摘 要：本文通過對比分析各種高效減水劑的勻質(zhì)性、水化熱-電性能、減水性能、環(huán)境負(fù)荷問題以及經(jīng)濟效益，闡述了高效減水劑將向聚羧酸減水劑發(fā)展的必然趨勢。

　　關(guān)鍵詞：高效減水劑；聚羧酸減水劑；萘系減水劑；勻質(zhì)性

　　1 高效減水劑簡介

　　高效減水劑(又名超塑化劑)是一種重要的混凝土外加劑是新型建筑材料支柱產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品之一。高效減水劑不僅能大大提高高強混凝土的力學(xué)性能，而且能提供簡便易行的施工工藝。由于萘系減水劑在近幾十年的發(fā)展中暴露出一些自身難以克服的問題，如用它配制的混凝土坍落度損失影響十分明顯，不可能有更高的減水率，其生產(chǎn)主要原料——萘是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品，來源受鋼鐵工業(yè)的制約，為此，上世紀(jì)八十年代起，國外就開始積極研發(fā)非萘系減水劑，以豐富石油化工產(chǎn)品為原料，以極高的減水率，極小的坍落度損失使萘系減水劑黯然失色，從而開創(chuàng)出聚羧酸系混凝土減水劑技術(shù)和混凝土施工技術(shù)的新局面。

　　聚羧酸系混凝土減水劑是繼木鈣和萘系減水劑之后發(fā)展起來的第三代高性能化學(xué)減水劑，與傳統(tǒng)減水劑相比主要具有以下幾個突出的優(yōu)點:

　　1)      低摻量(0.2～0.5%)而發(fā)揮高的分散性能；

　　2)      保坍性好，60分鐘內(nèi)坍落度基本無損失；

　　3)      在相同流動度下比較時，延緩凝結(jié)時間較少；

　　4)      分子結(jié)構(gòu)自由度大，外加劑制造技術(shù)上可控制的參數(shù)多，高性能化的潛力大；

　　5)      由于在合成中不使用有毒物質(zhì)甲醛，因而對環(huán)境不造成任何污染；

　　6)      與水泥和其它種類的混凝土外加劑相容性好；

　　7)      當(dāng)使用聚羧酸類減水劑時，可用更多的礦渣或粉煤灰取代水泥，從而降低成本。

　　2 高效、高性能減水劑在混凝土技術(shù)發(fā)展中的重要作用

　　高效、高性能混凝土減水劑的特點是摻量少、作用大，已成為混凝土配比中不可缺少的第五組分，其產(chǎn)品的優(yōu)劣，能影響到我國每年數(shù)千億元基礎(chǔ)設(shè)施混凝土工程質(zhì)量的好壞、耐久性和使用壽命，影響到國家經(jīng)濟建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益。高效、高性能混凝土減水劑的重要作用主要體現(xiàn)在兩點：

　　2.1 改善了混凝土性能，促進了混凝土施工技術(shù)革命

　　近年來，減水劑應(yīng)用技術(shù)得到了迅速發(fā)展，促進了混凝土施工新技術(shù)的發(fā)展。如：建筑高度420.5米的88層超高層建筑——金茂大廈，施工通過應(yīng)用泵送劑和泵送技術(shù)將混凝土一泵到頂；以百年耐久性設(shè)計為目標(biāo)的舉世矚目的三峽大壩工程；自然條件嚴(yán)酷的青藏鐵路順利施工等都對混凝土性能及配制技術(shù)提出了很高的要求，這些高難技術(shù)得以實現(xiàn)都離不開高性能混凝土減水劑。現(xiàn)在，幾乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土攪拌站均使用各類減水劑。

　　2.2 節(jié)約資源，保護環(huán)境

　　高效、高性能混凝土減水劑在混凝土中的使用，促進了工業(yè)副產(chǎn)品（如磨細(xì)礦渣、粉煤灰及硅灰等）的應(yīng)用，還能減少混凝土中水泥的用量，一般可以節(jié)約水泥10%～15%左右，這就意味著一個工程可以節(jié)約成千上萬噸的水泥，在節(jié)約資源，減少熟料燒成帶來的環(huán)境污染方面有著重要的作用。

　　3 高效減水劑的研究進展

　　3.1 萘系和三聚氰胺系高效減水劑

　　Izumi等通過氧化共聚物等方法，在萘磺酸－甲醛縮合物中，引入羥基（－OH）、羧基（－COOH）、氨基（－NH2）和磺酸基（－SO3H）等親水性基團，制備了防坍落度損失的混凝土外加劑。

　　Nicholson等將用超過濾技術(shù)處理過的木質(zhì)素磺酸鹽與萘系減水劑混合使用，減少了坍落度損失，提高了混凝土的早期抗壓強度。Hamada等用空氣氧化的方法脫去部分磺酸基，并列引入部分羧基得到脫磺酸基木質(zhì)素，再與萘磺酸、甲醛反應(yīng)后，得到減水劑，該減水劑具有坍落度損失小的特點。Mizunuma等萘系減水劑與不飽和羧酸－不飽和羧酸酯共聚物混合使用，來減小混凝土的坍落度損失。Yamato等將三聚氰胺系高效減水劑與不飽和羧酸聚合物混合使用，在低水灰比條件下，混凝土中摻量為1.5%時，坍落度一小時內(nèi)幾乎無損失，改善了和易性，可用于制備超高壓注射用混凝土。

　　3.2 氨基磺酸系高效減水劑的研究進展

　　基磺酸系減水劑通常由對氨基苯磺酸、苯酚與甲醛縮合而制得，化學(xué)結(jié)構(gòu)中有磺酸基團的靜電排斥作用、羥基的潤濕效果發(fā)揮減水和分散作用，坍損比在萘系或三聚氰胺系減水劑要小，使用時摻量也少一些。Izumi等制備了用苯胺、萘胺、脲等的磺酸鹽封端的甲醛－酚磺酸－脲的縮合物，作為減水劑使用時，具有高的減水性，低坍損，可用于制備高強混凝土。在該縮合物中引入聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷或聚環(huán)氧乙烷－環(huán)氧丙烷嵌段接枝鏈，可以減少坍損，提高減水率。Maehama等將甲醛、三聚氰胺、苯酚、尿素、氨基苯磺酸、烷氧基聚氧化乙烯－氧化丙稀和亞硫酸氫鈉反應(yīng)，所得產(chǎn)物以0.35%的摻量時，水灰比為0.33時，制備混凝土坍落度損失小。

　　3.3 聚羧酸系混凝土減水劑研究現(xiàn)狀

　　聚羧酸系高性能混凝土減水劑是20世紀(jì)80年代中期由日本首先開發(fā)應(yīng)用的新型混凝土減水劑。它主要是通過不飽和單體在引發(fā)劑作用下共聚，將帶活性基團的側(cè)鏈接枝到聚合物的主鏈上，使其同時具有高效、控制坍落度損失和抗收縮、不影響水泥的凝結(jié)硬化等作用。聚羧酸系高性能減水劑是完全不同于萘磺酸鹽甲醛縮合物NSF和三聚氰銨磺酸鹽甲醛縮合物MSF減水劑，即使在低摻量時也能使混凝土具有高流動性，并且在低水灰比時也具有低粘度和坍落度保持性能。它與不同水泥有相對更好的相容性，是高強高流動性混凝土所不可缺少的材料。由此可見，聚羧酸系高性能混凝土減水劑具有十分重要的應(yīng)用價值。

　　表1 日本高性能減水劑制品數(shù)的推移

　　聚羧酸系高性能混凝土減水劑1985年在日本研發(fā)成功后，90年代中期已?