摘 要

聚羧酸减水剂（英文为polycarboxylate superplasticizer，简写PCE）是日本触媒公司于1981年发明的第三代混凝土减水剂，通过近40年的发展，目前已成为国内外混凝土外加剂的换代产品。本文从介绍聚羧酸减水剂发展历史和作用机理出发，重点对PCE在使用过程中抗泥性差及其研究现状进行文献研究，特别是对抗泥型PCE及其牺牲剂的研究进行理论分析和讨论。

在上述工作的基础上，从粘土矿物的晶体结构及其吸附特性出发，运用基础化学和结构化学原理设计了阳离子改性淀粉、阳离子配合物以及脂肪族、改性树脂等几种类型的新型PCE抗泥牺牲剂，并制定了合成的技术路线和研究方案。

关键词：聚羧酸减水剂；抗泥牺牲剂；分子设计

Abstract

Polycarboxylate superplasticizer (PCE) is the third generation of concrete water reducing agent invented by Japan Catalyst Company in 1981. Through nearly 40 years of development, it has become a replacement product of concrete admixtures at home and abroad.Starting from the introduction of the development history and mechanism of action of polycarboxylic acid water reducer, this paper focuses on the literature research on the poor mud resistance of PCE in the use process and its research status, especially the theoretical analysis and Discussion on the mud-resistant PCE and its sacrificial agent.

On the basis of the above work, based on the crystal structure of clay minerals and their adsorption characteristics, several new types of PCE mud-resistant sacrificial agents, such as cationic modified starch, cationic complexes, aliphatic groups and modified resins, were designed by using basic chemical and structural chemical principles, and the synthetic technical route and research program were formulated.

Key words: polycarboxylate superplasticizer; anti mud sacrificing agent; molecular design

目 录

第1章 聚羧酸减水剂对粘土敏感性及其研究进展 1

1.1 聚羧酸减水剂的发展 1

1.1.1聚羧酸减水剂的产生与发展 1

1.1.2 聚羧酸减水剂的分子特点 1

1.1.3 聚羧酸减水剂的分类与国内外的应用 2

1.2 聚羧酸减水剂对粘土敏感性及其研究进展 2

1.3 聚羧酸减水剂抗泥牺牲剂研究进展 4

第2章 粘土吸附聚羧酸减水剂作用机理研究进展 8

2.1 聚羧酸减水剂对水泥的分散机理 8

2.2 聚羧酸减水剂分子与水泥颗粒的相互作用 9

2.3 聚羧酸减水剂对泥土的敏感性及其作用机理 9

2.3.1 粘土矿物组成、晶体结构及吸附规律比较 9

2.3.2粘土矿物吸附能力及其规律比较 12

2.3.3 聚羧酸减水剂对蒙脱土敏感性及其吸附作用机制 13

2.4 新型抗泥聚羧酸减水剂研究进展 15

第3章 新型聚羧酸减水剂抗泥牺牲剂理论设计 16

3.1 蒙脱土层状晶体改性 16

3.2 新型牺牲剂分子结构设计 17

3.2.1 聚羧酸减水剂分子结构检测及性能评价 17

3.2.2 合成路线 18

3.3 新型牺牲剂结构检测及性能评价 18

3.4 不同种类的牺牲剂与聚羧酸减水剂复配的性能比较 19

3.5 前景与展望 19

参考文献 20

致 谢 24

第1章 聚羧酸减水剂对粘土敏感性及其研究进展

1.1 聚羧酸减水剂的发展

1.1.1聚羧酸减水剂的产生与发展

1981年，日本触媒公司发明了一种新型减水剂，他们把这种减水剂称为聚羧酸减水剂（PCE）^[1] ，其作为外加剂运用于混凝土行业当中，用以对拌和过程中的用水量进行减少，并保证砂浆流动度和混凝土坍落度不变^[2]，在施工中所使用的减水剂的性能的好坏，对混凝土在施工过程中的质量优劣、后期强度以及耐久性能，有着一定的影响^[3]。

1.1.2 聚羧酸减水剂的分子特点

这种减水剂为浅褐色透明液体，它的分子结构如图1.1所示。主要的作用机理包括保持分散机理和分散机理两种^[4]。它是目前最常用的10种高效减水剂之一，对混凝土的流动性、抗压强度以及耐久性有着十分卓越的提高作用^[5]。

图 1.1 聚羧酸减水剂（PCE)分子结构^[2]

1.1.3 聚羧酸减水剂的分类与国内外的应用

随着经济水平的提高，我国的投入逐渐向房屋建设、桥梁、公路、铁路及民航机场等建筑业进行倾斜^[6]，而水泥混凝土作为建筑业中运用最为广泛的材料之一，在我国应用的数量也是越来越多。在目前，全世界每年生产的水泥量可以达到20亿吨以上，在这些生产的水泥之中，我国消耗的量，可以达到50%左右,而我国的混凝土产量，更是达到了60亿立方米以上，这些数据都体现了随着时代的发展，混凝土行业已经成为了全世界的一门重点行业，而且这个行业对于我国的经济发展以及基础设施的建设，显得尤为重要。

因此，国内外的众多研究人员对减水剂进行了一系列的研究，在研究中创造出了各种各样的减水剂，在众多减水剂之中，PCE具有着与众不同的梳型结构，并有一系列的优点^[7]脱颖而出，在当下的减水剂市场当中，已经受到建筑等行业的从业人员以及众多研究人员的高度关注，并成为国内外的一种热门研究。

国外PCE应用较早，日本于八十年代初期就有研发并开始大量使用，欧美在八十年代中期也开始广泛使用。