引 言

目前，混凝土仍然是建筑工業中最主要、最大宗的建筑材料，傳統的混凝土將要被高性能混凝土、綠色混凝土所代替。而混凝土外加劑是配制高性能、綠色混凝土所不可或缺的組分之一，起到關鍵性作用。眾多混凝土外加劑中，減水劑是目前研究和使用最廣泛的一種外加劑，它的技術水平可以概括整個外加劑的使用水平。一般認為，減水劑的發展經歷以下三個階段：木質素磺酸鹽類普通減水劑階段；萘系為代表的高效減水劑階段；聚羧酸鹽系為代表的高性能減水劑階段。本文將概括性闡述聚羧酸減水劑的發展歷程以及今后研發方向，意在為我國在該領域的科學研究和產業發展起到“拋磚引玉”的作用。

1、我國聚羧酸減水劑的發展歷程

自上個世紀九十年代末，上海建筑科學研究院成功研制LEX-9型聚羧酸減水劑以來，我國對聚羧酸減水劑品種的研究與開發已走過將近20個年頭。雖然目前市場上萘系減水劑產品以其低廉的價格仍占有一定份額，但聚羧酸系減水劑的發展極為迅速，其研發水平與生產水平均獲得了較大的提高，應用技術也在不斷完善。現如今，幾乎所有國家重大重點工程中，尤其在高鐵、機場、水利等工程中都明確使用聚羧酸系減水劑，市場份額及年產量逐年提升，具體見表1和圖1。

表1近五年高效減水劑中各品種所占比例

圖1我國聚羧酸系減水劑的年產量（按20%濃度計算）

2000年以后，我國混凝土工程界逐漸認識聚羧酸減水劑，這時的聚羧酸減水劑品種主要為聚酯型減水劑。2005年之前，生產企業少、價格高（2003年10000元/噸左右）、應用范圍窄，“聚羧酸”被看成是外加劑中的“貴族”。聚羧酸系減水劑只有BASF、SIKA、GRACE和蘇博特、上海建科、建研等少數企業生產和銷售，并且只有少數國家重點工程才得到應用。2006年，由于國家高鐵項目的正式開工，聚羧酸減水劑逐漸走向“平民化”。同時，國內眾多混凝土外加劑生產企業家紛紛積極籌建聚羧酸減水劑的生產線，另有一些從未從事過外加劑生產、經營和應用的企業也積極投身于聚羧酸系減水劑行業，共同圍繞與面對聚羧酸減水劑的項目攻關、技術開發與轉讓和人才競爭。市場上也逐漸出現了聚醚型聚羧酸減水劑品種。

2010年以后，國內市場上的聚羧酸減水劑品種逐漸由聚酯型聚羧酸向聚醚型聚羧酸轉變，減水劑市場價格下降、技術逐漸普及，應用得到空前的推廣。究其原因主要有以下幾點：（1）聚酯類減水劑的合成為兩步，先酯化制備大單體，再通過自由基共聚合成減水劑，工藝復雜，成本較高；（2）聚酯型減水劑在混凝土強堿條件下易水解，坍落度損失較快；（3）聚酯型減水劑對工程上的砂、石等要求較高，且產品的保質期較短。

2、聚羧酸系減水劑的研發方向

現如今，聚羧酸系減水劑在積累了大量工程實踐經驗的同時也出現了各種各樣的現實問題和工程問題。主要有：（1）原材料的成本和匱乏問題。（2）減水劑對混凝土工作性的影響。（3）減水劑的適用性問題。（4）混凝土裂縫的問題。針對以上的種種問題，如何正確合理地理解并解決這些問題，應該主要從以下幾個方面來進行研究。

2.1原材料方面

目前合成聚羧酸減水劑所用的單體主要有不飽和酸、聚氧乙烯類大單體、烯丙基磺酸鹽以及丙烯酸酯等四類。我們知道，聚羧酸減水劑的主要作用機理為空間位阻斥力，而發揮此作用的功能基團是聚氧乙烯大單體側鏈，所以如何開發出低成本、且具有較高聚合活性的聚醚大單體，使之合成出性能優異的聚醚減水劑是很重要的研發方向之一。

2.2合成新技術方面

對生產工藝的控制和對聚合條件的改善是生產出性能優異產品的保證，主要體現在低溫聚合技術和自動化生產技術。（1）低溫聚合技術（0~30℃）是通過聚合過程中引發劑體系的改變來實現的，即在過氧類引發劑中加入還原劑使之形成氧化還原引發體系，從而使產生的自由基可降低分解活化能，有利于聚合反應在較低的溫度下進行，減少能耗。（2）自動化合成新技術：生產原料貴、設備產能高、質量要求高、釜溫滯后大、溫度難于控制以及不同工藝階段控溫不同、加料量和速度要求控制精確，這些都需要采用工業自動化技術，實現計算機自動控制工藝生產過程，減少勞動量、節約成本。

2.3分子結構設計方面

眾所周知，聚羧酸減水劑的分子結構自由度相當大，合成時可控制的參數多、高性能化的潛力大。由于市場的需求，聚羧酸減水劑已從早期的減水型向功能型聚羧酸方向發展。（1）早強型聚羧酸減水劑：滿足節能減排需求，大幅度降低混凝土水灰比，通過早強組分激發水泥的水化速度來提高混凝土的早期強度。（2）交聯緩釋聚羧酸減水劑：在聚羧酸主鏈之間形成部分交聯，或在主鏈中引入可以在強堿介質中緩慢釋放羧酸基團的第三單體，來提高聚羧酸減水劑的保坍性能。（3）減縮型聚羧酸減水劑：將小分子減縮劑接枝到聚羧酸主鏈上，或通過聚羧酸外加劑與減縮劑的復配，達到減少混凝土收縮的目的。（4）帶-PO43-基團的聚羧酸減水劑：將-PO43-基團作為側基接枝到聚羧酸主鏈上，因-PO43-基團的負電性要強于-COO-，使聚羧酸減水劑的吸附能力增強，分散性能提高。

3、結束語

在過去的十幾年間，聚羧酸系減水劑的結構設計、生產和應用方面都取得了長足的發展。由于其結構的可調控性，生產出工程應用中所需的功能型聚羧酸減水劑。隨著研究的不斷深入，聚羧酸減水劑將進一步朝高性能多功能化、生態化、國際標準化的方向發展。