聚羧酸系减水剂的发展与应用

对新拌混凝土性能的影响
1）对工作度的影响
掺量-流动性关系：与萘系差异较大，而与氨 基磺酸盐系较接近——掺量接近饱和点时控制比较 困难。
低水胶比-塑性粘度关系：与普通混凝土没有 明显差异。
适宜掺量-触变性关系：较为明显（倒源自文库落度
试验检测工作度损失）。
2）对凝结时间的影响
有一定缓凝作用，掺量大时更为明显。
聚羧酸脂系高效减水剂的作用机理(缓释、空间位阻）
最新进展 – 预制混凝土
分别掺加传统和优化PCE分子的水泥的水化
三、聚羧酸减水剂对混凝土性能的影响
▪ 对新拌混凝土性能的影响 1）对工作度的影响 2）对凝结时间的影响 3）对含气量的影响
▪ 对硬化混凝土性能的影响 1）对强度发展的影响 2）对水化放热的影响
聚羧酸盐分子
预拌混凝土
用于预拌混凝土的坍落度 保持分子
预制混凝土
用于预制混凝土的高早强分子
- 高密度支链 - M A A :M PE G 酯 比 为 1,5:1 - 卷曲分子 - 低初始吸附量 - 掺量较高
- 低密度支链 - M A A :M P E G 酯 比 为 3-5:1 - 伸展分子 - 高初始吸附量 - 掺量低
引言
▪ 今天，高效减水剂已成为配制泵送混凝土、 高强混凝土、自密实混凝土、活性粉末混凝 土等许多特种混凝土不可或缺的外加剂，也 正因为如此，它自身也就必须不断地向前发 展，以满足更高、更广泛的需求。聚羧酸系 减水剂——第三代高效减水剂——正是在这 样一个背景下出现和发展起来的。
二、聚羧酸系减水剂的发展及其特性
▪ 与萘系等高效减水剂不同，聚羧酸系减 水剂至今已发展成为可用四大类原材料 合成，以高度自动化装置控制生产出品 质稳定，为满足不同需要差异可以很大 的高效减水剂产品。这几类不同原料生 产出来的产品具备的共同点，是有着相 近的梳型结构、羧酸基团，以及在使用 中均显示掺量小、减水率高、与水泥的 相容性较好等共性。
3）对含气量的影响
拌合物含气量稍增大，但不满足改善抗冻性 要求，仍需要复合引气剂。
对硬化混凝土性能的影响
1）对强度发展的影响
混凝土早期强度比掺萘系减水剂稍快； 混凝土后期强度比掺萘系减水剂要高。
2）对水化放热的影响
2）聚羧酸减水剂对胶凝材料水化热的影响
从上图可以看出：聚羧酸减水剂对早龄期胶凝材料水化热有明显减小趋势。
引言
▪ 多年来混凝土技术只有少数几次 重要的突破。40年代开发的引气 作用是其中之一，它改变了北美 混凝土技术的面貌；高效减水剂 是另一次重大突破，它在今后许 多年里将对混凝土的生产与应用 带来巨大的影响。 V. M. Malhotra
引言
▪ 但是，高效减水剂的发展并非一帆风顺， 它的应用首先遇到的一大障碍，就是掺有 高效减水剂的拌合物工作度损失过快，这 在一定程度上制约了它的推广。
聚羧酸盐超塑化剂
.
20 nm 7 nm
Rh ≈ 15 nm
水中的聚羧酸盐 . ..
聚羧酸盐 – 第一代
甲基丙烯酸 – 甲基丙烯酸甲酯型聚羧酸盐
Nippon Shokubai/NMB 1986 (日本触媒)
聚羧酸盐 – 第二代
烯丙醚型聚羧酸盐
Nippon Oil & Fats (日本油脂)
聚羧酸盐 – 第三代
况且，即使是单掺高效减水剂，在 降低拌合物的用水量同时，也会增大泌 水、沉降现象。
后张预应力孔道灌浆：泌水孔隙
早期的灌浆外加剂通常用减水剂来减少需水 量，同时保持其较好的“流动性”，我发现大多 数减水剂实际上是增大泌水的。
一、引言
Morris Schupack., PT Grouting: Bleeding Water Voids. CI. Aug,2004.
酰胺/酰亚胺型聚羧酸盐
W. R. Grace, USA (格雷斯，美国)
最新进展 – 两性PCE
优点：
• w/c = 0.15时具有塑化性能 • Sarratokan作用
聚羧酸系减水剂的特性
与以往其他高效减水剂相比，聚羧酸系减水剂更 重要的特点，是它可以往主链上添加具备不同作用的 基团，因此集不同功能于一种产品。例如除大幅度减 小用水量外，还可以引气、调凝等；也可以根据不同 用途需要，例如用于预拌混凝土时，就强化保持工作 度性能良好的基团，以满足长距离运输的需要；用于 预制混凝土时，则增加可以使拌合物发挥高早期强度 的基团，以满足不用蒸汽养护也无需延长生产周期的 需要等。
引言
▪ 只是在开发出一系列技术措施， 尤其是与缓凝剂（或缓凝减水剂） 复合使用以后，才算跨越了这一 拦路虎，从美国人称其为第二代 高效减水剂就可以看出前进这一 步的重要性。
引言
但是，任何事情都是有得必有失。 加缓凝剂改善了掺有高效减水剂拌合物 的工作度损失，却带来加剧拌合物浇注 过程和浇注后的泌水、沉降现象。
3）聚羧酸减水剂对混凝土收缩的影响
几个水工混凝土的试验数据表明：掺萘系减 水剂混凝土的收缩一般要增大20％，接近外加剂 标准的上限；而掺聚羧酸减水剂混凝土要比对照 组的收缩稍有减小；其中，聚醚类的聚羧酸减水 剂具有与减缩剂相似的基团，它可以明显减小收 缩的作用已受到越来越多的关注。*
*注：按现行试验方法所检测的干缩值，实际上包含了部分混凝土的自 身收缩，所以在这里称“对收缩的影响”，但是其中不包含对温度变 形的影响。
一、引言
历是高 程二效 中十减 一世水 个纪剂 重混的 要凝开 的土发 里技与 程术应 碑进用 。展，
V. M. Malhotra
20世纪混凝土技术的进展
三个里程碑：
水灰比定则（20年代），为配合比设计奠 基；
引气剂应用（40年代），使混凝土抵抗冻 融能力大大提高；
高效减水剂（60年代），使水泥分散，水 灰比得以降低，提高强度和耐久性。
四、聚羧酸系减水剂的应用
1. 聚羧酸减水剂是成系列产品
萘系、密胺系高效减水剂生产时原料单一， 因此产品性能相近，而聚羧酸系减水剂的原料和 产品性能可以在很大范围里变化。所以，在选用 产品时，不能像萘系或密胺系减水剂那样，以为 一个厂家的产品使用效果就一定，而需要具体到 该厂家哪个型号的产品；即使原料相同，厂家还 可以通过主链和支链的比例，形成减水率较大或 保塑性较好的不同型号，使用时根据需要掺对。 理论上，还可以“定制”满足特定性能需要、匹 配良好的聚羧酸减水剂产品。