摘要：聚羧酸減水劑是直接用有機(jī)化工原料通過接枝共聚反應(yīng)合成的高分子表面活性劑。它不僅具有磺化萘等傳統(tǒng)減水劑吸附在水泥顆粒表面使其表面帶電而互斥作用，更具備支鏈的位阻作用，從而對水泥分散的作用更強(qiáng)，作用時間更持久。

    上海建科院在國內(nèi)率先研究成功LEX—9型聚羧酸減水劑，性能達(dá)到國際著名產(chǎn)品的水平并且已投入大量生產(chǎn)，用于上?！按艖腋　避壍懒旱戎卮蠊こ?。

Abstract: Polycarboxylic acid superplastic agent is a kind of macromolecule superficial agent. It is made from organic chemical material through grafted copolymerization chemical reaction. It can not only be absorbed on the surface of cement granule such as sulphonated naphthalene superplastic agent, but also produce the steric hindrance effect of branch chain. then, the diffusion effect to cement would be more evident and lasting.

It is shanghai research institute of building sciences developed the Polycarboxylic acid superplastic agent successfully in China firstly. The performance of the production is comparable as to the famous production internationally. Nowadays, the new superplastic agent has been produced in batches and used in the main project such as shanghai magnetism traffic track beams.

一、聚羧酸減水劑的工作原理

    傳統(tǒng)減水劑（木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸縮合物、磺化三聚氰胺等）的分子均為線狀結(jié)構(gòu)，一旦分子吸附在水泥顆粒表面，分子磺酸鹽基團(tuán)使水泥顆粒表面帶電，形成電場，由于帶電顆?；コ?，使顆粒在介質(zhì)（水）中分散，從而達(dá)到減水作用。由于水泥遇水后，水中Ca⁺⁺和OH^-濃度迅速增加，表現(xiàn)為流動性減弱和損失。

    聚羧酸（鹽）減水劑的分子是通過“分子設(shè)計”人為形成的“梳狀”或“樹枝狀”結(jié)構(gòu)，及在分子主鏈上接有許多個有一定長度和剛度的支鏈（側(cè)鏈）。在主鏈上也有能使水泥顆粒帶電的磺酸鹽或其它基團(tuán)，可以起到傳統(tǒng)減水劑的作用，更重要的是一旦主鏈吸附在水泥顆粒表面后，支鏈與其它顆粒表面的支鏈形成立體交叉，阻礙了顆粒相互接近，從而達(dá)到分散（即減水）作用。這種空間位阻作用不以時間延長而弱化，因此，聚羧酸減水劑的分散作用更為持久。

    聚羧酸減水劑由人工設(shè)計的分子結(jié)構(gòu)，它的有效成分比例高，分子量范圍集中，因此，聚羧酸減水劑相比其他減水劑不僅減水率高，坍落度保持就，而且摻量更小。

    由于聚羧酸減水劑具有很高的技術(shù)優(yōu)勢，成為正在全世界范圍內(nèi)發(fā)展的新一代減水劑的代表性品種。日本在商品砼中，聚羧酸減水劑已經(jīng)取代了萘系減水劑的地位。

二、合成路線

1、    原材料選擇

    LEX-9系列聚羧酸減水劑是根據(jù)上述機(jī)理進(jìn)行分子設(shè)計而成。在眾多的主鏈選擇中，選擇了以烯脂類酸為原料的合成物，這種材料來源廣泛，價格較低，聚合可控性好，與水泥吸附能力強(qiáng)。

    在眾多的側(cè)鏈選擇中，選擇了含有醚鍵的合成物，因為在水中，醚的氧原子與水分子形成強(qiáng)有力的氫鍵，能組成一個穩(wěn)定的親水性立體保護(hù)層，確保水泥分散的穩(wěn)定性、持久性。

2、    合成過程

聚羧酸減水劑的合成過程包括：接枝—共聚—調(diào)整三部分：

①烯酯酸+環(huán)氧基醚             單體

②單體⁺                聚合物

③聚合物經(jīng)調(diào)整（濃度、PH、引氣性等）           LEX—9減水劑。

三、LEX-9的性能

1、表觀和勻質(zhì)性

LEX—9聚合物外觀為淺褐色有油質(zhì)感的水溶液。

密度：1.06—1.09

PH：9.0±1.0

固體含量：≥20%

Cl^-:≤0.05%

總堿含量：≤0.2%

2、LEX—9在混凝土中摻量

    LEX—9是以聚羧酸鹽為主要成分的水溶液，正常摻量為0.5-1.2%。按固體含量計，LEX—9的摻量比木質(zhì)素磺酸鈣更少,相當(dāng)萘系摻量的1/5左右。日本SP-8N等產(chǎn)品摻量與之相仿。表—1是按照J(rèn)C473-2001泵送劑標(biāo)準(zhǔn)建議配比作的摻量試驗，表中數(shù)據(jù)為二次試驗的平均值。

表—1摻量試驗

    當(dāng)LEX-9H摻量僅為0.3%時，就具有12%的減水率和23%的強(qiáng)度增長，超過目前市場上普通型泵送劑（一等品）的效果，摻量為0.5%時性能已超過一般萘系和嘧胺類高效減水劑的水平。當(dāng)摻量小于0.7%時，坍落度保持能力有所降低，但仍強(qiáng)于木鈣和萘系減水劑。

3、減水率

   總所周知，減水劑在不同配合比和不同坍落度的混凝土中減水率不盡一致，以下，采用不同的標(biāo)準(zhǔn)方法來判別LEX—9的減水率。表—2—表—4是LEX—9在常用經(jīng)濟(jì)摻量下的減水率，并與日本同類產(chǎn)品SP-8N和HP-11比較。

表—2.  按GB8076—1997方法測定的減水率

表—3.按日本JISA6204-1995方法比測定的減水率

    從以上數(shù)據(jù)可以看出，甲以上三種標(biāo)準(zhǔn)方法和建議配比，LEX—9在常用經(jīng)濟(jì)摻量下的減水劑平均超過25%，稍高于同摻量的SP—8N和HP—11。

    用LEX—9來配制高流動性自密實混凝土的時候，摻有LEX—9的混凝土有明顯的“自流”趨勢，物料的擴(kuò)展度很大，減水率顯得更高，甚至超過35%。

表—4.在高流動性混凝土中的減水率

4、坍落度損失

    坍落度損失少是聚羧酸鹽類高性能減水劑最重要的特征。

    按照J(rèn)C473-2001和JISA6204-1995建議的混凝土配合比，在20℃左右室溫條件下的坍落度損失試驗，結(jié)果見表—5。

表—5. 常溫條件下坍落度損失

    以上數(shù)據(jù)表明了LEX-9具有明顯的坍落度保持作用，完全符合泵送劑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的坍落度保留值（一等品）30分鐘150mm和60分鐘120mm的規(guī)定以及日本“高性能AE減水劑”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1小時損失不大于60mm的規(guī)定。同時，也可以看出，摻量增加，有利于流動度的保持。

四、應(yīng)用簡介

    LEX-9系列減水劑于2001年7月投入工業(yè)化生產(chǎn)，至2002年11月累計生產(chǎn)銷售1500噸，并形成若干有針對性用途的系例型號。

   上?！按艖腋　避壍懒喉胖袘?yīng)用LEX-9H后，同時滿足了高強(qiáng)、早強(qiáng)、低收縮、低徐變等要求。眾多的工程應(yīng)用結(jié)果表明，C35以上的砼中采用LEX-9系列減水劑可以節(jié)省水泥，成本低于采用傳統(tǒng)減水劑。

五、結(jié)論

   1、LEX-9是一種以有機(jī)化工材料為原料，通過接枝共聚而成的聚羧酸鹽類表面活性劑，經(jīng)適當(dāng)調(diào)配形成的高性能減水劑。

   2、LEX-9減水劑的各項性能指標(biāo)均優(yōu)于國家和行業(yè)有關(guān)高效減水劑和泵送劑標(biāo)準(zhǔn)（一等品）的指標(biāo)值。其主要性能達(dá)到和超過日本同類產(chǎn)品的水平。

   3、LEX-9具有很高的減水劑效果，實測最高減水率超過35%，能大幅度降低混凝土的水灰比，從而提高混凝土的強(qiáng)度和其它性能，特別能改善混凝土的可易性、耐久性和收縮變形。是配制高性能混凝土和高強(qiáng)、超高強(qiáng)混凝土的優(yōu)選材料。

   4、LEX-9能在水泥顆粒表面形成穩(wěn)定的立體隔離層，使混凝土流動性持久保持，尤其在摻量為1.0%以上時，2小時內(nèi)幾乎無坍落度損失。從本質(zhì)上能解決了困撓預(yù)拌混凝土的坍落度損失問題。LEX-9對各種水泥適應(yīng)性好，安全摻量范圍大，能廣泛應(yīng)用于商品混凝土。

   5、LEX-9系列減水劑投產(chǎn)1年多來，已累計生產(chǎn)銷售1500噸以上，用于上?！按艖腋　避壍懒旱戎卮蠊こ?，取得明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。