聚羧酸系分散剂的新工艺

　　通过对聚羧酸系外加剂分子结构的设计，既可降低混凝土的用水量，又有助于混凝土施工作业。

　　在混凝土行业中，使用化学外加剂提高混凝土性能，已是一项广为接受的应用实践。引气剂、早强剂和减水剂都已成为有价值的添加剂，提供给混凝土生产商。有 时，减水剂特别有助于满足两项具有竞争性的要求，即在混凝土浇筑过程中所需的良好工作性，以及混凝土耐久性和其他各种硬化性能要求所需的低水胶比 （w/cm）。
   
　　减水剂这个产品术语的使用已有很多年了。ASTM C494标准中，把减水剂分成若干类：A类为（普通）减水剂；D类为缓凝型减水剂；E类为早强型减水剂；F类为高效型减水剂；G类为高效缓凝型减水剂。

　　此外，ASTM（美国材料试验学会）在ASTM C1017标准中，还包括了生产流动性混凝土所用的化学外加剂。该标准的重点是，在不降低用水量的状况下，生产高坍落度混凝土拌合物时，如何使用化学外加 剂。在大多数情况下，ASTM C494标准中分类为F型和G型的化学外加剂，被ASTM C1017标准规定用于生产流动性混凝土。这些高效减水剂不仅仅只是起减水作用，它们还会分散水泥颗粒。这种分散作用既可降低用水量，又可产生较高的坍落 度，或者两者兼而有之。因此，这类高效减水剂能提供的应用灵活性更大，产品也更有价值。
 
　　聚羧酸系分散剂
   
　　近十年来，分散剂化学已取得了重大的进展。其中包括在混凝土行业的所有产品领域中，均广泛引进和应用聚羧酸系分散剂。在此之前，大多数分散剂的化学性能只 局限于对分子的改性。但是，聚羧酸系分散剂的应用，已为开发各种新分子结构铺平了道路。聚羧酸系新分子结构不仅会影响混凝土的各种具体性能，而且还可以为 混凝土定制各种性能。这对于混凝土行业无疑是个巨大的技术进步。应用各种开发出的新分子结构，能单独分散波特兰水泥颗粒，而以前所用的分散剂，大多只是其 他工业的副产品而已。
   
　　只有为混凝土的应用专门设计的分子，才能使混凝土产品真正受益。在进行聚羧酸分子结构设计时，应使用户更深入地懂得，为什么它能在混凝土行业的应用中，会 有如此多的可靠性和灵活性。聚羧酸是具有梳状结构的聚合物，其命名本身就意味着其分子结构的特征，即由一个主杆和接枝多个侧链组成的，就像一个梳头的梳 子，其分子结构，使这类分散剂具有极佳的分散效果。此外，还必须让其能吸附在水泥颗粒的表面。聚羧酸分子的主杆起两个功能作用，其一是给结合部位定位，即 吸附在水泥颗粒表面，其二是使分子结构中的侧链位置固定。接枝的侧链起位阻效应，使被分散的水泥颗粒重新凝聚。

　　早期合成分散剂的生产工艺性质，决定了一位化学师掌控分散剂分子结构的能力，是有局限性的。通常，从分子结构设计的角度来看，要获得各种分散剂的分子结构 是颇为复杂的，而且，对其生产工艺的掌控也颇为困难。但是，要取得聚羧酸系分散剂的化学性能，有极其丰富的可能性。化学师可设计出一种具有良好减水效果的 分散剂，同时，又能在较长的时间段内，使混凝土保持很良好的工作性能。

　　但是，只有当我们真正弄请混凝土拌合物中其他材料的性能时，聚羧酸强大灵活的化学性能才对我们有帮助。总之，我们通 常所见到的多种多样的混凝土行为特性，都是可以探根寻源到水泥和骨料中其矿物学的多样性。这就为化学师，从一种既定的材料中发现的最根本的矿物学的角度出 发，来优化一种分散剂的性能，打开了产品设计的大门。这类下一代分散剂的设计依据，就是对聚羧酸的任何一个设计参数，进行精心和智能化控制，或通过定制的 配方进行控制，或两种方法综合运用。可以肯定的是，改变性能的博弈，通常是看其结果，而非过程。 [Page] 
 
　　下一代聚羧酸系分散剂
   
　　最新一代的聚羧酸系外加剂，就是以这种最尖端分子设计和合成为依据的。目前，我们可以根据有些重要的因素，设计出专用于某种使用环境的新型分散剂分子结 构。如前所述，那些被简单定为“减水剂”的聚羧酸系分散剂的理念，当前似乎已过时。聚羧酸系分散剂确实能减水，但是，现已可通过分子结构设计，增加更多有 助于混凝土施工工艺的性能特征。这些另增的优点包括，从前难以达到的坍落度保持度，它会给混凝土生产商和承包商带来很高的材料使用和生产效益。
   
　　新一代聚羧酸系外加剂还能使混凝土获得高早强效果，从而大大提高混凝土承包商和预制混凝土生产商的施工和生产效益。这些新型的聚羧酸分子结构，能为混凝土 提供的许多综合性能特征是前所未有的。举例来说，现已开发出一种聚羧酸分子结构，它既能保持混凝土坍落度长达45-60分钟，又能使混凝土高早强。从前， 要保持较长时间的坍落度，需要一定程度的缓凝，对于要高早强的混凝土拌合物，如果缓凝程度太大，就会对其早期强度产生负面影响。有鉴于此，需对缓凝和强度 发展之间进行权衡，在缓凝和强度发展之间找到平衡点。
   
　　这些高坍落度保持和高早强组合的新性能，给混凝土生产商和承包商提供的价值，远大于从前的分散剂。考虑到混凝土的性能，我们必须进一步采取措施，将实际产生的价值与混凝土行业挂钩，坍落度保持性能特征可提供以下好处：

　　①、消除或减少现场二次搅拌混凝土，使混凝土浇筑作业更协调一致和高效；

　　②、由于工作性始终保持一致，可降低混凝土表面的修补，提高混凝土表面的美观性；

　　③、使混凝土的总体性能更稳定，使混凝土的质量更佳。

　　这些下一代聚羧酸系超塑化剂，已得到深知其性能价值的北美地区用户的广泛应用。它们有助于开发出各种新型混凝土拌合物，给混凝土承包商提供更多的价值，同 时，也提供了生产效益。举例来说，这些具有新型分子结构的聚羧酸系超塑化剂已被用于生产高性能混凝土拌合物，诸如：自密实混凝土（SSC）。

　　这些精心设计的混凝土拌合物，已被广泛应用于各种混凝土施工场合。新型聚羧酸外加剂已成为混凝土拌合物中的一个重要的组分材料。此外，若干大型 预制混凝土生产商，也已开始使用高早强和高坍落度保持的聚羧酸外加剂，使高性能自密实混凝土拌合物的浇筑作业更为方便，使混凝土的生产更为稳定，并进一步 提高了采用混凝土浇筑的构件表面的饰面效果。
 
　　结语
   
　　这类下一代聚羧酸系超塑化剂已超出了仅仅是高效减水剂的认识程度，它们已被公认为是一种性能型外加剂，其无与伦比的设计和合成技术，已能使混凝土生产商找 到了新的生产方式，并创造出性能更佳的混凝土拌合物。目前，混凝土行业已进入到一个以性能型混凝土为特征的完美时代，不容置疑的是这个时代才刚刚开始。