聚羧酸系分散劑的新變化

　　在混凝土行業(yè)中，使用化學(xué)外加劑提高混凝土性能，已是一項(xiàng)廣為接受的應(yīng)用實(shí)踐。引氣劑、早強(qiáng)劑和減水劑都已成為有價(jià)值的添加劑，提供給混凝土生產(chǎn)商。有時(shí)，減水劑特別有助于滿足兩項(xiàng)具有競(jìng)爭(zhēng)性的要求，即在混凝土澆筑過(guò)程中所需的良好工作性，以及混凝土耐久性和其他各種硬化性能要求所需的低水膠比（w/cm）。

　　減水劑這個(gè)產(chǎn)品術(shù)語(yǔ)的使用已有很多年了。ASTM C494標(biāo)準(zhǔn)中，把減水劑分成若干類(lèi)：A類(lèi)為（普通）減水劑；D類(lèi)為緩凝型減水劑；E類(lèi)為早強(qiáng)型減水劑；F類(lèi)為高效型減水劑；G類(lèi)為高效緩凝型減水劑。

　　此外，ASTM（美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)）在ASTM C1017標(biāo)準(zhǔn)中，還包括了生產(chǎn)流動(dòng)性混凝土所用的化學(xué)外加劑。該標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)是，在不降低用水量的狀況下，生產(chǎn)高坍落度混凝土拌合物時(shí)，如何使用化學(xué)外加劑。在大多數(shù)情況下，ASTM C494標(biāo)準(zhǔn)中分類(lèi)為F型和G型的化學(xué)外加劑，被ASTM C1017標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用于生產(chǎn)流動(dòng)性混凝土。這些高效減水劑不僅僅只是起減水作用，它們還會(huì)分散水泥顆粒。這種分散作用既可降低用水量，又可產(chǎn)生較高的坍落度，或者兩者兼而有之。因此，這類(lèi)高效減水劑能提供的應(yīng)用靈活性更大，產(chǎn)品也更有價(jià)值。

　　聚羧酸系分散劑

　　近十年來(lái)，分散劑化學(xué)已取得了重大的進(jìn)展。其中包括在混凝土行業(yè)的所有產(chǎn)品領(lǐng)域中，均廣泛引進(jìn)和應(yīng)用聚羧酸系分散劑。在此之前，大多數(shù)分散劑的化學(xué)性能只局限于對(duì)分子的改性。但是，聚羧酸系分散劑的應(yīng)用，已為開(kāi)發(fā)各種新分子結(jié)構(gòu)鋪平了道路。聚羧酸系新分子結(jié)構(gòu)不僅會(huì)影響混凝土的各種具體性能，而且還可以為混凝土定制各種性能。這對(duì)于混凝土行業(yè)無(wú)疑是個(gè)巨大的技術(shù)進(jìn)步。應(yīng)用各種開(kāi)發(fā)出的新分子結(jié)構(gòu)，能單獨(dú)分散波特蘭水泥顆粒，而以前所用的分散劑，大多只是其他工業(yè)的副產(chǎn)品而已。

　　只有為混凝土的應(yīng)用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的分子，才能使混凝土產(chǎn)品真正受益。在進(jìn)行聚羧酸分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使用戶更深入地懂得，為什么它能在混凝土行業(yè)的應(yīng)用中，會(huì)有如此多的可靠性和靈活性。聚羧酸是具有梳狀結(jié)構(gòu)的聚合物，其命名本身就意味著其分子結(jié)構(gòu)的特征，即由一個(gè)主桿和接枝多個(gè)側(cè)鏈組成的，就像一個(gè)梳頭的梳子，其分子結(jié)構(gòu)，使這類(lèi)分散劑具有極佳的分散效果。此外，還必須讓其能吸附在水泥顆粒的表面。聚羧酸分子的主桿起兩個(gè)功能作用，其一是給結(jié)合部位定位，即吸附在水泥顆粒表面，其二是使分子結(jié)構(gòu)中的側(cè)鏈位置固定。接枝的側(cè)鏈起位阻效應(yīng)，使被分散的水泥顆粒重新凝聚。

　　早期合成分散劑的生產(chǎn)工藝性質(zhì)，決定了一位化學(xué)師掌控分散劑分子結(jié)構(gòu)的能力，是有局限性的。通常，從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，要獲得各種分散劑的分子結(jié)構(gòu)是頗為復(fù)雜的，而且，對(duì)其生產(chǎn)工藝的掌控也頗為困難。但是，要取得聚羧酸系分散劑的化學(xué)性能，有極其豐富的可能性?；瘜W(xué)師可設(shè)計(jì)出一種具有良好減水效果的分散劑，同時(shí)，又能在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)，使混凝土保持很良好的工作性能。

　　但是，只有當(dāng)我們真正弄請(qǐng)混凝土拌合物中其他材料的性能時(shí)，聚羧酸強(qiáng)大靈活的化學(xué)性能才對(duì)我們有幫助?？傊?，我們通常所見(jiàn)到的多種多樣的混凝土行為特性，都是可以探根尋源到水泥和骨料中其礦物學(xué)的多樣性。這就為化學(xué)師，從一種既定的材料中發(fā)現(xiàn)的最根本的礦物學(xué)的角度出發(fā)，來(lái)優(yōu)化一種分散劑的性能，打開(kāi)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的大門(mén)。這類(lèi)下一代分散劑的設(shè)計(jì)依據(jù)，就是對(duì)聚羧酸的任何一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行精心和智能化控制，或通過(guò)定制的配方進(jìn)行控制，或兩種方法綜合運(yùn)用。可以肯定的是，改變性能的博弈，通常是看其結(jié)果，而非過(guò)程。

　　下一代聚羧酸系分散劑

　　最新一代的聚羧酸系外加劑，就是以這種最尖端分子設(shè)計(jì)和合成為依據(jù)的。目前，我們可以根據(jù)有些重要的因素，設(shè)計(jì)出專(zhuān)用于某種使用環(huán)境的新型分散劑分子結(jié)構(gòu)。如前所述，那些被簡(jiǎn)單定為“減水劑”的聚羧酸系分散劑的理念，當(dāng)前似乎已過(guò)時(shí)。聚羧酸系分散劑確實(shí)能減水，但是，現(xiàn)已可通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增加更多有助于混凝土施工工藝的性能特征。這些另增的優(yōu)點(diǎn)包括，從前難以達(dá)到的坍落度保持度，它會(huì)給混凝土生產(chǎn)商和承包商帶來(lái)很高的材料使用和生產(chǎn)效益。

　　新一代聚羧酸系外加劑還能使混凝土獲得高早強(qiáng)效果，從而大大提高混凝土承包商和預(yù)制混凝土生產(chǎn)商的施工和生產(chǎn)效益。這些新型的聚羧酸分子結(jié)構(gòu)，能為混凝土提供的許多綜合性能特征是前所未有的。舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種聚羧酸分子結(jié)構(gòu)，它既能保持混凝土坍落度長(zhǎng)達(dá)45-60分鐘，又能使混凝土高早強(qiáng)。從前，要保持較長(zhǎng)時(shí)間的坍落度，需要一定程度的緩凝，對(duì)于要高早強(qiáng)的混凝土拌合物，如果緩凝程度太大，就會(huì)對(duì)其早期強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響。有鑒于此，需對(duì)緩凝和強(qiáng)度發(fā)展之間進(jìn)行權(quán)衡，在緩凝和強(qiáng)度發(fā)展之間找到平衡點(diǎn)。

　　這些高坍落度保持和高早強(qiáng)組合的新性能，給混凝土生產(chǎn)商和承包商提供的價(jià)值，遠(yuǎn)大于從前的分散劑。考慮到混凝土的性能，我們必須進(jìn)一步采取措施，將實(shí)際產(chǎn)生的價(jià)值與混凝土行業(yè)掛鉤，坍落度保持性能特征可提供以下好處：

　　消除或減少現(xiàn)場(chǎng)二次攪拌混凝土，使混凝土澆筑作業(yè)更協(xié)調(diào)一致和高效；

　　由于工作性始終保持一致，可降低混凝土表面的修補(bǔ)，提高混凝土表面的美觀性；

　　使混凝土的總體性能更穩(wěn)定，使混凝土的質(zhì)量更佳。

　　這些下一代聚羧酸系超塑化劑，已得到深知其性能價(jià)值的北美地區(qū)用戶的廣泛應(yīng)用。它們有助于開(kāi)發(fā)出各種新型混凝土拌合物，給混凝土承包商提供更多的價(jià)值，同時(shí)，也提供了生產(chǎn)效益。舉例來(lái)說(shuō)，這些具有新型分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸系超塑化劑已被用于生產(chǎn)高性能混凝土拌合物，諸如：自密實(shí)混凝土（SSC）。

　　這些精心設(shè)計(jì)的混凝土拌合物，已被廣泛應(yīng)用于各種混凝土施工場(chǎng)合。新型聚羧酸外加劑已成為混凝土拌合物中的一個(gè)重要的組分材料。此外，若干大型預(yù)制混凝土生產(chǎn)商，也已開(kāi)始使用高早強(qiáng)和高坍落度保持的聚羧酸外加劑，使高性能自密實(shí)混凝土拌合物的澆筑作業(yè)更為方便，使混凝土的生產(chǎn)更為穩(wěn)定，并進(jìn)一步提高了采用混凝土澆筑的構(gòu)件表面的飾面效果。

　　結(jié)語(yǔ)

　　這類(lèi)下一代聚羧酸系超塑化劑已超出了僅僅是高效減水劑的認(rèn)識(shí)程度，它們已被公認(rèn)為是一種性能型外加劑，其無(wú)與倫比的設(shè)計(jì)和合成技術(shù)，已能使混凝土生產(chǎn)商找到了新的生產(chǎn)方式，并創(chuàng)造出性能更佳的混凝土拌合物。目前，混凝土行業(yè)已進(jìn)入到一個(gè)以性能型混凝土為特征的完美時(shí)代，不容置疑的是這個(gè)時(shí)代才剛剛開(kāi)始。