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            聚羧酸減水劑的發展形勢

            時間:2017-05-15

                                                          一、背景

            減水劑,顧名思義,是一種在能減少拌合用水量同時維持混凝土坍落度不變的混凝土外加劑。世界上最早使用的減水劑是木質素磺酸鈉,20世紀30年代初期,由紙漿廢液中提取而來,但減水率較低。

            隨后,日本的服部健一博士首先將萘磺酸甲醛縮合物用作混凝土分散劑,而后出現三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物以及其他磺酸鹽和甲醛縮合物的混凝土減水劑。它們較第一代減水劑減水率大大提高,但保坍效果差,產品工藝不穩定。

            80年代初,同樣是由日本開發出了最新一代的減水劑——聚羧酸類減水劑。相較前兩代的減水劑,聚羧酸類的減水劑摻量低、減水率高,坍落度經時損失小,增強效果顯著。同時還有綠色環保,產品穩定性好等諸多優點,是目前世界上最前沿、科技含量最高、應用前景最好、綜合性能最優的一種混凝土減水劑。

            二、聚

                                     二、聚羧酸減水劑酸減水劑

            1、作用機理

            從分子結構上來看,聚羧酸系減水劑呈梳型,主鏈上帶有多個活性基團,極性較強,側鏈帶有親水性的聚醚鏈段,其中具有親水性的聚醚鏈段較長,數量較多與此相反具有疏水性的分子鏈段較短,數量較少。聚合物側鏈上的聚乙氧基鏈節結構(又被稱為接枝鏈)對減水率以及坍落度有顯著的作用,能從很大程度上抑制坍落度損失。

            作為最常見的聚羧酸減水劑的大單體,HPEG2400的分子結構式如下:

            CH2=CH(CH3) (OCH2CH2)n OH

            它是由烯丙醇為起始劑,在堿催化的條件下,和環氧乙烷開環加成得到,所以又叫做烯丙醇聚氧乙烯醚。和我們常見的,用在清洗等領域的用到的表面活性劑,脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、MOA等具有一樣的結構特點,所以也可以稱為一種表面活性劑。之后,用它作為起始劑,與丙烯酸和馬來酸酐等不飽和酸進行反應,得到聚羧酸系減水劑。

            它的作用機理也和表面活性劑有諸多相似之處:通過表面活性作用、絡合作用、靜電排斥力和立體排斥力等來阻礙或破壞水泥顆粒的絮凝結構。聚羧酸減水劑的分散穩定作用主要是空間位阻和靜電斥力相互作用的結果。其中,靜電斥力提供初始分散性,空間位阻提供流動保持性。

            HPEG2400的基礎上,又開發出了新型減水劑大單體TPEG2400:

            在合成過程中引入環氧丙烷鏈段,分子由聚氧乙烯結構變為聚醚結構。由于環氧丙烷鏈段中帶入的大量支鏈結構,使得由TPEG生產的聚羧酸減水劑較HPEG在減水率和保坍方面都有一定的優勢。

            2

            2、各類減水劑性能對比

            木質素系

            萘系

            三聚氰胺系

            聚羧酸系

            減水率

            低<15%

            中<25%

            高<30% 

            高55%

            適應性

            較好

            其它優點

            成本低保水性

            工藝成熟

            低堿

            低堿

            其它缺點

            引氣大緩凝強

            污染

            污染

            合成工藝復雜

            流動度

            保持性

            強度

            性價比

            3

            3、聚羧酸減水劑性能特點

            1、固含量38-40%,PH6-7,摻量低、減水率高,減水率30%以上;

            2、坍落度輕時損失小,預拌混凝土坍落度損失率1h小于5%,2h小于10%;

            3、增強效果顯著,砼3d抗壓強度提高50~110%,28d抗壓強度提高40~80%,90d抗壓強度提高30~60%;

            4、混凝土和易性優良,無離析、泌水現象,混凝土外觀顏色均一。用于配制高標號混凝土時,混凝土粘聚性好且易于攪拌;

            5、含氣量適中,對混凝土彈性模量無不利影響,抗凍耐久性好;

            6、能降低水泥早期水化熱,有利于大體積混凝土和夏季施工;

            7、適應性優良,水泥、摻合料相容性好,溫度適應性好,與不同品種水泥和摻合料具有很好的相容性;

            8、低收縮,可明顯降低混凝土收縮,抗凍融能力和抗碳化能力明顯優于普通混凝土;顯著提高混凝土體積穩定性和長期耐久性;

            9、堿含量極低,堿含量≤0.2%,可有效地防止堿骨料反應的發生;

            10、產品穩定性好,長期儲存無分層、沉淀現象發生,低溫時無結晶析出;

            11、產品綠色環保,不含甲醛,為環境友好型產品;

            12、經濟效益好,工程綜合造價低于使用其它類型產品,同強度條件下可節省水泥15-25%。

             

            三、市場展望

            從目前市場情況來看,我國每年對聚羧酸類減水劑的需求量在400萬噸~500萬噸之間。同時,隨著高鐵、地鐵等國家政府大型項目的不斷投入,需求量在穩定上升。作為合成減水劑的關鍵原料,減水劑大單體的需求量每年在60萬噸左右。市場需求量大,合成工藝簡單,適合大規模生產,成本低廉,綠色環保等一系列有利條件都使得聚羧酸類減水劑在飛速發展。