绿色低碳早强型聚羧酸系减水剂：预制构件好帮手

  图为山东中岩建材科技有限公司生产基地

  中岩科技在研究分子结构与性能的关系基础上，对早强型PCE进行分子结构设计并制备。他们采用已经本土化的、具有较高分子量的大单体，并引入酰胺基团，通过配方和工艺的优化，控制产物的结构和分子量，成功研制出绿色低碳早强型聚羧酸系减水剂。

  聚羧酸系减水剂（PCE）由于其掺量低、减水率高、适应性广及混凝土耐久性优异等特点，在很大程度上提高了混凝土性能，但在预制混凝土构件生产中，由于传统PCE的应用会延长水泥水化，其产生的缓凝作用使得预制构件生产周期加长、养护能耗提高、生产效率降低。因此，可提高混凝土早期强度的早强型PCE应运而生，其开发及应用将会提高模板周转速率，进而提高生产效率，实现尽早起吊运输和安装，具有非常广阔的应用前景并将产生巨大的经济效益。

  早强型PCE国内外研究现状

  长期以来我国建筑工程的建造周期长、劳动生产率低，且在建筑节能与环保方面远远落后于发达国家。近年来，随着住宅产业化进程的加快和基础设施建设工程的增多，预制混凝土制品的用量呈现不断增长的趋势。大规模预制构件装配式建设的实行，实现了住宅的高质量、零缺陷、减少浪费、快速度、高效益，同时能最好地实现可持续发展并减少建筑扬尘对空气污染的影响。欧美国家预拌混凝土和预制混凝土的比例各占50%左右，而我国预制混凝土只占混凝土总量的10%，发展空间巨大。

  近几年，日本触媒公司、瑞士西卡公司、德国巴斯夫公司、德固赛公司、意大利马贝公司及美国格雷斯公司纷纷推出了具有早强作用的PCE产品，并已用于预制混凝土构件生产和要求早强的混凝土配制，如Rheobuild 3000FC、ViscoCrete、ADVA??152等。在意大利和西班牙，具有特殊功能基团的两性型PCE已被大量使用，在获得较好坍落度保持性的同时提高了早期强度。2007年西卡公司发明了一种聚合物分子结构中含有阴离子羧基、非离子聚氧乙烯基和阳离子酰胺多胺基团的两性聚羧酸系共聚物，能够降低混凝土的粘度，早强效果好，并且坍落度保持能力优异。但国外用于制备早强型PCE的原料鉴于知识产权的原因在国内不易获得，且制备工艺较为复杂，工业化转化的成本高昂，不利于推广。

  目前，我国应用于预制构件混凝土的减水剂以萘系和三聚氰胺系减水剂为主，其中萘系减水剂多为低浓产品。但是，萘系减水剂的混凝土流动性较差，坍落度损失较快，容易泌水，而且成型的混凝土构件外观色泽发暗，缺乏光亮感；三聚氰胺系减水剂虽然早强效果显著，但与水泥品种适应性不是太好，而且混凝土坍落度损失较快，另外也存在反应条件要求严格、质量难以控制等缺点。采用PCE产品配制预制构件时，大多采用常规的PCE母液与无机或有机早强组分进行复合。但使用效果不够理想，且存在辅助组分的掺量高、物理相容性差、PCE使用和运输成本增加等问题。因此，通过分子结构设计，采用化学合成的方法制备早强型PCE母液，是提高产品性能的有效途径。而国内在此方面的技术力量较为薄弱，产品的应用性能和稳定性与国际领先水平存在较大差距。因此工程应用中多采用国外的早强型PCE，产品售价较高。

  中岩科技早强型PCE的优势和研制意义

  以往研究表明，酰胺基团在水泥体系中能够通过其中的氢键吸附大量的水，形成吸附水化膜，有效防止水泥颗粒凝聚，且能够在C3A-CaSO4-H2O体系中促进C3A的水化，从而提高早期强度。此外，PCE的侧链越长，对C3A和C3S的水化抑制作用越小，则混凝土早期强度越高。

  中岩科技在研究分子结构与性能的关系基础上，对早强型PCE进行分子结构设计并制备。采用已经本土化的、具有较高分子量的大单体，并引入酰胺基团，通过配方和工艺的优化，控制产物的结构和分子量，研制出一种绿色低碳早强型聚羧酸系减水剂。所得具有较长的侧链和较短的主链，可使水泥水化的诱导期缩短，改变了早期水泥水化产物的结构形态和稳定性，加速水泥砂浆的凝结硬化。由于采用氧化—还原引发体系，降低了分解自由基的活化能，实现了常温条件下的生产，符合节能减排的设计新理念。

  经实验验证，本品的减水率可达25%以上，与减水型PCE产品相比，凝结时间可缩短0.5~1小时，1天抗压强度比可达到基准混凝土的220%以上，且后期强度无倒缩，混凝土的抗氯离子渗透和抗冻性能也可得到明显改善，综合性能可与国外同类优质产品相媲美。由于采用国产原料，且制备工艺简单，产品的性价比具有较大优势。

  中岩科技研制的绿色低碳早强型PCE，不仅在减水剂的制备过程中免去了加热环节，降低生产能耗，且在预制构件配制中可缩短生产周期，降低养护能耗，真正在各个环节实现了节能减排式生产。早强型PCE的推广应用，对提高我国预制构件制品占比起到重要的推动作用，同时促进我国住宅产业化进程的加快，应用前景十分广阔。