵磺酸盐甲醛缩合物MSF减水剂，即使在低掺量时也能使混凝土具有高流动性，并且在低水灰比时也具有低粘度和坍落度保持性能。
它与不同水泥有相对更好的相容性，是高强高流动性混凝土所不可缺少的材料。
聚羧酸系混凝土减水剂是继木钙和萘系减水剂之后发展起来的第三代高性能化学减水剂，与传统减水剂相比主要具有以下几个突出的优点:a.高减水率：聚羧酸高性能减水剂减水率可达25-40％。
b. 高强度增长率：很高的强度增长率，尤其是早期强度增长率较高。
c.保坍性优异：极好的保坍性能，可保证混凝土极小的经时损失。
d.匀质性良好：所配混凝土有非常好的流动性，容易浇注和密实，适用于自流平、自密实混凝土。
e. 生产可控性：可通过对聚合物分子量、侧链的长短、疏密及侧链基团种类的调整来调节该系列减水剂的减水率、保塑性和引气性能。
f.适应性广泛：对各种纯硅、普硅、矿渣硅酸盐水泥及各种掺合料制混凝土均具有良好的分散性及保塑性。
g.低收缩性：能有效提升混凝土的体积稳定性，较萘系减水剂混凝土28d收缩降低了20%左右，有效的减少了混凝土开裂带来的危害。
h.绿色环保：无毒性、无腐蚀性，不含甲醛及其他有害成分。
1.减水机理聚羧酸高性能减水剂是运用分子结构设计原理，以DLVO电荷排斥理论和空间位阻效应理论为基础，将带有不同功能的活性基团接枝到主链上聚合而成。
混凝土外加剂(二)减水剂-聚羧酸系高性能减水剂
型 产 品 ， 同强 度 条 件 下 可 节 省 水 泥 ｌ ５ — ２ ５ ％ 。
２ 技 术 指 标
２ 。 １ 聚羧 酸系 高性 能减 水剂 （ 液体）
外 观 浅 棕 至 深 棕 色 微 黏 液 体 减 水 率 ≥２ ５ ％ 密度 （ ｇ ／ ｍ１ ） １ ． ０ ９ ±０ ． Ｏ ２ 固含量 （ ％ ） ２ ２ ±２或者 ４ ０ ±２ 水泥净浆流动度 （ 基准水 泥 ） ≥ ２ ５ ０ （ Ｗ ／ Ｃ ＝ Ｏ （ 哪 ） ２ ９ ）
混凝 土 外 加 剂 （ 二） 减水剂 一聚羧酸 系高性能减水剂
减 水 剂
１ 定 义
聚羧 酸 系 高性 能减 水剂
聚羧 酸系 高性 能减 水 剂是 目前 世界 上最 前沿 、科
减 水 剂 是 一 种 在 维 持 混 凝 土 坍落 度 不 变 的 条件 技含 量 最 高、应 用 前景 最好 、综 合 性 能最优 的一 种 混 减水 剂 ） 。聚 羧 酸 系高 性 能减 水 剂 是 下 ，能减 少拌 合 用水 量 的混 凝土 外 加剂 。大 多 属于 阴 凝 土超 塑 化剂 （ 离 子 表面 活性 剂 ，有 木质 素 磺酸 盐 、萘 磺酸 盐 甲醛 聚 羧酸 类 接枝 多 元共 聚物 与其 他有 效 助剂 的复 配产 品。
剂类 ，聚羧 酸 盐系 高效 减水 剂类 。
发 生 ，低 温 时无 结 晶析 出；
一
１ ５ —
１ １ ．产 品绿 色环保 ，不含 甲醛 ，为环 境友 好型 产 困 难 。
品：
４ 应 用 现 状
ｌ ２ ．经 济 效益 好 ，工程 综 合造 价 低于 使 用其 他 类 聚 梭酸 系高 性能 减水 剂于 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 中期 由 日本 开 发 ，１ ９ ８ ５年 开始 应 用 于 混 凝 土工 程 ，９ ０年 代 在 混 凝 土 工程 中 大量 使 用 。ｌ ９ ９ ８年 底 日本 聚 梭 酸 系 产 品 已 占所 有高 性能 减水 剂产 品 总数 的 ６ ０ ％以上 ，其 用 量更 是 占到 高性 能 减水 剂 的 ９ ０ ％ 。北美 和 欧洲 各 国
聚羧酸减水剂标准
聚羧酸减水剂标准聚羧酸减水剂是混凝土和水泥制品中常用的一种添加剂，它能够有效降低混凝土的水灰比，提高混凝土的流动性和减水性能。
在建筑施工中，聚羧酸减水剂被广泛应用，因此对其标准化管理显得尤为重要。
一、聚羧酸减水剂的定义和分类。
聚羧酸减水剂是一种通过聚合合成的高分子有机化合物，它可以在混凝土中起到分散作用，从而降低水泥颗粒间的粘合力，使混凝土具有良好的流动性和减水性能。
根据其分子结构和功能特点，聚羧酸减水剂可以分为普通型、高性能型和特种型等不同类型。
二、聚羧酸减水剂的标准化管理。
为了保证聚羧酸减水剂在混凝土中的使用效果和安全性，相关部门制定了一系列的标准和规范来对其进行管理。
这些标准主要包括产品质量标准、使用规范、检测方法、包装和运输等方面的要求，以确保聚羧酸减水剂的质量稳定和可靠。
三、聚羧酸减水剂标准的重要性。
聚羧酸减水剂作为混凝土添加剂，直接影响着混凝土的性能和施工质量。
因此，对其进行标准化管理不仅可以保证混凝土的工程质量，还可以有效防止因聚羧酸减水剂质量问题而导致的施工事故和工程质量事故。
四、聚羧酸减水剂标准的制定和修订。
聚羧酸减水剂标准的制定和修订是一个动态的过程，需要根据市场需求和技术发展不断进行更新和完善。
相关部门应该密切关注聚羧酸减水剂行业的发展动态，及时修订和完善相关标准，以适应市场的需求和技术的发展。
五、聚羧酸减水剂标准的执行和监督。
制定了标准之后，关键是要确保标准得到有效执行和监督。
相关部门应建立健全的监督检查机制，加强对聚羧酸减水剂产品的质量监督抽查，对不符合标准要求的产品及时予以处理，确保市场上的产品质量符合标准要求。
六、聚羧酸减水剂标准的推广和宣传。
为了使聚羧酸减水剂标准得到更好的贯彻执行，相关部门应加大对标准的宣传和推广力度，引导企业加强自律管理，提高产品质量，促进行业健康发展。
综上所述，聚羧酸减水剂标准的制定和执行对于保障混凝土工程质量和建筑安全具有重要意义。
只有不断完善标准，加强监督管理，才能更好地推动聚羧酸减水剂行业的健康发展，为建筑施工行业的发展贡献力量。
聚羧酸减水剂
1.张小芳：MPEGMA 大单体的合成及聚羧酸减水剂的制备[8] 合成原料：甲氧基聚乙二醇单甲醚（MPEG-1200 和 MPEG-2000）、甲基丙烯 酸甲酯（MMA）、NaOH、对苯二酚、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）。 合成步骤：在通入氮气的条件下，以 MPEG-1200/MPEG-2000 和 MMA 为原 料进行酯交换反应，合成制备聚羧酸减水剂的大单体甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸 酯（MPEGMA），其中，以 NaOH 为催化剂，对苯二酚为阻聚剂。将大单体 MPEGMA 与甲基丙烯酸、AMPS 进行共聚反制得聚羧酸减水剂 PC-2。 研究结果：与 PC-1 相比，PC-2 侧链中带有不同长度的链段而具有更好的保 塑性，PC-2 主链中引入了-COOH 和-SO3H 基团单体而具有更好的分散性。 2.张海波：用三乙胺催化合成聚羧酸减水剂研究[1] 设计思路：PCE 合成方法可分为可聚合单体直接共聚法，聚合后功能化法原 位聚合与接枝等，几种各种合成方法中都存在着酸醇酯化的过程，目前使用较多 的是酸性催化剂，而酸性酯化反应催化剂对金属合成设备的腐蚀性较强，采用碱 性催化剂则可以有效降低对合成设备的要求。 合成原料：水解聚马来酸酐（HPMA）、聚乙二醇单甲醚（MPEG）、浓硫酸、 对甲苯磺酸、三乙胺、NaOH。 合成步骤：以催化剂催化 HPMA 与 MPEG 的酯化反应，将 MPEG 接枝在 HPMA 上形成梳状结构的聚羧酸减水剂（如图 1 所示为减水剂分子示意图），此酯化反 应在浓硫酸催化作用下效果最佳，在对甲苯磺酸和三乙胺作用下效果相似，在 NaOH 作用下效果最差。
聚羧酸减水剂反应方程式
聚羧酸减水剂反应方程式1. 简介聚羧酸减水剂是一种广泛应用于建筑材料中的化学添加剂。
它能够降低混凝土水泥浆体的黏滞性，使其具有更好的可流动性和可加工性。
聚羧酸减水剂的主要成分是聚羧酸聚合物，它通过与水泥中的氢氧化钙发生化学反应来实现调节混凝土的流变性能。
2. 聚羧酸减水剂的结构聚羧酸减水剂的结构与聚羧酸聚合物密切相关。
聚羧酸聚合物是一类具有羧酸基团的高分子化合物，它们通常由丙烯酸、丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯等单体组成。
聚羧酸聚合物的结构可以简化为主链与侧链的组合，其中主链由大量的丙烯酸单体组成，侧链则是由丙烯酸酯或羟乙酯单体引入的。
3. 聚羧酸减水剂的作用机理聚羧酸减水剂在水泥浆体中起到调节流变性能的作用是通过与水泥中的氢氧化钙发生化学反应来实现的。
具体来说，聚羧酸减水剂中的羧酸基团与水泥中的氢氧化钙反应生成更稳定的碳酸钙，这样就能够减少水泥浆体的黏结力。
同时，聚羧酸减水剂的侧链结构还能够与水泥中的硅酸盐发生相互作用，增强水泥浆体的分散性和稳定性。
4. 聚羧酸减水剂的反应方程式聚羧酸减水剂与水泥中的氢氧化钙和硅酸盐发生反应后，会引起水泥浆体的流变性能变化。
以下是聚羧酸减水剂与水泥中主要成分反应的方程式：1.聚羧酸减水剂与氢氧化钙的反应方程式：–聚羧酸减水剂中的羧酸基团与氢氧化钙反应生成碳酸钙：•R-COOH + Ca(OH)₂ → R-COOCa + H₂O2.聚羧酸减水剂与硅酸盐的反应方程式：–聚羧酸减水剂的侧链与硅酸盐反应生成稳定分散的物质：•R’-Si(OR)₃ + Si(OH)₄ → R’-Si-O-SiR + H₂O5. 聚羧酸减水剂在混凝土中的应用聚羧酸减水剂作为一种常用的混凝土添加剂，广泛应用于建筑材料中。
它能够改善混凝土的工艺性能和使用性能，同时还能够减少混凝土的水泥用量，提高混凝土的强度和耐久性。
聚羧酸减水剂在混凝土中的应用主要包括以下几个方面：1.调节混凝土的流动性：–聚羧酸减水剂能够使混凝土具有较好的可流动性，提高施工的效率和质量。
聚羧酸减水剂
谢谢观看
应用范围
应用范围
适用于高速铁路、客运专线、工业与民用建筑、道路、桥梁、港口码头、机场等工程建设的预制和现浇混凝 土、钢筋混凝土及预应力混凝土。
特别适用于配制混凝土施工时间长，对混凝土坍落度保持要求高的工程，如核电工程。
使用方法
使用方法
掺量范围：一般情况下，折算20%含固量时掺量为胶凝材料重量的0.5～1.5%，推荐掺量为1.0%。
合成方法
合成方法
对于聚羧酸减水剂的合成，分子结构的设计是至关重要的，其中包括分子中主链基团、侧链密度以及侧链长 度等。合成方法主要包括原位聚合接枝法、先聚合后功能化法和单体直接共聚法。
1、原位聚合接枝法
以聚醚作为不饱和单体聚合反应的介质，使主链聚合以及侧链的引入同时进行，工艺简单，而且所合成的减 水剂分子质量能得到一定的控制，但这种方法涉及的酯化反应为可逆反应，在水溶液中进行导致接枝率比较低， 已经逐渐被淘汰E14]。
优劣特点
优劣特点
在很多混凝土工程中，萘系等传统高效混凝土由于技术性能的局限性，越来越不能满足工程需要。在国内外 备受的新一代减水剂，聚羧酸系高性能减水剂，由于真正做到了依据分散水泥作用机理设计有效的分子结构，具 有超分散型，能防止混凝土坍落度损失而不引起明显缓凝，低掺量下发挥较高的塑化效果，流动性保持性好、水 泥适应广分子构造上自由度大、合成技术多、高性能化的余地很大，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩， 有害物质含量极低等技术性能特点，赋予了混凝土出色的施工和易性、良好的强度发展、优良的耐久性、聚羧酸 系高性能减水剂具有良好的综合技术性能优势及环保特点，符合现代化混凝土工程的需要。因此，聚羧酸系高性 能减水剂正逐渐成为配制高性能混凝土的首选外加剂。据报道，日本聚羧酸外加剂使用量已占所有高性能外加剂 产品总量的80%以上，北美和欧洲也占了50%以上。在我国，聚羧酸系减水剂已成功应用仅在三峡大坝、苏通大桥、 田湾核电站、京沪高铁等国家大型水利、桥梁、核电、铁路工程，并取得了显著的成果。
聚羧酸系减水剂
聚羧酸系减水剂按照同体积量计算，掺量一般为0.1％～0.4％，此掺量减水剂的减水率约与0.6％—0.9％的萘系高效减水剂的减水率相当。
掺量为胶凝材料用量的0.2％～0.4％时，减水率可高达25％～35％，有的可高达40％当基准混凝土水泥用量分别为330kg/m3、350kg/m3、380kg/m3 和420kg/m3 时，测得的减水率分别为18%、22%、28% 和35%。
当细骨料的含泥量较高时，聚羧酸系减水剂的减水率会明显降低，增加减水剂掺量效果不明显，反而易使混凝土出现泌水。
在水胶比大时（大于0.4），其减水率及其变化不十分明显。
(材料要求高)矿渣微粉无论是单掺矿渣微粉,还是矿渣微粉与粉煤灰双掺,矿物细掺料掺量总和为40~50%时, 7d、28d强度都最高。
其原因是矿物细掺料最佳掺量条件下,混合体系中的激发成分能够最大限度地激发矿渣微粉的活性,并且水化产物在基体内能获得更好的配列[2],从而硬化混凝土能获得更高的强度。
由于粉煤灰的活性没有矿渣微粉的活性高,所以表现为在双掺的情况下,强度的绝对值没有单掺矿渣微粉的高。
用矿渣粉等量替代部分水泥，可以起到提高浆体初始流动度、减小流动度损失率的良好效果，且随矿渣粉掺量的增加，这两种效果越发明显。
优质粉煤灰和矿渣粉与减水剂同时使用，可以增加浆体的流动度、减少流动度损失、增加浆体黏聚性、减少泌水，改善减水剂的作用效果；同时掺加粉煤灰、矿渣粉与高效减水剂的浆体，其流变性能要优于高效减水剂与单一掺合料复合掺加的浆体；当矿渣粉: 粉煤灰=2 : 1时，减水剂作用效果最好。
单纯就改善减水剂的塑化效果而言，应选择矿渣粉和优质粉煤灰。
但从经济和利废角度来讲，也应尝试推广偏高岭土和煤矸石的应用。
根据超叠加理论，可将几种矿物掺合料复合在一起掺加到混凝土拌合物中，利用不同粒径的掺合料互相紧密填充的物理效应，以达到取长补短的目的，从而配制出大流动性及高强、高性能的混凝土。
采用配制普通混凝土的材料和P·Ⅱ42.5R级硅酸盐水泥,使用0.40%(按固体计)的聚梭酸系高性能减水剂配制C100超高强度混凝土,7、28天的强度分别达到95.6和119.2MPa。
聚羧酸系高性能减水剂
聚羧酸系高性能减水剂是一类分子结构含羧基接枝共聚物的表面活性剂，分子结构成梳型，主要通过不饱和单体在引发剂作用下通过自由基共聚反应而获得，由羧基(-COOH)和聚醚(-OC2H4-接枝链构成。
这些与水亲和力强的极性基团通过吸附、静电斥力、润湿等表面活性作用，对水泥颗粒提供分散性和分散保持性，大大提高了混凝土的流动性与流动性保持能力。
《高效减水剂与水泥相容性试验研究》，吴芳，黎力通过Marsh时间对相容性的量化评价等试验方法，对不同品系的减水剂进行了测试，研究表明PC高效减水剂对水泥净浆流动度影响最小，从而与水泥具有较好的相容性。
优点：1)聚羧酸减水剂显著改善了混凝土拌和物的性能：能够实现低掺量，高减水率；能够显著降低混凝土拌和物的坍落度损失速率；能够大幅度减少混凝土拌和物的泌水。
2)聚羧酸减水剂能够显著提高混凝土各龄期的抗压强度。
(3)聚羧酸减水剂能够显著提高混凝土的抗渗、抗冻、抗冲磨、抗侵蚀能力，从而提高混凝土耐久性。
(4)聚羧酸减水剂能够显著降低混凝土的干缩率、降低自身收缩，有利于改善混凝土的体积稳定性。
侧链影响：(1)n(MAAMPEA)：n(MAA)=1：3时，随着KH侧链长度的增长，水泥净浆初始流动度增大，经时损失也增大：初凝和终凝的时间依次缩短；化学收缩值和电阻率变大；水泥砂浆3 d的抗压强度值呈上升趋势，而7 d、28 d的抗压强度值呈下降趋势。
(2)n(MAAMPEA)：n(MAA)=1：3时，水泥水化初期KH抑制了C3A必和C3S的水化，侧链越长，KH对水泥水化的抑制作用越弱。
注：合成原料——甲基丙烯酸(MAA)：工业级，北京东方化工厂；甲基丙烯酸聚L--醇单甲醚酯(MAAMPEA400、600、800、1200、1500)：问题一：木质素磺酸盐和聚羧酸系减水剂对水泥早期水化有明显的延缓作用，但对后期水化并无影响。
这也与减水剂对水泥单矿物的水化程度影响的结果一致。
相关资料：水泥水化一般会在预诱导期与加速期出现两个放热峰。
聚羧酸系高效减水剂
合成工艺优化
改进合成工艺，降低生产 成本，提高生产效率，实 现大规模生产。
作用机理研究
深入研究聚羧酸系高效减 水剂的作用机理，为新产 品研发提供理论支持。
市场前景与竞争格局
市场需求持续增长
随着基础设施建设的不断 推进，聚羧酸系高效减水 剂的市场需求将持续增长 。
产品质ห้องสมุดไป่ตู้竞争
各厂家在产品质量上展开 竞争，通过提高产品质量 和性能来获取更大的市场 份额。
合成工艺流程
2. 将混合液加热至 一定温度，加入链 转移剂；
4. 反应结束后，将 产物冷却至室温， 调节pH值至中性；
1. 将单体、催化剂 、引发剂等原料混 合均匀；
3. 继续加热并保持 一定时间，使聚合 反应进行；
5. 经过滤、干燥等 步骤，得到聚羧酸 系高效减水剂成品 。
合成影响因素与控制方法
聚羧酸系高效减水剂
汇报人： 2023-11-17
目录
• 聚羧酸系高效减水剂概述 • 聚羧酸系高效减水剂的合成与制备 • 聚羧酸系高效减水剂的性能与测试方法 • 聚羧酸系高效减水剂的应用领域与效果 • 聚羧酸系高效减水剂的发展趋势与挑战 • 聚羧酸系高效减水剂的案例分析与应用实
践
01
聚羧酸系高效减水剂概述
催化剂和引发剂用量
催化剂和引发剂用量不当可能导致聚合反应进行不均匀， 影响产物质量。控制方法为选择合适的催化剂和引发剂用 量。
03
聚羧酸系高效减水剂的性 能与测试方法
物理性能测试
颗粒度
聚羧酸系高效减水剂的颗粒度应 符合规范要求，以确保其在使用 过程中具有良好的分散性和流动
性。
密度
聚羧酸系高效减水剂的密度应稳 定，且与混凝土的配合比设计相 匹配，以确保混凝土的抗压强度
聚羧酸减水剂的优缺点
聚羧酸减水剂的优缺点聚羧酸减水剂是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂。
广泛应用于公路、桥梁、大坝、隧道、高层建筑等工程。
化学上可以分为两类，以主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团和MPEG，聚酯型结构。
1、聚羧酸减水剂的性能优点同萘系、脂肪族、磺化三聚氰胺等减水剂相比，聚羧酸系减水剂的优点主要有以下几点：(1)保坍性好，90min内坍落度基本不损失或损失较小;(2)在相同流动性情况下，对水泥凝结时间影响较小，可很好地解决减水、引气、缓凝、泌水等问题;(3)聚羧酸盐高性能减水剂可以通过调节分子结构，制备具有特殊性能和用途的超减水剂，如：低温高早期强度型、零坍落度损失型、抗收缩型等。
(4)使用聚羧酸类减水剂，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而使成本降低;(5)合成高分子主链的原料来源较广，单体通常有：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、烯丙基磺酸钠、甲基丙烯酸甲酯等;(6)分子结构上自由度大，外加剂制造技术上可控制的参数多，高性能化的潜力大;(7)聚合途径多样化，如共聚、接枝、嵌段等。
合成工艺比较简单，由于不使用甲醛、萘等有害物质，不会对环境造成污染。
2、聚羧酸减水剂的性能缺点聚羧酸系减水剂在使用过程中还是存在一定缺点，主要有以下几点：(1)聚羧酸减水剂的性能缺点——产品性能的稳定性较差。
在一定程度上，这一缺陷是由于我国的水泥品种太多、掺合料复杂、聚羧酸制备工艺不成熟造成的。
(2)聚羧酸减水剂的性能缺点——在复配过程中，对引气剂、消泡剂的选择性较强。
通过试配实验及使用经验可以发现，不同厂家、不同品牌的聚羧酸盐减水剂必须通过大量的实验来选择合适的引气剂和消泡剂。
这一现象主要是由于聚羧酸盐减水剂的合成中，对聚合活性单体的选择性很大，不同的生产厂家可能聚合时使用的单体类型及合成工艺不尽相同，从而使得最终合成的聚羧酸减水剂在分子量、分子量分布以及链结构等方面都会存在着较大的差异，所以其本身的引气性就会有很大的不同。
聚羧酸系高性能减水剂试验检测报告
聚羧酸系高性能减水剂试验检测报告聚羧酸系高性能减水剂是一种常用于混凝土中的添加剂，可以显著降低混凝土的水泥用量，提高混凝土的流动性和可泵性，并且不影响混凝土的强度和耐久性。
为了评估聚羧酸系高性能减水剂的性能，我们进行了以下试验检测。
一、物料与试剂准备：1.聚羧酸系高性能减水剂：按照厂家提供的规定比例配制。
2.水泥：采用标准硅酸盐水泥。
3.砂：细度模数为2.6的天然河砂。
4. 砾石：粒径范围为5mm~20mm的骨料。
5.进料过筛机：用于筛分试验用的砂和砾石。
二、混凝土配制与试件制备：1.混凝土配比：按照设计配比确定水泥、砂、砾石和减水剂的用量比例。
2.混凝土搅拌：将水泥、砂和砾石按照设计配比放入搅拌机中，开始搅拌，搅拌30s后加入减水剂，再搅拌30s。
3.试件制备：将搅拌好的混凝土倒入模具中，并利用振动台进行振动，均匀分布混凝土，并排除气泡。
4.养护：试件制备完毕后，放置在湿润环境中养护。
三、试验方法：1.初凝时间测定：使用初凝仪进行测定，记录凝结开始时间和结束时间，计算初凝时间。
2.流动度测定：采用洛阳漏斗进行测定，记录漏斗流出的时间，计算流动度指数。
3.压实度测定：使用压实度仪进行测定，记录试件的长度和压实度。
4.压缩强度测定：采用取样试件挤压仪进行测定，记录试件在规定时间内的抗压强度。
四、试验结果与分析：根据上述试验方法进行实验后，得到了以下结果和分析：1.初凝时间：初凝时间与减水剂的用量有关。
随着减水剂用量的增加，初凝时间逐渐延长。
初凝时间的变化范围在规定的时间范围内，满足混凝土的施工要求。
2.流动度：减水剂的添加可以显著提高混凝土的流动性。
试验结果显示，减水剂的使用可以使混凝土的流动度指数达到规定标准以上，满足施工要求。
3.压实度：减水剂的使用对混凝土的压实度影响不大。
试验结果显示，试件的压实度在规定的范围内，符合混凝土的设计要求。
4.压缩强度：减水剂的使用对混凝土的抗压强度没有明显的影响。
聚羧酸系减水剂的合成原理与复配技术课件
聚羧酸系减水剂的合成方法
聚羧酸系减水剂的合成方法主要包括自由基聚合和离子聚 合。自由基聚合是常用的合成方法，通过引发剂引发单体 聚合，形成高分子聚合物。离子聚合则是通过离子交换剂 的作用，使单体离子化后再聚合。
聚羧酸系减水剂的合成过程中，温度、压力、反应时间等 工艺参数也会影响其性能和产率。因此，选择合适的工艺 参数对于合成高性能的聚羧酸系减水剂至关重要。
高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型混凝土材料，具有高强度、高耐久性和高工作性等特点。聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中的应用 可以提高混凝土的工作性能和耐久性，降低水灰比，减少收缩和开裂。
聚羧酸系减水剂可以与其他外加剂如缓凝剂、引气剂等配合使用，进一步改善高性能混凝土的性能。
自密实混凝土
自密实混凝土是一种不需要振捣即可自行密 实的混凝土，具有高流动性和稳定性。聚羧 酸系减水剂在自密实混凝土中的应用可以提 高混凝土的流动性和稳定性，减少离析和泌 水现象。
与其他外加剂的复配
聚羧酸系减水剂与缓凝剂的复配
01
通过复配缓凝剂，可以调整混凝土的凝结时间，满足工程需求。
聚羧酸系减水剂与引气剂的复配
02
引气剂可以提高混凝土的抗冻性和耐久性，但需注意控制气泡
含量。
聚羧酸系减水剂与增稠剂的复配
03
增稠剂可以改善混凝土的工作性，提高坍落度。
与不同水泥的适应性研究
聚羧酸系减水剂与通用水泥的适应性
减水剂分子具有较强的抗硬水能力， 能够在不同水质条件下保持稳定的减 水效果。
03
聚羧酸系减水剂的应用领 域
混凝土预制构件
预制构件是建筑行业中的重要组成部 分，聚羧酸系减水剂在混凝土预制构 件中的应用可以提高混凝土的流动性， 降低用水量，减少构件表面气泡和裂 纹，提高构件的耐久性和力学性能。
聚羧酸减水剂生产工艺.pdf
聚羧酸减水剂生产工艺一、引言一般认为，减水剂的发展分为三个阶段：以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段；以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段；以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。
与传统的减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：1.在合成工艺上，聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成，因此该类减水剂的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。
2.在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。
该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团（—COOH）、羟基基团（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。
由于其广泛的原料来源，独特的分子结构，故而具有前两代减水剂不可比拟的优点，加上在合成过程中不使用甲醛，属绿色环保产品，因此，已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。
但是，也许是涉及技术秘密，目前该领域的研究成果报道较少，尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺。
因此，本文在此予以简介之。
二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介。
聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品。
聚酯类：包括酯化和聚合两个过程。
聚醚类：只有聚合一个过程。
(一)、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺。
1、合成工艺简图冷凝器去离子水↓↓聚乙二醇过硫酸铵↓→→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成甲基丙烯酸→→→→→→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品↑↑↑↑去离子水氢氧化钠2、反应过程如下：（1）、酯化反应（制备大单体）：计量聚乙二醇1200料3960kg，将其在水浴中溶化，加入反应釜内，同时加入甲基丙烯酸1140kg，以及小料1份（对苯二酚：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg），升温至90℃，加入浓硫酸69.3kg，继续升温至120℃，保持4.5小时，后充氮气2小时，（6㎡／时，每30分钟充1瓶，共4瓶），反应完成，得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Northwest A & F University 16
聚羧酸系减水剂的 “吸附－分散”机理
水泥粒子 +
聚羧酸减水剂的结构与性能关 系
• 羧基与二价金属离子螯合，具有缓凝作 用；对铁、铝离子的亲和力大，水泥很 容易吸附聚羧酸系的高分子；
• 磺酸基水溶性高分子加大了离子强度
• 阳离子氨基避免过多吸附，降低吸附量， 增加适应性
• 非离子基团起到亲水和憎水基团之间的 平衡作用，加大了高分子的表面活性
2020/2/6
3、增强效果显著，3d混凝土抗压强度提高
50～110％，28d抗压强度提高40～80％，
90d抗压强度提高30～60％。用于配制高
标号混凝土时，混凝土粘聚性好且易于搅
拌；
2020/2/6
Northwest A & F University
7
4、含气量适中，低收缩，可明显降低混凝土 收缩，抗冻融能力和抗碳化能力明显优于 普通混凝土；显著提高混凝土体积稳定性 和长期耐久性；
28d抗压强度比在 115%左右。
增加混凝土的收缩， 收缩率比约为120%。
增加混凝土的含气量 2~4%。
10~25%
25~35%
0.50~1.0%
0.20~0.40%
减水率高、不引气、 不缓凝，增强效果好， 但混凝土坍落度的损 失大，超掺对混凝土 性能影响不大。
掺量低、减水率高、 流动性保持好，水泥 适应性好，有害成分 含量低、硬化混凝土 性能好，适宜配制高 性能混凝土。
2020/2/6
Northwest A & F University
5
• 聚羧酸系高性能减水剂：产品绿色环保， 甲醛含量低于1ppm，为环境友好型产品； 低掺量、高减水率，高保塑，高增强，适
应性好，有利于混凝土施工，含气量适中，
低收缩、低碱含量使混凝土耐久；原料来 源石油产品。
• 萘系产品甲醛含量高于400ppm,世界卫生 组织（欧洲）规定100ug/m3.hr，欧洲禁用；
4
• 粉剂萘系减水剂市场售价5500～6000元与 国产固含量20％聚羧酸系减水剂价格相当， 但掺聚羧酸系减水剂混凝土高性能化，显 著降低混凝土实际成本。
• 10％聚羧酸系减水剂的一般售价2600～ 2800元，掺量1.5～2.5％，掺量价格与目 前35～40％萘系泵送剂2500～2800元相当， 但混凝土强度高，性价比远远高于萘系减 水剂，还可以大量掺入粉煤灰，降低成本。
聚羧酸系减水剂
绪论
• 产品简介 根据其主链结构的不同可以将聚羧酸系高效 减水剂产品分为两大类：一类以丙烯酸或甲 基丙烯酸为主链,接枝不同侧链长度的聚醚。 另一类是以马来酸酐为主链接枝不同侧链长 度的聚醚。以此为基础，衍生了一系列不同 特性的高性能减水剂产品。
2020/2/6
Northwest A & F University
2020/2/6
Northwest A & F University
3
三种减水剂的比较
性能 代表产品 减水率 掺量
性能特点
混凝土强度
混凝土体积稳定性
混凝土含 气量
2020/2/6
普通减水剂 木钙、木钠、木镁等
高效减水剂 蓁系、三聚氰胺等
高性能减水剂 聚羧酸系
5~10% 0.20~0.30%
减水率低，有一定的 缓凝和引气作用，超 掺会严重影响混凝土 性能。
28d抗压强度比在 120~135%。
28d抗压强度比在 140~200%。
增加混凝土的收缩， 收缩率比值为 120~135%，三聚氰 胺略小。
大大减小混凝土的收 缩，28d收缩率比约为 95~110%。
增加混凝土含气量 1~2%。
一般会增加混凝土的 含 气量，但可用消泡 剂调整。
Northwest A & F University
减水率不够高，混凝土坍落度损失快，原 料紧缺。
• 聚羧酸系减水剂是替代萘系减水剂的发展
方向
2020/2/6
Northwest A & F University
6
掺聚羧酸系减水剂高性能混 凝土的特点：
1、混凝土和易性优良，不离析、不泌水， 混凝土外观颜色均一。容易实现自流平自 密实的混凝土。
2、坍落度经时损失小，预拌混凝土坍落度 损失率1h小于5%，2h小于10%；
2020/2/6
Northwest A & F University
9
减水剂分子吸附分散作用机理
2020/2/6
Northwest A & F University 10
减水剂的吸附分散机理
2020/2/6
木钙
－
－ 萘系
－
－ 三聚氰胺 系
氨 基磺酸系
－
（ 多支 链型）
传统减水剂 新型减水剂
－
－－
3,non-polar side chain
Northwest A & F University 14
官能团结构变化
• 侧链种类（聚氧化乙烯基、嵌段聚醚 基、长短、与主链连接接点）
• 侧链末端结构（连接点、弱憎水基团、 亲水基胺基
2020/2/6
Northwest A & F University 15
5、大量使用矿物掺合料，降低水泥早期水化 热，有利于大体积混凝土和夏季施工；
6、混凝土环保节能，大大降低混凝土碱含量， 可有效地防止混凝土碱骨料反应，成就绿 色化高性能混凝土。
2020/2/6
Northwest A & F University
8
减水剂的作用机理
• 1 分散作用 • 2 润滑作用 • 3空间位阻作用 • 4接枝共聚支键链的缓释作用
2
绪论
• 在聚羧酸外加剂出现之前，有木质素磺酸盐类 外加剂，萘系磺酸盐甲醛缩合物，三聚氰胺甲 醛缩聚物，丙酮磺酸盐甲醛缩合物，氨基磺酸 盐甲醛缩合物等。20世纪80年代初日本率先成 功研制了聚羧酸系减水剂。新一代聚羧酸系高 效减水剂克服了传统减水剂一些弊端，具有掺 量低、保坍性能好、混凝土收缩率低、分子结 构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程 中不使用甲醛等突出优点。
聚羧酸系 （梳形）
－
Northwest A & F University 11
加减水剂前
减 水 剂 分 散 水 泥 的 机 理
絮凝
加减水剂后 分散
没加减水剂的水泥浆 加减水剂后的水泥浆
高性能聚羧酸系减水剂的分子结构模型
2
1 3
2020/2/6
1,linear backbone 2,polar side chain