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抗泥型聚羧酸减水剂的研究进展
发布时间:2019.11.26 新闻来源: 浏览次数:

随着现代混凝土技术的发展,不同种类的混凝土外加剂被用来提高混凝土的工作性、可泵性、凝结性能、力学性能、耐久性。目前研究和使用广泛的外加剂是减水剂,其总用量占外加剂总量的80%以上。减水剂的主要功能是在混凝土拌合物在坍落度保持不变的情况下减少拌合过程中的用水量、提高混凝土拌合物的流变性能及增加硬化混凝土的强度。1981 年发明的聚羧酸减水剂(PCE),作为一种新型的梳型减水剂,意味着混凝土技术里程碑式的进步。

通常情况下,聚羧酸系减水剂的结构是聚氧乙烯侧链(PEO)嫁接到带负离子的聚丙烯酸主链上。PEO在水泥颗粒之间提供空间位阻,通过这种独特的结构,PCE比萘系等普通减水剂展现出更优越的分散性能。

根据聚羧酸系高性能减水剂分子结构和分子量的可设计性,通过改变工艺参数,可获得如缓释型、早强型、保坍型等多种功能的减水剂,因此在实际工程中越来越多的取代传统减水剂。虽然PCE拥有很多的优点,在工程中应用越来越广泛,但仍有许多方面需要不断改进完善,其中PCE对泥土具有较强的敏感性,这个问题严重限制了其应用和推广。
随着国内优质砂石资源的减少,越来越多的混凝土工程不得不采用一些含泥量较高的砂石或机制砂,导致泥土(主要是粘土)含量超过规定限值。由于粘土矿物的特殊结构,这些矿物对PCE的应用有十分不利的影响,粒子表面对PCE展现出强烈的吸附性,因此减小了PCE对水泥颗粒的吸附量,降低了PCE的减水率,混凝土的坍落度损失将增大。

粘土在混凝土中会吸收水分并膨胀,使新拌混凝土的需水量增加。当骨料中粘土含量高时,水泥与骨料之间界面过渡区的强度会受到影响,这将导致混凝土抗压强度、抗折强度、体积稳定性等物理力学性能下降。在砂石含泥量高的情况下,单纯提高PCE 的掺量已经无法有效解决混凝土流动性差、损失快等问题。目前关于如何解决骨料中泥含量危害的措施还在探索,国内外的研究主要集中于对 PCE 分子结构进行优化设计、合成新型PCE 和复配小分子牺牲剂等方式。
根据PCE分子结构可以设计的特点,可以在其分子结构中引入不同的官能团、改变侧链的长度及提高侧链空间位阻,从而合成出对不同地区泥土具有抗泥效果的聚羧酸减水剂。

通过查阅一些学者合成的抗泥型减水剂可以看出,多数单体都含有羧基、磷酸基、磺酸基、酰胺基、羟基、酯基或含氮官能团等,通过基团之间的协同作用,达到抗泥效果。其中磷酸基和含氮官能团效果较为突出。本文综述了近年来一些学者在PCE链上引入磷酸基、含氮官能团以及具有空间位阻的大分子,从而提高PCE的抗泥效果的研究进展。

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