聚羧酸系高性能助剂现状与发展

第一篇：聚羧酸系高性能助剂现状与发展

聚羧酸系高性能助剂现状与发展

摘要：

(北京工业大学材料学院,北京,100022）

开篇语

在科学技术高速发展的今天，怎样才能及时全面地了解国内外行业技术发展的状况和动态，做到知己知彼？那些新的技术和材料，将对我们的行业和企业产生怎样的影响，我们应该怎样去把握和应对？

科技进步板块将关注读者的需要，邀请相关领域最具权威的专家，就读者最关心的问题，展开论述和讨论。栏目重点介绍国内外混凝土与水泥制品及相关领域的新技术、新材料、新设备、新工艺、新的工程应用方法，及其正在和将要对本行业和相关企业产生的影响，应对的方法和策略等；介绍国内外的专利技术和专利产品；对行业内存在的具有代表性的技术问题和技术方法进行分析和讨论；解决材料研究的技术导向问题等。

1.前言

近几十年来，水泥混凝土生产与施工技术的发展很大程度上取决于减水剂生产与应用技术的发展水平。高效减水剂的发展虽然只有60～70 年的历史，但已经成为混凝土材料向高科技领域发展的关键技术[1]。自20 世纪 90 年代初提出高性能混凝土的概念以来，混凝土减水剂已经发展成为混凝土的第五种基本而且重要的组分。减水剂也是众多的水泥混凝土外加剂中发展最快的品种。20世纪30年代发展起来的木质素磺酸盐减水剂被认为是第一代减水剂；20世纪60年代发展起来的萘系高效减水剂和三聚氰胺系高效减水剂被认为是第二代减水剂的代表；20世纪80年代以后发展的非萘系高效减水剂包括脂肪族磺酸盐高效减水剂、氨基磺酸盐高效减水剂等，这些非萘系的高效减水剂从性能上比萘系高效减水剂有一定的改善（减水率高、坍落度损失小），生产过程也比萘系简单和清洁，但从本质上仍然属于磺酸盐系高效减水剂系列，生产过程仍然使用甲醛作为基本原材料，应该属于第二代减水剂的改性产品。近几年发展起来的聚羧酸系高性能减水剂被国内外公认为是第三代减水剂，这种高性能的减水剂无论从生产过程、原材料，还是其性能、分子结构都与第二代减水剂具有本质上的不同。聚羧酸系高性能减水剂是今后混凝土外加剂技术发展的方向[2，3]，其广泛的应用将对混凝土及其制品的生产和质量产生重要的影响。

2.聚羧酸系高性能减水剂的发展历史及现状

由于萘系减水剂保持混凝土流动性的效果较差，通过多次添加法、后掺法、与缓凝剂复合等手段也不能从根本上解决混凝土坍落度损失的问题，为适应混凝土技术发展的需要，新一代混凝土外加剂—聚羧酸系减水剂(Polycarboxylates，PC)成为研究发展的焦点[2]。从近年来国内外研究者的论文报道中可以看出，关于具有优越性能的聚羧酸系减水剂的报道逐年增加，明显表明研究重点已经从磺酸系超塑化剂改性逐渐移向对聚羧酸系的研究[4]。从近年来召开的混凝土外加剂国际会议及《Cement and Concrete Research》和《ACI Materials Journal》等国外杂志公开发表的论文来看，日本和欧美一些国家的学者发表的有关聚羧酸系高效减水剂的研究论文呈现大量增多趋势[5，6，7]，内容偏重于开发聚羧酸系减水剂、研究有关的提高混凝土工作性能和力学性能、工程应用技术等。美国化学文摘 CA 全面收录化学领域的研究内容，包括 56 个语种、27 个国家和两个国际组织的专利文献，通过美国化学文摘 CA 检索关于聚羧酸系减水剂的合成技术研究最新进展，同时也通过欧洲专利或美国专利查找有关专利，以“Polycarboxilic” or “dispersant” or “cement admixture” or “cement composition” or “slump loss” or “super plasticizer”等不同关键词进行查找，共查获 102 篇，其中一半以上与聚羧酸系减水剂有关。日本是研究和应用聚羧酸系减水剂最多也是最成功的国家[9]，从80年代起，日本首先研制聚羧酸系列高效减水剂，采用不同不饱和单体接枝共聚而成。减水剂的研究已从萘系基本上转向了聚羧酸系减水剂。据报道，自 1995 年起，聚羧酸系减水剂在日本的使用量就超过了萘系减水剂[10，11]，1998年日本聚羧酸系产品已占所有高性能AE减水剂产品总数的60%以上。到2001年为止，聚羧酸系减水剂用量在AE减水剂中已超过了80%。有关日本在聚羧酸盐系列减水剂方面的专利有十余篇，基本以丙烯酸及马来酸酐为主，且大多数是在溶剂型体系中合成。在欧美，关于聚羧酸减水剂的专利也达十余项[12-15]。美国高效减水剂的发展比日本晚，目前美国也正从萘系、蜜氨系减水剂向聚羧酸系高效减水剂发展。目前，在国外比较著名的厂家有日本的花王、竹本油脂、日本制纸[11]、MASTER公司、GRACE公司、意大利MABEI公司、瑞士SIKA公司等。目前欧美主要是商业推广及开发。

我国对聚羧酸系减水剂的研究无论是从原材料选择、生产工艺还是提高性能方面都起步较晚，虽然国内研究者通过分子途径探索聚羧酸系减水剂产品已取得一定成效，从国内公开发表的相关学术论文和研究文献，以及公开的中国专利文献来看，国内对聚羧酸系减水剂产品的研发大多处于实验研制阶段，真正形成产品的厂家还不多，还不能满足高性能混凝土发展的需要。关于聚羧酸系减水剂的合成研究，我国的研究者们进行了探索研究。如刘德荣等人采用共聚接枝方法[16]，先将丙烯酸甲酯与三乙醇胺进行酯交换反应，再与丙烯酸共聚，然后用环氧乙烷接枝得到聚羧酸系减水剂； 李永德等人分两步合成了聚羧酸减水剂[17]，先用马来酸酐与聚乙二醇酯化成带侧链的聚合物大单体（PEO，聚合度9时效果最好），再与羧酸或羧酸衍生物（如丙烯酸、丙烯酸羟乙酯等）、磺酸类单体（烯丙基磺酸钠）等在水溶液体系共聚合成；此外，上海建筑科学研究院，中国建筑科学研究院，北京工业大学，江苏省建筑科学研究院等单位也对聚羧酸系高性能减水剂进行了系统研究，并形成了技术成果，实现了工业化生产。总的来说，我国聚羧酸系高性能减水剂的生产和使用落后于日本、欧洲、韩国等国家和地区。

我国聚羧酸系高性能减水剂发展速度慢的原因有很多。但回顾近几年的发展过程，和发达国家的发展历程相对比，我们存在的主要问题有：（1）对聚羧酸系高性能减水剂的技术和应用认识不够。对聚羧酸系高性能减水剂组成、结构和性能的关系等基础问题没有系统的认识，对聚羧酸减水剂的应用技术方面的认识也存在着误区。（2）缺乏基础理论方面的研究。在对于聚羧酸系高性能减水剂的分类、作用机理和应用技术研究很缺乏的情况下，很多研究工作集中在聚羧酸系减水剂的合成和产品开发上，所以产品研究开发工作事倍功半。（3）缺少有效的组织和社会支持，各研究机构之间缺少真诚的合作交流。各个单位的研究工作重复和模仿的很多，精力和资金分散，取得某些局部进展不能共享，整个行业研究进展很慢。（4）从事聚羧酸系高性能减水剂研究和生产的跨国企业对关键技术保密，跨国公司在中国没有实现聚羧酸系减水剂的本地化和国产化。（5）基础化工产业落后，我国现在还没有可用于聚羧酸系减水剂的配套原材料，特别是关键原材料，大多数靠进口解决，基础化学工业现状限制了聚羧酸系减水剂的发展。（6）对聚羧酸减水剂标准、应用技术和施工规范等缺乏研究也是阻碍聚羧酸减水剂研究和应用的问题。

3.聚羧酸系减水剂的性能特点

聚羧酸系高性能减水剂是性能更加优异的新型减水剂，具有萘磺酸盐甲醛缩合物（PNS）和磺化三聚氰胺甲醛树脂（PMS）高效减水剂所不可比拟的优点：⑴低掺量与高性能—掺量为胶凝材料用量的0.2%～0.3%(有效成分)时，减水率可高达25%～35%；⑵流动性保持能力优异—水泥净浆流动度在2 h内基本无损失，3～4小时仍具有流动性；⑶适应性好—对各种水泥和混合材料的适应性优于传统的减水剂；⑷生产过程无污染—合成过程中不使用甲醛等对环境有污染的材料；⑸性能的可设计性强—可实现对聚羧酸系高性能减水剂的分子结构与性能的设计；⑹原材料选择范围广—可选择不同种类的共聚单体，提高生产管理的灵活性；⑺形成系列化产品—根据性能特点和使用性能要求，形成系列化具有不同性能特点的产品；⑻提高混凝土和混凝土制品的质量—由于聚羧酸系高性能减水剂含碱量低，收缩小，可综合改善混凝土制品的外观、力学性能和耐久性；⑼绿色环保—使用聚羧酸类减水剂配制混凝土，可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥，从而能使成本降低。

聚羧酸系减水剂优异的性能是由其特殊的分子结构决定的[8],聚羧酸高性能减水剂的分子结构呈梳形，其特点是在主链上带有较多的活性基团，这些基团有磺酸基团(-S03H)，羧酸基团(-COOH)，羟基基团(-OH)，侧链是较长的聚氧烷基烯基团-(CH2CH20)m-R等。各基团对水泥的分散作用发挥不同的作用，一般认为，带有负电的磺酸基和羧酸基吸附在水泥颗粒表面，起到锚固作用，也起到一定的静电排斥作用；长侧链在溶液中伸展，起到较强的空间位阻作用，空间位阻作用对水泥颗粒的分散作用较强，且对电解质的影响不像静电排斥作用那样敏感，因此聚羧酸系高性能减水剂具有很好的分散作用，对水泥品种的适应性也比较好。

4、聚羧酸系高性能减水剂分子结构与性能的关系

常用的聚羧酸系减水剂分可为两大类，一类是以马来酸酐为主链接枝不同的聚氧乙烯基（EO）或聚氧丙烯基（PO）支链的接枝共聚物；另一类是以甲基丙烯酸为主链接枝 EO 或 PO 支链聚合物。此外，也有以烯丙醇类为主链接枝 EO 或 PO 支链[18]。

聚羧酸系减水剂的分子结构设计是在分子主链或侧链上引入强极性基团羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基等，使分子具有梳形结构。分子量分布范围一般为10000～100000，比较集中于50000左右。通常可用图 1来表示聚羧酸系减水剂的化学结构，而实际代表物的化学式只是其中某些部分的组合。

聚合物所带官能团如羧基、磺酸基和聚氧乙烯基的数量以及侧链的链长、主链聚合度等影响聚羧酸系减水剂对水泥粒子的分散性。由于分子中同时有羧基和酯基，使其既表现为亲水性，又有一定的疏水性。由于聚合物分子具有羧基，同萘系减水剂一样，DLVO[19]理论仍适用。羧基负离子的静电斥力对水泥粒子的分散有贡献。同样，分子聚合度（相对分子质量）的大小与羧基的含量对水泥粒子的分散效果有很大的影响。由于主链分子的疏水性和侧链的亲水性以及侧链 －(OCH2CH2)的存在，也起到了一定的立体稳定作用，即水泥粒子的表面被一种嵌段或接枝共聚物所稳定，以防发生无规则凝聚，从而有助于水泥粒子的分散。它的稳定机理是所谓的“空间稳定理论”[20]。

廖国胜等人[21]认为：在减水剂分子结构中，羧基(－COOM)含量的增加有利于提高减水剂的减水率和保坍性能；但羧基含量过高，减水剂的合成难以控制，分散性也明显下降。磺酸基（－SO3M）的增加，有利于提高其减水率；但由于主链接枝能力有限，磺酸基的含量趋于饱和，减水剂的分散性能也将达到最大值；同时，由于含磺酸基的有机原料价格较高，因此会相应增加减水剂的生产成本。酯基(－COO－)含量增加有利于减水剂的保坍性能；但随着酯基含量的提高，减水剂的引气量将急剧增加，气泡体积迅速增大，反而不利于其保坍作用。聚氧乙烯链(－OC2H4－)的长度对减水剂的保坍性能起着至关重要的作用，随着其链长的增长，减水剂分子的侧链长度增加，水泥浆体和混凝土的粘聚性增加，减水剂的保坍性能迅速提高；但链长超过一定值(聚乙二醇的聚合度为45)，单位质量的减水剂分子中其它具有高效减水功能的基团的含量就会降低，从而使其减水性能减弱。在聚羧酸系减水剂分子结构中，即使具备了图中各种基团，也并不意味着拥有了这类减水剂的高性能。要获得较好的分散性，则需要聚合单体的种类匹配适当、侧链长、主链聚合度短并且要含有较多的高密度磺酸基。Mihara[13，15]等人研究表明，用聚乙二醇和丙烯酸得到中间体与(甲基)丙烯酸、丙烯酸酯等聚合得到的共聚物的分子量在25000～70000范围内的性能好。当分子量小于5000时,其分散效果差；而分子量超过100000，则产生凝结作用降低流动性。

Ohta[22]等学者对聚羧酸系减水剂主链、侧链的长度等分子结构特点与混凝土的分散性、分散性保持、凝结的关系进行了研究，其结果见表1.1。

Yamada[23]等研究了聚羧酸系减水剂分子结构对水泥浆分散性的影响。其研究的影响因素包括：PEO 链长度、分子聚合度（相对分子质量）、羧基和磺酸盐基团的不同构成比与含量。日本学者名和丰春(T.Nawa)[24]用6种带不同EO链长的马来酸或甲基丙烯酸的接枝共聚物进行水泥浆流动性实验时，发现EO链长对流动性的影响依赖于主链，在马来酸酐基共聚物中，EO链越短，流动性越好；然而对于甲基丙烯酸基接枝共聚物来说，EO链越长，流动性越好，随着EO链长的增加，延迟水化的程度降低，而且延迟程度依赖于主链聚合物的类型。对于马来酸酐类共聚物，EO链越短，水化延迟程度急剧增加；相反，对于甲基丙烯酸基共聚物，水泥粒子的水化基本上不受EO链长的影响。李崇智等人[25]研究了聚羧酸类高效减水剂中含PEO 侧链的长度对减水剂性能的影响后指出，PEO的长度对保持流动性非常重要，如果PEO的聚合度太小，分子量不易控制;太大则使有效成分降低，导致分散能力降低;选择适当的链长，可以保持混凝土坍落度损失较小。公瑞煜等人[26]以聚氧乙烯甲基烯丙基二醚(APEO-n)、顺丁烯二酸酐(MAn)、苯乙烯(St)等共聚合成了一系列聚羧酸型梳状共聚物，研究结果表明，当接枝链长度为20～60、St摩尔分数为5%～20%时分散性能良好。可见，PEO侧链越长，减水剂分散效果越显著，水泥浆流动度越大，塑性粘度越小。这种特性在水灰比越低时越明显。但是 EO链越长，也就很难聚合，合成的减水剂在水泥浆微粒上也越难吸附，水泥浆的流动度随时间变化越大。水泥的塑性粘度的变化则与流动度相反，EO链越长，塑性粘度越小。EO侧链越短，聚合度越大，减水剂显示出较高的吸附率。但同时，减水剂的吸附率相对较低时，其分散性也会很高。磺酸基团和羧酸基团越多，减水剂的分散性也越好。

此外，聚合成的聚羧酸系减水剂的?-电位较小，绝对值在15mv左右，随-COO-/PEO的摩尔比增加，减水剂分子结构中的阴离子基团密度提高，相应的?-电位也增加，但在相同羧酸基数量条件下，以马来酸取代部分丙烯酸，?-电位绝对值迅速增大到25mv以上，提高-COO-/PEO摩尔比，相应的水泥粒子具有更高的?-电位，绝对值可以达到 30mv 以上，说明马来酸增强了在减水剂分子结构中羧酸基阴离子的极性，这一结果与掺减水剂的水泥净浆流动度试验一致，说明聚羧酸系减水剂的分散能力增强的部分原因在于减水剂分子结构中阴离子极性增加，使水泥粒子之间的静电斥力增大。因此，只要调整好聚合物主链上各官能团的相对比例、聚合物主链和接枝侧链长度以及接枝数量的多少，使其达到结构平衡，就可显著提高减水率和流动性的保持。5．聚羧酸系高性能减水剂的分类和制造方法 聚羧酸系高性能减水剂可进行如下分类： ·按主链所用的原材料不同分为：丙烯酸、甲基丙烯酸系、马来酸酐和马来酸系等;·按所用活性单体等原料品种多少不同分为: 二元、三元等共聚物； ·按表面活性剂的性质不同分为：非离子型减水剂和阴离子型减水剂;·按用途不同分为：用于预拌混凝土的高流动性保持能力和用于预制混凝土的高早强性减水剂。

PLANK教授则按照聚羧酸系高性能减水剂的分子结构和官能团将聚羧酸减水剂分为四类：甲基丙烯酸－甲基丙烯酸酯型，烯丙基醚型，亚胺/酰亚胺型和两性聚羧酸盐。从目前所收集的资料来看，聚羧酸系减水剂合成方法大体上有以下几种[27]:(1)可聚合单体直接共聚

这种合成方法一般是先制备具有聚合活性的大单体（通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯），然后将一定比例的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。这种合成工艺看起来很简单，但前提是要合成大单体，中间分离纯化过程比较繁琐，成本较高。(2)聚合后功能化法

该方法主要是利用现有的聚合物进行改性，一般是采用已知分子量的聚羧酸聚合物，在催化剂的作用下与聚醚在较高温度下通过酯化反应进行接枝，或者采用丙烯酸等不饱和单体进行溶液聚合形成聚合物主链，然后在聚合物主链上根据设计接枝不同长度的侧链，形成不同结构的梳状聚合物。但这种方法也存在一些问题：现成的聚羧酸产品种类和规格有限，调整其组成和分子量比较困难；聚羧酸和聚醚的相容性不好，酯化实际操作困难；另外，随着酯化的不断进行，水分不断逸出，会出现相分离。当然，如果能选择一种与聚羧酸相容性好的聚醚，则相分离的问题完全可以解决。(3)原位聚合与接枝

该方法主要是为了克服聚合后功能化法的缺点而开发的，以聚醚作为羧酸类不饱和单体的反应介质。该反应集聚合与酯化于一体，避免了聚羧酸和聚醚相容性不好的问题。但缺点是得到的聚合物不一定是设计的聚合物，性能控制比较困难。目前合成聚羧酸系减水剂所选的单体主要有四种[28，29，30]:（1）不饱和酸—马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸；（2）聚链烯基物质—聚链烯基烃及其含不同官能团的衍生物；（3）聚苯乙烯磺酸盐或酯；（4）（甲基）丙烯酸盐、酯或酰胺等。

6、聚羧酸系高性能减水剂的应用技术

尽管聚羧酸系减水剂与水泥的相容性显著优于萘系减水剂，但聚羧酸系减水剂与不同水泥仍然存在相容性问题。水泥中硫酸盐的含量高低可显著影响聚羧酸减水剂的分散性能和水泥浆流动性,其原因可能是当水中含有大量的硫酸根离子时,可使聚羧酸外加剂中的EO链产生收缩,进而减弱EO链的体积排斥效应。研究还发现,当硫酸根离子存在时可显著减少聚羧酸外加剂在水泥表面的吸附,吸附少,分散效果差。聚羧酸减水剂和硫酸根离子在水泥表面的吸附是相互竞争的,当使用硫酸钙,石膏和无水石膏时,聚羧酸盐可能加快水泥中铝酸三钙的水化。在低水灰比的场合,可溶碱含量影响掺聚羧酸减水剂的水泥浆的流动性。

接枝共聚羧酸系减水剂与其它外加剂相容性方面也存在许多需要进一步研究的问题。接枝共聚羧酸盐高性能减水剂与萘系高效减水剂存在不相容问题，两者同时使用时，分散塑化效果显著下降，甚至搅拌掺加萘系减水剂的搅拌设备必须清洗干净后，才能搅拌掺加聚羧酸系减水剂的混凝土，即掺加萘系和聚羧酸系减水剂的混凝土搅拌设备和运输设备不能共用，这在某种程度上限制了聚羧酸系减水剂的推广应用。关于聚羧酸系高性能减水剂与萘系减水剂不相容问题的机理，至今还不清楚，也没有切实有效的解决措施。聚羧酸系高性能减水剂可与脂肪族磺酸盐高效减水剂、木质素磺酸盐减水剂、三聚氰胺系高效减水剂进行复合使用，也可以与葡萄糖酸钠、蔗糖等缓凝剂进行复配。有时，聚羧酸系高性能减水剂还需要与引气剂、消泡剂进行复合。聚羧酸系高性能减水剂可以与硝酸钠等早强剂进行复合，但实际应用时，与哪种早强剂复合效果更好需根据工程要求和水泥品种进行试验确定。聚羧酸系高性能减水剂一般含固量为20％左右，在混凝土中掺量为水泥质量的1％左右，低于萘系减水剂＼泵送剂的常用掺量，所以在实际使用时，对计量设备的精度要求较高。为此，可将聚羧酸系高性能减水剂的含固量降低到10～15％，这样可以提高掺量，减少因计量设备造成的误差。7.聚羧酸系高性能减水剂的应用状况 现在，聚羧酸系高性能减水剂在国内主要用于重点工程的高性能混凝土。我国正在建设的重大工程如奥运工程、水利水电工程已经使用聚羧酸系高性能减水剂。例如三峡工程、龙滩水电站、小湾水电站、溪洛渡水电站、锦屏水电站等，还有中央电视塔工程、高速铁路、北京地铁管片、大小洋山港工程、宁波北伦港二期工程、苏通大桥、杭州湾大桥、东海大桥、磁悬浮工程等等。近几年来，聚羧酸系高性能减水剂的应用从过去的重大工程重点部位的应用向一般重大工程、普通工程应用发展，由高强度等级、特殊功能混凝土逐步向普通混凝土中应用发展。在某些地区，商品混凝土公司也开始使用聚羧酸系高性能减水剂生产预拌混凝土。在高强混凝土中使用聚羧酸系高性能减水剂的成本与萘系减水剂接近，或者混凝土的综合成本有所降低，但在C40强度等级以下的混凝土，使用聚羧酸系高性能减水剂的材料成本略高于使用萘系减水剂的混凝土，但如果考虑到混凝土的使用、结构的耐久性等综合性能，使用聚羧酸系高性能减水剂综合成本不会高于使用萘系减水剂的混凝土。据介绍，日本大部分预拌混凝土使用聚羧酸系高性能减水剂，欧洲正在推行的零能源系统（ZES）计划也大力推广聚羧酸系高性能减水剂在预拌混凝土和预制混凝土制品中应用。韩国等国家聚羧酸系高性能减水剂的用量也快速增长。8 结语

聚羧酸系高性能减水剂已经成为当前研究的热点课题，是性能上更加优越的第三代减水剂。聚羧酸系高性能减水剂的发展对混凝土外加剂行业发展无疑会产生重要的影响。推广应用聚羧酸系高性能减水剂对混凝土质量的提高，施工技术的进步，混凝土建筑结构的耐久性和安全性提高具有积极的意义。我国目前聚羧酸系高性能减水剂的发展还处于初始阶段，无论是生产技术、产品质量和品种，还是聚羧酸系高性能减水剂的应用技术、相关标准规范等都与发达国家存在明显差距。应该进一步加快我国聚羧酸系减水剂相关基础理论和技术的研究，明确其分子结构与性能之间的关系，探讨其在水泥水化过程中的相互作用的界面化学现象，实现分子结构和性能的可设计性，加强聚羧酸系高性能减水剂的应用技术研究，开发满足不同地区、不同环境和季节需要的系列聚羧酸系高性能减水剂。

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●作者简介：王子明(1963——)工学博士，北京工业大学材料学院副教授，硕士研究生导师，长期从事高性能混凝土及混凝土外加剂科学技术研究和教学工作，任北京市混凝土协会外加剂分会副会长兼秘书长等职。

第二篇：聚羧酸分子结构

聚羧酸高效减水剂的分子设计与合成及性能

摘 要：依据减水剂的作用机理，用自制单体设计、合成一种新型聚羧酸盐减水剂，得出其最佳合成配方及工艺为：m（马来酸酐）：m（丙烯酸聚乙二醇单酯）：m（丙烯基磺酸钠）=1：3：2．4；选用1%的k2 s2o8为引发剂、反应温度85℃、反应时间6 h。试制产品性能测试结果表明：该聚羧酸减水剂具有优良的分散能力、和易性好，其最佳掺量为0．3%，能显著减小水泥净浆的流动度经时损失。经红外光谱分析表明，合成产物的分子结构与设计的分子结构基本一致。

优质的高效减水剂能降低混凝土的水灰比，减小混凝土的塌落度损失，提高和易性、赋予混凝土高密实度和优异施工性能。在众多系列减水剂中，聚羧酸类减水剂适应范围广，具有高减水性、低塌落度损失、低掺量、环保等优点。

依 据目前对减水剂的认识和理解，减水剂是通过表面活性作用、络合作用、静电排斥力和立体排斥力等来阻碍或破坏水泥颗粒的絮凝结构。高性能减水剂的理想结 构应该是高分子的聚合物，线性、多支链、疏水基团和亲水基团相间，疏水基链轻且短，亲水基链重且长。在水泥浆体中犹如梳子，疏水基牢牢地钉在水泥颗粒表 面，封闭包裹住水泥粒子，而亲水基团伸向水溶液，既有产生静电排斥力的基团，又有产生立体排斥力的基团。聚羧酸盐减水剂分子结构设计

用丙烯酸聚乙二醇单酯（pa）、马来酸酐（m）、丙烯基磺酸钠（sas）3种单体共聚合成聚羧酸盐减水剂。聚合物的分子结构如下：

使用高效减水剂，不仅要求能提高新拌混凝土的和易性及减水性，同时要提高耐冻性和较小的塌落度损失，所以，减水剂分子量要适当，相对分子质量应该控制在1 000-5 000。2 实 验

2．1 实验材料

聚乙二醇、对苯二酚，ar．上海化学试剂公司；十二烷基苯磺酸、无水亚硫酸钠、氯丙烯，ar．西安三浦精细化工厂；丙烯酸、马来酸酐，ar．上海天原化工厂；水泥，32．5级普通硅酸盐水泥，秦岭水泥厂。

2．2 合成方法

2．2．1 丙烯酸聚乙二醇单酯（pa）的制备

在 三口瓶中加入一定量的聚乙二醇、十二烷基苯磺酸、对苯二酚。110~120℃时开始加人丙烯酸，滴加完毕后，于120℃恒温2．5 h。将反应液减压蒸出副产物水，在此温度下反应2 h，脱出水分的速度明显减慢；130℃恒温，至真空反应得出水的量与理论值接近时为反应终点；在真空条件下降温至40℃以下，出料得成品。

2．2．2 丙烯基磺酸钠（sas）的制备

在三口瓶中加人一定量的蒸馏水、无水亚硫酸钠，加热搅拌使其溶解，在45℃时开始加人氯丙烯，滴加完毕后，升温至47℃反应3 h；将反应物减压，在40℃时蒸干，然后加入无水乙醇洗涤，趁热抽滤；将滤液减压，在40℃时蒸至近干，倒出置于烧杯中结晶。

2．2．3 马来酸酐（m）一pa—sas共聚物的合成在三口瓶中加入蒸馏水、马来酸酐，加热搅拌使其溶解，当温度达到60℃时开始加人pa和sas溶液，同时加人过硫酸盐。滴加完后升温至85℃反应3～5 h，出料即为目标减水剂。

2．3 性能测试方法

2．3．1 水泥和易性

在100 g基准水泥中掺人0．3%（质量比，下同）的减水剂，同时加入29 g水观察和易性。然后将水的加量增加至35 g，观察和易性，再将减水剂的掺量增至0．5%，观察和易性及流动性。

2．3．2 水泥净浆流动度

按 照gb 8077—87对不同单体配比及不同引发剂用量所得的减水剂进行水泥净浆流动度测试。在100 g水泥中加人0．3%减水剂，同时加人29 g水，依次选取3个不同位置测量水泥净浆铺展直径，求平均值即为水泥净浆流动度。然后将水的加人量增至35 g，减水剂增至0．5%，再次测试流动度。

2．4 红外光谱分析

取合成的减水剂试样，经过无水乙醇反复洗涤，干燥，溴化钾压片，采用德国布鲁克公司的vector－22型傅立叶红外光谱仪进行结构分析，并与设计结构相比较。结果与讨论

3．1 影响合成pa单体的因素

3．1．1 酸醇比对pa酯化率的影响

丙烯酸与聚乙二醇的用量比是影响酯化反应的主要因素。图1是pa酯化率随丙烯酸与聚乙二醇的比（物质的量比，酸醇比）的变化曲线。从图1可看出，酸醇比为1．2：1．0时，pa酯化率最大。

阻聚剂用量对酯化率的影响由于丙烯酸为不饱和酸，在反应过程中丙烯酸单体之间及丙烯酸单体与丙烯酸聚乙二醇单酯之间易发生热聚合，所以需加阻聚剂。如图2所示，随着阻聚剂加入量的增加，生成pa的酯化率先提高后降低，故确定阻聚剂的最佳加人量为反应单体总质量的0．6%。

催化剂用量对图3是用十二烷基苯磺酸作催化剂时，其用量对pa酯化率的影响。

由图3可知，催化剂加入量越大，反应速度越快，酯化率也越高。但催化剂的加入量大于1．0%时（相对于单体总质量），对酯化率的影响已经较小，故确定十二烷基苯磺酸的用量为1．0%。

3酯化反应时间对酯化率的影响 由图4可见，酯化反应时间对酯化反应的影响程度随着反应时间的延长而增大，当反应时间至6 h时，酯化率达89．4%，但继续延长反应时间对酯化率的影响已经不大，酯化率变化不再明显，此时酯化反应已基本完成，故本实验确定适宜的反应时间为6 h。

3.1酯化反应温度对酯化率的影响

反应温度是影响反应速率的重要因素。由于所用的醇为高级醇，空间位阻较大，因而反应速度较慢。为提高反应速率，应提高反应体系的温度，但同时也应避免在 反应过程中产生热聚合现象。为此采用逐步升温方法，以保持反应在正常回流下，温度不应超过丙烯酸的沸点（140 ℃）。本实验采用减压装置及时移走酯化反应过程中产生的水，以提高酯化程度。不用苯、甲苯或环己烷等有毒试剂作携水剂，减少催化剂、阻聚剂等试剂的用量。同时，保证了较高的产率及纯度，是一种有效制备此单体的方法。

上述试验结果表明，合成pa的最佳配比为：丙烯酸与聚乙二醇的物质的量比为1．2：1．0，阻聚剂的用量为单体总质量的0．6%，催化剂的用量为单体总 质量的1．0%；最佳工艺条件为：采用分段升温方法，于110～140℃ 回流条件下反应6 h。采用该配比及工艺，pa酯化率可达89．4%以上，产物在水中有极好的溶解性，并且实验有很好的重现性。3.2 影响合成的因素

反应物料比对sas产率的影响

氯丙烯与亚硫酸钠的用量比是影响反应的主要因素，制备时应首先考虑。图5是反应时间5 h、反应温度45～47℃时，氯丙烯与亚硫酸钠的比（物质的量比）对sas产率影响的曲线。

由图5可见，随着氯丙烯与亚硫酸钠的物质的量比的增加，sas的产率增大。由于反应是在液相中进行，氯丙烯极易挥发，氯丙烯适当过量可补充损失，从而提高sas产率。故选用氯丙烯与亚硫酸钠的比为1．2：1进行反应。

3．2．2 反应时间对sas产率的影响

图6是氯丙烯与亚硫酸钠的物质的量比为1．2：

1、反应温度为47℃ 时，反应时间对sas产率的影响曲线。

由图6可见，sas的产率随反应时间的延长先增大后减小。这是由于反应时间超过4 h后，反应物料受热时间过长，部分单体和产物发生了聚合。故确定反应时间以4 h为宜。

3.2.3反应温度对产率的影响 图7是氯丙烯与亚硫酸钠的物质的量比为1．2：

1、反应时间为4 h时，反应温度对sas产率的影响曲线。

由图7可见，随着反应温度的升高，sas的产率增大，但温度超过47 ℃时，氯丙烯发生聚合，实验失败。故确定反应温度为47 ℃。由图5～图7分析得出：当出现回流时开始滴加氯丙烯，要严格控制温度不超过47 ℃。sas的最佳配比及合成工艺条件为：氯丙烯与亚硫酸钠的物质的量比为1．2：1，反应温度47℃，反应时间4 h。此条件下sas的产率为92．9%。

3.3.3影响水泥净浆和易性的因素

图8实验分析了减水剂的反应温度为81℃、反应时间5h、引发剂（nh4）2s2o8用量1%的条件下，聚合单体配比（质量比）对水泥净浆和易性的影响；m（m）：m（pa）：m（sas）为1：3：2

4、反应时间5 h、引发剂（nh4）2s2o8用量1%条件下，反应温度对水泥净浆和易性的影响；m（m）：m（pa）：m（sas）为1：3：2

4、反应温度81℃、反应时间5 h下，引发剂用量对水泥净浆和易性的影响；m（m）：m（pa）：m（sas）为1：3：2

4、引发剂k2s2o8用量1%，反应温度为85℃下，反应时间对水泥净浆和易性的影响。

由图8可知，应选m（m）：m（pa）：m（sas）为1：3：2．4，1%的k2s2 o8做引发剂，反应温度为85 ℃，反应时间6 h。减水剂对水泥净浆流动度的影响

选取和易性最好的减水剂进行水泥净浆流动性检测，图9为不同掺量减水剂对水泥净浆经时流动度的影响。

由图9可知，m—pa—sas共聚物减水剂具有优异的分散能力。掺量0．5%时，水泥净浆经时流动度最大为29．7 cm（60 min）；掺量0．3%时，经时流动度最大为26．2 cm（30 min）；减水剂掺量为0．3%时较掺量为0．5%时的水泥净浆流动度经时变化小。

3．5 红外光谱分析

取和易性最好的减水剂进行红外光谱分析，结果见图10。

图10中，3 386 cm-1 和530 cm-1处是羟基的明显特征吸收峰；1 059 cm-1处是醚键的特征吸收峰；1 220—1 126cm-1 处是羧酸酐的特征峰；1 722 cm-1 处为酯基的特征吸收峰，在3 000～3 200 cm-1没有峰出现，说明烯类c=c键不存在，未聚合的单体残留很少。表明，产品的结构与原先设计的减水剂分子基本结构相符，验证了m—pa—sas共聚物减水剂分子结构设计的合理性。结论

（1）该减水剂的最佳合成配比及工艺为：m（m）：m（pa）：m（sas）为1：3：2．4，选用1%的k2s2o8做引发剂，反应温度85℃，反应时间6 h。

（2）水泥净浆试验结果表明，m—pa—sas共聚物减水剂具有优异的分散能力，其最佳掺量为0．3%，可使水泥净浆流动度达到25 cm以上，经时变化显著减小。

第三篇：高性能混凝土研究与发展现状

高性能混凝土的研究与发展现状 摘　要 随着我国改地革开放地和现代地化进程地的加快地，我国地的建设地规模正地日益增地大，如地何在保地证建筑地工程质地量的同地时也能地使工程地能长久地的安全地使用下地去，日地益受到地各级政地府和社地会各界地的广泛地关注。地尤其是地近年来地，一种地较新的地混凝土地技术正地在快速地发展并地且运用地到许多地实际工地程项目地中，那地就是高地性能混地凝土。地高性能地混凝土地由于具地有高耐地久性、地高工作地性、高地强度和地高体积地稳定性地等许多地优良特地性，被地认为是地目前全地世界性地能最为地全面的地混凝土地，至今地已在不地少重要地工程中地被采用地，特别地是在桥地梁、高地层建筑地、海港地建筑等地工程。地本文主地要介绍地了高性地能混凝地土的研地究、应地用概况地及目前地国内外地的研究地现状，地阐明了地高性能地混凝土地的特性地，列举地了高性地能混凝地土在国地内外研地究应用地中的重地要成果地，并结地合具体地的工程地对高性地能混凝地土的应地用给出地了具体地的技术地措施、地注意事地项和要地点，最地后对其地发展趋地势作出地展望。地随着我地国建筑地向高层地化、大地型化、地现代化地的发展地，高性地能混凝地土必将地成为新地世纪的地重要建地筑工程地材料。地 关 地地键 地词地：地高性能地混凝土地；

耐久地性；

体地积稳定地性 地论地文地类型地地：应用地地基础地 地 目 地地 录地 地 摘　要地 V 1绪论地 1 1.1地选题意地义 1 1.2地国内外地研究现地状 2 1.3地研究内地容 2 2高性地能混凝地土的性地能研究地和应用地分析 地4 2.1地 高性地能混凝地土的概地念 4 2.2地 高性地能混凝地土的性地能 5 2.2地.1耐地久性 地5 2.2地.2工地作性 地5 2.2地.3力地学性能地 5 2.2地.4体地积稳定地性 5 2.2地.5经地济性 地5 2.3地 当前地高性能地混凝土地应用中地存在的地问题 地6 3 高地性能混地凝土质地量与施地工控制地 7 3.1地 高性地能混凝地土原材地料及其地选用 地7 3.1地.1细地集料 地7 3.1地.2粗地集料 地7 3.1地.3细地掺合料地 7 3.1地.4减地水剂及地缓凝剂地 8 3.2地 配合地比设计地控制要地点 8 3.2地.1设地计思路地有很大地区别 地8 3.2地.2胶地凝材料地用量及地粉煤灰地所占比地例 8 3.3地 高性地能混凝地土配制地技术要地点 9 3.4地 高性地能混凝地土的施地工控制地 9 3.4地.1搅地拌 9 3.4地.2运地输 10 3.4地.3浇地注 10 3.4地.4振地捣 10 3.4地.5养地护 10 3.4地.6质地量检验地控制 地10 4 结地合工程地案例对地高性能地混凝土地的应用地进行分地析 11 4.1地 工程地概况 地11 4.2地 工程地技术措地施 11 4.2地.1选地用优质地的砂、地石材料地 11 4.2地.2在地砼中掺地加磨细地矿粉 地11 4.2地.3在地砼中掺地加Ⅱ级地磨细粉地煤灰 地11 4.2地.4在地砼中掺地加SP地403地多功能地高效减地水剂 地12 4.2地.5在地砼中掺地加膨胀地剂 12 4.3地 工程地注意事地项 12 4.3地.1 地原材料地选择 地12 4.3地.2 地优化配地合比设地计 12 4.3地.3 地混凝土地的拌和地及运输地 13 4.3地.4 地混凝土地构件的地早期养地护 13 4.4地 分析地高性能地混凝土地在工程地中的几地个要点地 13 4.4地.1 地控制混地凝土中地的水泥地的用量地 13 4.4地.2 地适当的地掺加矿地物细掺地料 13 4.4地.3 地掺加高地效的外地加剂 地13 4.4地.4 地保证混地凝土具地有相同地的塌落地度 14 5 绿地色高性地能混凝地土 15 5.1地 研发地绿色高地性能混地凝土的地必要性地 15 5.2地 绿色地高性能地混凝土地的可行地性 16 5.3地 绿色地高性能地混凝土地的发展地 16 6 高地性能混地凝土的地发展前地景 17 6.1地 绿色地高性能地混凝土地 17 6.2地超高性地能混凝地土 17 6.3地智能混地凝土 地17 6结论地 18 致 地 谢地 19 参考文地献 21 声明 地地 1 地 绪论地地 1.地1 选题地意义 高性能地混凝土地（HP地C）是地一种新地的混凝地土概念地，基于地20世地纪80地年代末地和90地年代初地期一些地工业化地国家的地混凝土地结构的地耐久性地，是最地重要的地耐久性地设计指地标。可地以为基地础设施地工程提地供超过地100地年的使地用寿命地。从技地术角度地来看，地高性能地混凝土地因其高地耐久性地，高加地工性，地高强度地和高体地积稳定地性等诸地多特性地而广泛地应用于地桥梁，地摩天大地楼和港地口建筑地等重要地工程中地。从经地济效率地的角度地来看，地HPC地能够长地时间保地持，能地够有效地抵御因地环境恶地化和建地筑物退地化而导地致的过地早失效地和退役地，并延地长安全地寿命，地从而有地效地节地省资金地。从可地持续发地展的角地度来看地，HP地C的节地省材料地比普通地混凝土地的更好地：它可地以有效地地通过地生产和地原材料地的提取地和所造地成的砂地石开采地和资源地稀缺程地度的成地本上升地削弱了地生态环地境的恶地化。因地此，高地性能混地凝土的地发展是地工业和地社会发地展到一地个时代地的需求地。

高地性能混地凝土的地应用也地存在一地些问题地。高性地能混凝地土的原地料，水地泥质量地不稳定地，离散地性好;地术语集地料，粗地集料质地量差，地含有大地量泥浆地，灰度地差，细地度模数地罚款，地不必要地的当选地择外加地剂和外地加剂仍地然缺乏地足够的地适用性地。

在地高性能地混凝土地的施工地过程是地施工人地员的技地术水平地是有限地的，该地维持不地存在，地这使得地小型化地和HP地C不稳地定的质地量;地耐久性地微管高地性能混地凝土由地于水和地骨料的地高性能地混凝土地蒸发的地收缩，解，H地PC的地碳化，地冷冻 地-解地冻循环地的影响地，并以地氯离子地扩散电地阻是不地利的，地高性能地混凝土地水泥含地量和低地水地水泥地比，水地在长期地进一步地在固化地后的水地分扩散地到通过地微管的地内部，地未水化地水泥颗地粒是水地化膨胀地微生成地在混凝地土表面地产生裂地缝，创地建关于地各种有地害介质地的渗透地通道，地和氯离地子侵入地的能力地产生碱地骨料反地应和钢地筋腐蚀地;地解，H地PC的地碳化，地冷冻 地-解地冻循环地的影响地，并以地氯离子地扩散电地阻是不地利的，地高性能地混凝土地水泥含地量和低地水-地 水泥地比，水地在长期地进一步地在固化地后的水地分扩散地到通过地微管的地内部，地未水化地水泥颗地粒是水地化膨胀地微生成地在混凝地土表面地产生裂地缝，创地建关于地各种有地害介质地的渗透地通道，地和氯离地子侵入地的能力地产生碱地骨料反地应和钢地筋腐蚀地;高地性能混地凝土的地设计需地要特别地注意，地因为高地性能混地凝土的地后期强地度不如地普通混地凝土，地并且易地碎。同地时，高地性能混地凝土，地现在研地究为主地的研究地实验室地，但实地验室的地条件和地实际情地况完全地不同，地这不利地于在未地来的推地广和高地性能混地凝土的地应用研地究。

针对这地些问题地，处理地和解决地这些问地题是从地业者需地要考虑地的问题地。高强地混凝土地的研究地有助于地解决这地些问题地。

1地.2 国地内外研地究现状地 高强地度，中地国土木地工程学地会高性地能混凝地土委员地会定义地高性能地混凝土地为基础地的耐用地性和可地持续性地的混凝地土，适地用于工地业生产地和建设地。

2地003地年专用地，作者地威廉慧地珍教授地对错误地的数量地反映发地生高性地能混凝地土的认地识，导地致失明地，并采地用高性地能混凝地土的混地乱，是地其高性地能混凝地土的认地识：各地种各样地的“高地性能混地凝土是地不具体地的，但地工程结地构的耐地久性为地了达到地质量要地求和目地标，必地须满足地具有不地同项目地要求的地混凝土地的性能地和均匀地性。一地定永久地高强度地，高流地动性，地也不需地要任何地项目，地只要它地没有被地掺杂，地混凝土地的品质地可以很地高，混地凝土的地品质不地被实验地室提供地的是可地用的，地但随着地生产的地优选混地合比的地混凝土地，设计地，施工地和管理地。有没地有具体地的结构地，并不地一定是地永久的地，临时地Str地ukt地ur.地Für地的特点地和各个地项目的地需求的地例外是地混凝土地结构的地性能和地耐用性地，以满地足特定地的要求地，比对地高性能地混凝土地的总称地更科学地。，地在这里地，高性地能混凝地土强调地混凝土地的性能地或质量地，条件地，水平地或质量地目标。地对于不地同的项地目，高地性能混地凝土具地有不同地的优先地级（即地特殊性地能组合地）。

国地内外地在这方地面的研地究取得地了很多地成功。地冯乃谦地认为，地高性能地混凝土地不一定地是高强地度混凝地土，这地对应于地连慧珍地。此问地题由环地境和用地户的组地合定义地。大多地数科学地家都认地为高性地能混凝地土开裂地问题是地一致的地。高性地能混凝地土应尽地可能避地免裂缝地，如何地有效控地制收缩地和开裂地是确定地高性能地混凝土地的关键地。对这地一主题地进行系地统研究地的李莉地，孙伟地发现他地们发现地，水与地粘合剂地的比例地为收缩地的最重地要的因地素和由地混凝土地收缩抗地裂混凝地土的电地阻和开地裂的企地图是的地识别高地性能混地凝土的地有效的地早期抗地裂性的地并入。地两种主地要方式地。

李地洪辉，地宋少民地等通过地在混凝地土中安地装大量地粉煤灰地，研究地了外加地剂对混地凝土新地性能，地力学性地能和耐地久性的地影响。地陈水发地，胡长地顺等人地通过应地力研究地了混凝地土的腐地蚀情况地，发现地混合了地混合物地的高性地能混凝地土水泥地浆可以地承受一地定的应地力腐蚀地，提高地安全等地级。关地于HP地C的耐地久性，地余红发地，谁进地行了高地性能混地凝土在地盐湖耐地久性研地究的问地题，研地究发现地，高强地度，非地引气H地PC还地具有防地腐冷盐地水，盐地水的腐地蚀防护地和特点地长寿。地这些研地究还间地接解释地了高性地能混凝地土定义地的原因地和合理地性。然地而，再地加上中地国目前地的社会地发展和地产业规地划趋势地，HP地C的发地展应该地走向绿地色，多地样化和地适应性地。

1地.3 研地究内容地 本文地是以一地个具体地的混凝地土工程地为例，地对高性地能混凝地土在实地际工程地中的应地用进行地了研究地。重点地有七大地部分：地一、绪地论，介地绍了文地章的选地题背景地，总结地了相关地国内外地文献综地述；

二地、主要地介绍高地性能混地凝土的地性能研地究和应地用分析地；

三、地介绍高地性能混地凝土的地质量与地施工控地制；

四地、结合地具体的地工程分地析了高地性能混地凝土在地实际应地用过程地中应该地注意的地各种问地题；

五地，绿色地混凝土地的发展地；

六、地展望了地高性能地混凝土地的发展地前景；

地七、总地结。本地文的总地体思路地是 “地介绍原地理——地提出问地题——地分析问地题——地解决问地题”，地 本文地着重笔地墨将重地点放在地 “分地析问题地”和 地“解决地问题”地上。思地路为“地分析现地状——地提出问地题——地解决问地题”，地对高性地能混凝地土在具地体工程地中的应地用做了地了分析地，提出地了其应地用应该地注意的地事项和地技术措地施。

地2 高性能混凝土的性能研究和应用分析 2地.1 地高性能地混凝土地的概念地 高性地能混凝地土是近地20余地年发展地起来的地一种新地型混凝地土。不地同国家地、不同地学者按地照各自地的认识地、实践地、应用地范围和地目的要地求，对地高性能地混凝土地给出了地不同的地定义和地解释。地(1地)美国地国家标地准与技地术研究地所(N地IST地)与美地国混凝地土协会地(AC地I)于地199地0年5地月在马地里兰州地Gai地the地rsb地urg地城召开地的讨论地会上指地出：高地性能混地凝土是地具有某地些性能地要求的地匀质混地凝土，地必须采地用严格地的施工地工艺，地采用优地质材料地配制的地，便于地浇捣，地不离析地，力学地性能稳地定，早地期强度地高，具地有韧性地和体积地稳定性地等性能地的耐久地的混凝地土，特地别适用地于高层地建筑、地桥梁以地及暴露地在严酷地环境中地的建筑地结构。

(2地)美国地的P.地K.M地eht地a认为地：高性地能混凝地土不仅地要求高地强度，地还应具地有高耐地久性，地且耐久地性应当地放在高地性能混地凝土的地首位，地同时具地有高体地积稳定地性(高地弹性模地量、低地干缩率地、低徐地变和低地的温度地应变)地、高抗地渗性及地高工作地性。

(3)地法国的地Mal地ier地认为：地高性能地混凝土地的特点地在于有地良好的地工作性地、高的地强度和地早期强地度、工地程经济地性高和地高耐久地性，特地别适用地于桥梁地、港工地、核反地应堆以地及高速地公路等地重要的地混凝土地建筑结地构中。地(4地)日本地的小泽地一雅和地冈村甫地认为：地高性能地混凝土地应具有地高工作地性(高地的流动地性、粘地聚性与地可浇注地性)、地低温升地、低干地缩率、地高抗渗地性和足地够的强地度。他地们强调地高性能地混凝土地首先应地具备高地工作性地，甚至地要达到地免振捣地，即自地流平的地状态。

(5地)我国地的吴中地伟院士地给出高地性能混地凝土的地如下定地义：高地性能混地凝土是地一种新地型高技地术混凝地土，是地在大幅地度提高地普通混地凝土性地能的基地础上，地采用现地代混凝地土技术地，选用地优质材地料，在地严格质地量管理地条件下地制成的地；

除了地水泥、地水、骨地料外，地必须掺地加足够地数量的地掺合料地和高效地外加剂地，且水地胶比较地低；

针地对不同地用途要地求，高地性能混地凝土对地下列性地能有重地点地予地以保证地：耐久地性、工地作性、地适用性地、强度地、体积地稳定性地及经济地性，但地应以耐地久性作地为设计地的主要地指标。地(6地)黄大地能教授地认为：地高性能地混凝土地应具有地适当的地高强性地能，但地必须有地良好的地耐久性地，能抵地抗各种地化学侵地蚀作用地，体积地稳定性地好。

地综合以地上观点地，我们地可以看地出，大地家公认地高性能地混凝土地应具有地高耐久地性。高地性能混地凝土不地仅是对地传统混地凝土的地重大突地破，而地且在节地能、节地料、工地程经济地、劳动地保护以地及环境地保护等地方面都地具有重地要意义地，是一地种环保地型、集地约型的地新型材地料。

2.2 地 高性地能混凝地土的性地能 与地普通混地凝土相地比，高地性能混地凝土具地有如下地独特的地性能：地 2.地2.1 地耐久性地 高效地减水剂地和矿物地质超细地粉的配地合使用地，能够地有效的地减少用地水量，地减少混地凝土内地部的空地隙，能地够使混地凝土结地构安全地可靠地地工作5地0～1地00年地以上，地是高性地能混凝地土应用地的主要地目的。地 2.地2.2 地工作性地 坍落地度是评地价混凝地土工作地性的主地要指标地，HP地C的坍地落度控地制功能地好，在地振捣的地过程中地，高性地能混凝地土粘性地大，粗地骨料的地下沉速地度慢，地在相同地振动时地间内，地下沉距地离短，地稳定性地和均匀地性好。地同时，地由于高地性能混地凝土的地水灰比地低，自地由水少地，且掺地入超细地粉，基地本上无地泌水，地其水泥地浆的粘地性大，地很少产地生离析地的现象地。

2地.2.地3 力学地性能 由于混地凝土是地一种非地均质材地料，强地度受诸地多因素地的影响地，水灰地比是影地响混凝地土强度地的主要地因素，地对于普地通混凝地土，随地着水灰地比的降地低，混地凝土的地抗压强地度增大地，高性地能混凝地土中的地高效减地水剂对地水泥的地分散能地力强、地减水率地高，可地大幅度地降低混地凝土单地方用水地量。在地高性能地混凝土地中掺入地矿物超地细粉可地以填充地水泥颗地粒之间地的空隙地，改善地界面结地构，提地高混凝地土的密地实度，地提高强地度。

2.2地.4 体地积稳定地性 高地性能混地凝土具地有较高地的体积地稳定性地，即混地凝土在地硬化早地期应具地有较低地的水化地热，硬地化后期地具有较地小的收地缩变形地。

2地.2.地5 经济地性 高地性能混地凝土较地高的强地度、良地好的耐地久性和地工艺性地都能使地其具有地良好的地经济性地。高性地能混凝地土良好地的耐久地性可以地减少结地构的维地修费用地，延长地结构的地使用寿地命，收地到良好地的经济地效益；

地高性能地混凝土地的高强地度可以地减少构地件尺寸地，减小地自重，地增加使地用空间地；

HP地C良好地的工作地性可以地减少工地人工作地强度，地加快施地工速度地，减少地成本。地概括起地来说，地高性能地混凝土地就是能地更好地地满足结地构功能地要求和地施工工地艺要求地的混凝地土，能地最大限地度地延地长混凝地土结构地的使用地年限，地降低工地程造价地。

2地.3 地当前高地性能混地凝土应地用中存地在的问地题 在地高性能地混凝土地的应用地过程中地也存在地一些问地题，在地高性能地混凝土地的原材地料方面地，我国地水泥质地量不稳地定，离地散性大地；

在骨地料方面地，粗骨地料质量地低劣，地含泥量地大，级地配较差地，细骨地料细度地模数不地合要求地；

在外地加剂和地外掺料地的选择地上，尚地缺乏充地分的适地用性的地研究。地在高性地能混凝地土的施地工过程地中，施地工人员地的技术地水平有地限，养地护措施地不到位地，使H地PC的地密实性地和质量地不稳定地；

在高地性能混地凝土的地耐久性地方面，地由于高地性能混地凝土微地管中水地分的蒸地发与凝地聚而产地生的收地缩，使地混凝土地表面产地生裂缝地，这对地HPC地的抗碳地化、抗地冻融循地环作用地以及抗地氯离子地扩散等地都是不地利的，地高性能地混凝土地的水泥地用量高地，水灰地比低，地硬化后地长期处地于水中地时，水地分通过地微管扩地散到内地部，未地水化的地水泥粒地子进一地步水化地，产生地微膨胀地也会使地混凝土地表面产地生裂缝地，为各地种有害地介质渗地透提供地通道，地给氯离地子侵入地、碱骨地料反应地的发生地和钢筋地锈蚀创地造可能地；

在高地性能混地凝土的地设计方地面，由地于高性地能混凝地土的后地期强度地增长不地及普通地混凝土地，而且地脆性大地，需要地特别注地意。同地时，在地高性能地混凝土地的研究地方面，地现在的地研究以地实验室地研究为地主，但地是实验地室的情地况与实地际工况地相差较地大，这地不利于地今后高地性能混地凝土的地推广应地用。

地3 地高性能地混凝土地质量与地施工控地制 3地.1 高性能地混凝土地原材料地及其选地用 3地.1.地1 细集地料 细地集料宜地选用质地地坚硬地、洁净地、级地配良好地的天然地中、粗地河砂，地其质量地要求应地符合G地B/T地146地84《地建筑用地砂》的地规定。地砂的粗地细程度地对混凝地土强度地有明显地的影响地，一般地情况下地，砂子地越粗，地混凝土地的强度地越高。地配制C地50～地C80地的混凝地土用砂地宜选用地细度模地数大于地2.3地的中砂地，对于地C80地～C1地00的地混凝土地用砂宜地选用细地度模数地大于2地.6的地中砂或地粗砂。地 3.地1.2 地粗集料地 高性地能混凝地土必须地选用强地度高、地吸水率地低、级地配良好地的粗集地料。宜地选择表地面粗糙地、外形地有棱角地、针片地状含量地低的硬地质石灰地岩、花地岗岩、地玄武岩地碎石，地级配符地合规范地要求。地由于高地性能混地凝土要地求强度地较高，地就必须地使粗集地料具有地足够高地的强度地，一般地粗集料地强度应地为混凝地土强度地的11地5～2地10倍地或控制地压碎指地标值＜地10%地。最大地粒径不地应大于地25m地m，以地10～地20m地m为佳地，这是地因为，地较小粒地径的粗地集料，地其内部地产生缺地陷的几地率减小地，与砂地浆的粘地结面积地增大，地且界面地受力较地均匀。地另外，地粗集料地还应注地意集料地的粒型地、级配地和岩石地种类，地一般采地取连续地级配，地其中尤地以级配地良好、地表面粗地糙的石地灰岩碎地石为最地好。粗地集料的地线膨胀地系数要地尽可能地小，这地样能大地大减小地温度应地力，从地而提高地混凝土地的体积地稳定性地。

3地.1.地3 细掺地合料 配制高地性能混地凝土时地，掺入地活性细地掺合料地可以使地水泥浆地的流动地性大为地改善，地空隙得地到充分地填充，地使硬化地后的水地泥石强地度有所地提高。地更重要地的是，地加入活地性细掺地合料改地善了混地凝土中地水泥石地与骨料地的界面地结构，地使混凝地土的强地度、抗地渗性与地耐久性地均得到地提高。地活性细地掺合料地是高性地能混凝地土必用地的组成地材料。地在高性地能混凝地土中常地用的活地性细掺地合料有地硅粉(地SF)地、磨细地矿渣粉地(BF地S)、地粉煤灰地(FA地)、天地然沸石地粉(N地Z)等地。粉煤地灰是火地电厂燃地煤锅炉地排出的地烟道灰地，它能地有效提地高混凝地土的抗地渗性，地显著改地善混凝地土拌和地物的工地作性，地大掺量地粉煤灰地混凝土地还对环地境保护地和节约地资源有地重要意地义。配地制高性地能混凝地土的粉地煤灰宜地用含碳地量低、地细度低地、需水地量低的地优质粉地煤灰。地矿渣是地高炉炼地铁排出地的熔融地矿渣在地高温状地态下迅地速水淬地冷却而地成的，地用于高地性能混地凝土的地磨细矿地渣细度地大于水地泥，能地提高混地凝土的地工作性地和耐久地性。硅地粉是电地炉法生地产硅铁地合金所地排放的地烟道灰地，Si地O2含地量大于地90%地，平均地粒径极地小，比地表面积地＞20地000地m2/地kg，地借助大地剂量高地效减水地剂和强地力搅拌地作用，地可以填地充到水地泥或其地他掺合地料的间地隙中去地，并且地具有很地高的活地性，在地各种掺地合料中地对混凝地土的增地强作用地最为显地著，是地国际上地制备超地高强混地凝土最地通用的地超细活地性掺合地料。

地3.1地.4 减地水剂及地缓凝剂地 由于地高性能地混凝土地具有较地高的强地度，且地一般混地凝土拌地和物的地坍落度地较大(地15～地20c地m左右地)，在地低水胶地比(一地般＜0地.35地)一般地的情况地下，要地使混凝地土具有地较大的地坍落度地，就必地须使用地高效减地水剂，地且其减地水率宜地在20地﹪以上地。有时地为减少地混凝土地坍落度地的损失地，在减地水剂内地还宜掺地有缓凝地的成份地。此外地，由于地高性能地混凝土地水胶比地低，水地泥颗粒地间距小地，能进地人溶液地的离子地数量也地少，因地此减水地剂对水地泥的适地应性表地现更为地敏感。地因大部地分高性地能混凝地土施工地时采用地泵送，地故掺减地水剂后地混凝土地拌和物地的坍落地度损失地不能太地快太大地，否则地影响泵地送。

3.2地 配合地比设计地控制要地点 3地.2.地1 设计地思路有地很大区地别 在地以往的地配合比地设计方地法中，地是按混地凝土的地强度等地级要求地计算水地灰比，地而现在地则是按地耐久性地的要求地，首先地根据环地境作用地等级确地定电通地量指标地，由此地来选择地水胶比地、控制地胶凝材地料最小地用量以地及掺和地料的比地例。为地实现混地凝土的地高性能地，混凝地土的配地合比设地计应遵地循下述地原则：地①低水地胶比对地高性能地混凝土地很重要地，依靠地高效减地水剂和地优质矿地物细粉地掺合料地实现混地凝土的地低水胶地比。②地不能过地分的提地高胶凝地材料的地用量。地胶凝材地料过多地，不仅地成本高地，混凝地土的体地积稳定地性也差地，同时地，对获地得高的地强度意地义不大地。应该地通过合地理调整地粗细骨地料用量地及砂率地控制空地隙率，地实现较地低水胶地比下的地的良好地和易性地。③在地混凝土地中应该地掺加一地定量的地引气剂地，使混地凝土的地含气量地在3%地～4%地。④尽地可能使地用聚羧地酸高性地能减水地剂，以地提高工地作性，地减少收地缩。

地3.2地.2 胶地凝材料地用量及地粉煤灰地所占比地例 在地进行配地合比参地数设计地时，为地保证混地凝土的地耐久性地，混凝地土中胶地凝材料地总量应地处在一地个适宜地范围内地，不仅地有最低地限要求地，同时地，对于地C40地以下混地凝土，地胶凝材地料总量地不宜高地于40地0kg地/m3地，C4地0～C地50不地宜高于地450地kg/地m3。地使用粉地煤灰等地矿物掺地和料，地并不是地单纯地地考虑降地低混凝地土成本地，首先地是为了地混凝土地耐久性地的需要地，特别地是可以地有效改地善混凝地土抵抗地化学侵地蚀的能地力(包地括氯化地物侵蚀地、硫酸地盐侵蚀地、碱骨地料反应地等)。地国内外地的大量地研究表地明，粉地煤灰的地掺量在地20%地以上时地，改善地混凝土地耐久性地的效果地较佳。地在《公地路桥涵地施工技地术规范地》(J地TG/地TF5地0－2地011地)中明地确规定地，一般地情况下地，矿物地掺和料地掺量不地宜小于地胶凝材地料总量地的20地%，当地大于3地0%时地，混凝地土的水地胶比不地得大于地0.4地5。

3.3地 高性地能混凝地土配制地技术要地点（地1）选地用优质地的水泥地和砂石地料。

（2）地掺加优地质化学地外加剂地、引气地剂、聚地羧酸减地水剂。地（3地）掺加地矿物掺地合料粉地煤灰、地矿渣粉地。

（地4）低地水胶比地(一般地小于0地.40地)。

（5）地限制胶地凝材料地总量和地水泥用地量其中地：采用地高效减地水剂主地要是为地了减少地混凝土地用水量地，降低地水泥石地孔隙率地，改善地孔结构地，从而地改善混地凝土施地工工作地性能，地提高混地凝土的地密实性地和强度地，改善地混凝土地的耐久地性能。地 目前地使用的地高效减地水剂主地要是聚地羧酸系地减水剂地，优地点有以地下6点地：

(地1)掺地量少(地1.0地%以下地)，减地水率高地(25地%～4地5%)地。

(地2)混地凝土工地作性好地，坍落地度损失地小。

(3)地混凝土地收缩小地。

(地4)碱地含量很地少。早地强、缓地凝、引地气性可地根据需地要复配地调节，地起到多地功能的地功效。地(5地)无污地染的环地保产品地。

(地6)采地用矿物地掺合料地(粉煤地灰、矿地粉等)地主要是地可以提地高水泥地石界面地强度，地降低混地凝土的地碱性，地改善混地凝土的地和易性地(滚珠地效应)地，减小地水泥石地孔隙率地(颗粒地互相填地充)，地降低混地凝土内地部温度地，提高地耐久性地。

3地.4 地高性能地混凝土地的施工地控制 地3.4地.1 搅地拌 混地凝土原地材料应地严格按地照施工地配合比地要求进地行准确地称量，地称量最地大允许地偏差应地符合下地列规定地(按重地量计)地：胶凝地材料(地水泥、地掺合料地等)±地1%；

地外加剂地±1%地；

骨料地±2%地；

拌和地用水±地1%。地应采用地卧轴式地、行星地式或逆地流式强地制搅拌地机搅拌地混凝土地，采用地电子计地量系统地计量原地材料。地搅拌时地间不宜地少于2地min地，也不地宜超过地3mi地n。炎地热季节地或寒冷地季节搅地拌混凝地土时，地必须采地取有效地措施控地制原材地料温度地，以保地证混凝地土的入地模温度地满足规地定。

3.4地.2 运地输 应地采取有地效措施地，保证地混凝土地在运输地过程中地保持均地匀性及地各项工地作性能地指标不地发生明地显波动地。应对地运输设地备采取地保温隔地热措施地，防止地局部混地凝土温地度升高地(夏季地)或受地冻(冬地季)。地应采取地适当措地施防止地水分进地入运输地容器或地蒸发。地 3.地4.3地 浇注（1）混凝地土入模地前，应地采用专地用设备地测定混地凝土的地温度、地坍落度地、含气地量、水地胶比及地泌水率地等工作地性能；

地只有拌地和物性地能符合地设计或地配合比地要求的地混凝土地方可入地模浇注地。混凝地土的入地模温度地一般宜地控制在地5～3地0℃。

（2）混凝地土浇注地时的自地由倾落地高度不地得大于地2m。地当大于地2m时地，应采地用滑槽地、串筒地、漏斗地等器具地辅助输地送混凝地土，保地证混凝地土不出地现分层地离析现地象。

（3）地混凝土地的浇注地应采用地分层连地续推移地的方式地进行，地间隙时地间不得地超过9地0mi地n，不地得随意地留置施地工缝。

（4）新浇地混凝土地与邻接地的己硬地化混凝地土或岩地土介质地间浇注地时的温地差不得地大于1地5℃。

3.地4.4 地振捣 可采用地插入式地振动棒地、附着地式平板地振捣器地、表面地平板振地捣器等地振捣设地备振捣地混凝土地。振捣地时应避地免碰撞地模板、地钢筋及地预埋件地。采用地插入式地振捣器地振捣混地凝土时地，宜采地用垂直地点振方地式振捣地。每点地的振捣地时间以地表面泛地浆或不地冒大气地泡为准地，一般地不宜超地过30地s，避地免过振地。若需地变换振地捣棒在地混凝土地拌和物地中的水地平位置地，应首地先竖向地缓慢将地振捣棒地拔出，地然后再地将振捣地棒移至地新的位地置，不地得将振地捣棒放地在拌和地物内平地拖。

3.4地.5 养地护 高地性能混地凝土早地期强度地增长较地快，一地般3天地达到设地计强度地的60地%，7地天达到地设计强地度的8地0%，地因而混地凝土早地期养护地特别重地要。通地常在混地凝土浇地注完毕地后采取地以带模地养护为地主，浇地水养护地为辅，地使混凝地土表面地保持湿地润。养地护时间地不少于地14天地。

3地.4.地6 质量地检验控地制 除地施工前地严格进地行原材地料质量地检查外地，在混地凝土施地工过程地中，应地对混凝地土的以地下指标地进行检地查控制地：混凝地土拌和地物：水地胶比、地坍落度地、含气地量、入地模温度地、泌水地率、匀地质性。地硬化混地凝土：地标准养地护试件地抗压强地度、同地条件养地护试件地抗压强地度、抗地渗性、地电通量地等。

地 4 地结合工地程案例地对高性地能混凝地土的应地用进行地分析 4.1地 工程地概况 百脑汇地信息数地码港位地于教工地路，介地于天目地山路和地文三路地之间。地按设计地要求混地凝土技地术要求地为外围地挡土墙地和扶壁地柱（A地、N、地1、1地3轴线地）采用地C40地，其余地剪力墙地和框架地柱采用地C45地，剪力地墙墙梁地节点和地框架梁地柱采用地C45地，框架地梁与楼地板采用地C40地，基础地板、承地台、地地梁采用地C40地，抗渗地要求为地P8，地掺加U地EA-地H膨胀地剂，掺地量为1地0%。地采用泵地送混凝地土，施地工坍落地度要求地16c地m。该地工程地地下室基地础混凝地土总方地量为1地160地0m3地，计划地分四次地完成地地下室混地凝土施地工，第地一次供地应方量地约55地00m地3，其地中加强地带19地0m3地。

4地.2 地工程技地术措施地 由于地该工程地砼强度地等级较地高，相地应胶凝地材料用地量也较地多，为地保证工地程质量地，减少地水化热地，减小地收缩性地，预防地裂缝的地产生，地采取以地下技术地措施：地 4.地2.1地 选用优地质的砂地、石材地料 黄地砂用桐地庐产加地工砂，地细度模地数不小地于2.地3，含地泥量少地于3.地0％。地石子用地5-2地5mm地连续级地配的碎地石，压地碎指标地小于1地5％，地针片状地含量小地于15地％，含地泥量小地于1％地，确保地砼强度地满足设地计要求地。

4地.2.地2 在砼地中掺加地磨细矿地粉 等地量取代地部份水地泥用量地，降低地砼的水地化热，地同时利地用矿粉地超细颗地粒的活地性效应地使砼更地加致密地，提高地砼抗渗地抗裂性地能。

地4.2地.3 在地砼中掺地加Ⅱ级地磨细粉地煤灰 超量取地代部份地水泥用地量，降地低砼的地水化热地，改善地混凝土地的工作地性能，地同时利地用粉煤地灰的活地性效应地使砼更地加致密地，提高地砼抗渗地抗裂性地能，根地据GB地J14地6-9地0《粉地煤灰混地凝土应地用技术地规范》地大体积地混凝土地基础宜地采用6地0天龄地期考核地混凝土地强度等地级，进地一步降地低水泥地用量，地减小水地化热。地 4.地2.4地 在砼中地掺加S地P40地3多功地能高效地减水剂地 一方地面可减地小用水地量，相地应地减地小水泥地用量，地降低砼地的水化地热；

另地一方面地，可延地缓砼的地凝结时地间，减地少浇筑地过程中地出现施地工缝的地可能性地。

4地.2.地5 在砼地中掺加地膨胀剂地 使砼地具有微地膨胀性地，提高地砼的防地渗抗裂地性能。地 4.地3 工地程注意地事项 4.3地.1 地 原材料地选择（1）地水泥 水泥是地影响混地凝土强地度的主地要材料地，高性地能混凝地土必须地使用低地碱和性地能相对地稳定的地水泥，地根据混地凝土配地制强度地选用不地同强度地等级的地水泥，地尽量降地低混凝地土的水地胶比和地水泥用地量。

（2）地外加剂地 应根地据需提地高混凝地土的性地能选择地相应的地外加剂地，外加地剂的生地产厂家地需有较地大的生地产规模地和质量地检验检地测部门地，厂家地应有完地善的质地量保证地体系，地生产的地外加剂地性能稳地定。应地根据地地材水泥地与外加地剂的适地应性试地验来选地用与水地泥相容地性良好地的外加地剂，外地加剂的地掺量应地通过试地验确定地。同时地掺加不地同功能地的外加地剂时，地需通过地试验确地定是否地影响外地加剂的地性能。地（3地）集料地 高性地能混凝地土用粗地细集料地必须洁地净、级地配良好地且强度地满足混地凝土要地求，粗地细集料地的吸水地率较小地。细集地料宜用地中粗砂地，细集地料中不地宜含有地风化砂地粒。粗地集料的地颗粒均地匀，针地片状颗地粒含量地较少；

地应无风地化石或地其他软地弱颗粒地，粗集地料的合地成级配地应通过地试验确地定，应地使粗集地料能相地互填充地。所用地集料应地进行碱地集料试地验，符地合要求地的集料地方可用地于高性地能混凝地土。

（4）地矿物掺地合料 在高性地能混凝地土中加地入掺合地料是提地高混凝地土性能地的方法地之一，地常用的地矿物掺地合料有地优质粉地煤灰、地粒化高地炉矿渣地、矿粉地和超细地硅粉等地。矿物地掺合料地应选用地信誉好地质量稳地定可靠地的厂家地，使用地前应通地过试验地检测确地定其使地用等级地是否满地足要求地。掺加地矿物掺地合料时地必须考地虑水泥地中掺合地料的组地分和数地量，然地后根据地混凝土地的性能地和强度地及相关地技术规地范确定地掺量。地 4.地3.2地 优化地配合比地设计 高性能地混凝土地试验室地配合比地确定以地后，还地应根据地施工条地件进行地混凝土地试拌和地和浇筑地试验构地件，检地查混凝地土是否地满足施地工性能地，如不地能完全地满足施地工要求地和构筑地物的使地用性能地，需要地分析原地因对试地验室配地合比进地行改进地优化；

地在正常地施工过地程中，地还需根地据环境地和施工地工艺对地配合比地进行优地化。

地4.3地.3 地混凝土地的拌和地及运输地 高性地能混凝地土拌合地设备必地须计量地准确，地具有先地进的电地子控制地和电脑地储存功地能，可地以进行地全自动地控制混地凝土的地加料、地搅拌和地出料。地由于高地性能混地凝土掺地加了外地加剂和地掺合料地，因此地需适当地延长混地凝土的地搅拌时地间，才地能使混地凝土充地分拌和地均匀。地 混凝地土运输地宜用混地凝土罐地车并不地停地搅地动，混地凝土从地开始拌地和到浇地筑结束地的时间地不得大地于混凝地土的初地凝时间地；

混凝地土在运地输过程地中不得地随意加地水。在地冬季运地输混凝地土时必地须采用地保温措地施以保地证混凝地土入模地温度。地 4.地3.4地 混凝地土构件地的早期地养护 高性能地混凝土地浇筑后地需及时地覆盖养地护，混地凝土构地件拆去地模板后地，对裸地露的混地凝土应地及时喷地水养护地，保证地混凝土地表面有地足够的地水分让地水泥水地化，提地高混凝地土表面地强度，地减少混地凝土表地面的干地缩裂缝地，保证地混凝土地构件的地使用性地能。

4.4地 分析地高性能地混凝土地在工程地中的几地个要点地 4.地4.1地 控制地混凝土地中的水地泥的用地量 采地用低水地胶比，地控制混地凝土中地的水泥地用量。地其目的地是为了地降低混地凝土的地温升，地增强硬地化混凝地土的体地积稳定地性能，地减少硬地化混凝地土的收地缩裂缝地。水胶地比较大地时，混地凝土中地会留下地较多的地毛细孔地，增加地硬化混地凝土的地收缩。地 4.地4.2地 适当地的掺加地矿物细地掺料 使用矿地物细掺地料是配地制高性地能混凝地土的一地个重要地手段。地其目的地是为了地抑制混地凝土中地碱骨料地反应的地危害。地吴中伟地教授认地为，矿地物细掺地料是混地凝土的地主要组地成材料地之一，地它起着地根本改地变常规地凝土性地能的作地用。在地配制高地性能混地凝土时地，掺部地分活性地矿物细地掺料可地以促进地水泥水地化生成地的进一地步转化地。改善地硬化混地凝土的地孔结构地，提混地凝土的地密实性地能。应地该注意地，矿物地细掺料地的用不地是简单地的对水地泥的代地替。应地该根据地具体况地确定矿地物细掺地料的品地种与掺地量。研地究表明地，两种地以上的地矿物细地掺料复地合使用地时，其地综合果地优于其地分别单地独使用地的总和地，这就地是所谓地超叠加地效应。地 4.地4.3地 掺加地高效的地外加剂地 高效地外加剂地是配高地性能混地凝土的地必备材地料。正地是由于地高效外地剂的发地展才使地高性能地混凝土地的制造地成为可地能现在地已经有地了制造地各种高地性能混地凝土的地外加剂地。虽然地他们的地性能还地有待进地一步提地高，超地加效应地也存在地于外加地剂与外地加剂的地复合使地用及外地加剂与地矿物细地掺料的地复合使地用中。地将两种地高效减地水剂按地照一定地的比例地复合使地用，以地使复合地后的产地品的各地组分间地的作用地相互节地制，从地而达到地发挥其地各自的地优势的地目的，地其综效地果超过地两种外地加剂单地独使用地的效果地的总和地应该通地过试验地，找出地最佳匹地配材料地与最佳地匹比例地。

4地.4.地4 保地证混凝地土具有地相同的地塌落度地 在连地续浇注地的混凝地土结构地中，必地须保证地混凝土地具有相地同的塌地落度。地当混凝地土的塌地落度不地同时，地混凝土地在硬化地过程中地产生的地收缩也地不同，地两种不地同塌落地度的混地凝土之地间容易地产生较地大的收地缩裂缝地。

地5 绿地色高性地能混凝地土 5地.1 研发绿地色高性地能混凝地土的必地要性 199地0年美地国首先地提出了地高性能地混凝土地，得到地了世界地各国和地专家的地认可，地法国政地府组织地包括政地府研究地机构、地高等院地校、建地筑公司地等单位地开展了地高性能地混凝土地的研究地。19地96年地，法国地公共工地程部和地教育与地研究部地又组织地了为期地4年的地国家研地究项目地“高性地能混凝地土20地00”地，投人地了60地0万美地元作为地研究经地费。1地994地年，美地国联邦地政府1地6个机地构联合地提出了地一个在地基础设地施施工地中应用地高性能地混凝土地的决议地，并决地定在1地0年投地资2亿地美元进地行研究地。绿色地是绿色地环保，地人类社地会越发地展，对地绿色环地保的要地求越迫地切。国地外有位地学者写地一篇综地述，题地为“昨地天和今地天的水地泥，明地天的混地凝土”地，文中地指出2地1世纪地水泥工地业应改地名为水地硬性胶地凝材料地工业，地而且应地是一种地绿色工地业。水地泥和混地凝土堪地称为世地界上耗地用量最地大的材地料，在地我国尤地其如此地。我国地人多地地少，资地源缺乏地，同时地也是世地界上能地源消耗地的大国地，以水地泥和混地凝土为地例，我地国水泥地的年产地量大约地9亿吨地，占世地界水泥地产量的地三分之地一，混地凝土产地量约1地2亿m地3，世地界混凝地土年产地量大约地30亿地m3，地混凝土地的大量地使用，地需要大地量水泥地，水泥地的生产地又极大地地影响地了环境地，直接地影响子地孙后代地的生活地，所以地绿色高地性能的地发展是地事在必地行。绿地色高性地能混凝地土的研地究及使地用，即地保护了地环境，地又提高地了混凝地土的性地能。以地粉煤灰地为例，地现已研地发与使地用的绿地色高性地能混凝地土，绝地大部分地把粉煤地灰作主地要掺料地，粉煤地灰是工地业废料地，如不地很好利地用，会地对环境地造成二地次污染地，在绿地色高性地能混凝地土中采地用粉煤地灰，即地解决了地二次污地染，又地降低了地混凝土地的成本地，同时地提高了地混凝土地的性能地，主要地表现在地提高了地混凝土地的耐久地性和工地作性。地混凝土地的评价地已由高地强度转地为高性地能，高地性能中地耐久性地是一个地主要的地评定标地准，混地凝土不地是一劳地永逸的地材料，地它也是地随时间地的增长地、环境地的影响地和使用地情况直地接影响地其使用地寿命，地一些发地达国家地面临这地个问题地，我地们国家地也面临地同样的地问题。地199地1年美地国在提地交国会地《国家地公路与地桥梁现地状》的地报告中地指出，地为了修地理或更地换现已地存在缺地陷的桥地梁，需地投资9地1 亿地美元如地拖延维地护进程地，费用地将增至地131地0亿美地元，美地国每年地用于混地凝土维地修的费地用大约地300地亿美元地。我国地是发展地中国家地，在工地程建设地中基本地没有维地修费用地，工程地费用主地要在新地建工程地，建国地以来，地五、六地十年代地的工程地量大，地经过几地十年的地使用，地可以说地需维修地的工程地量肯定地也是巨地大的，地费用是地惊人的地，因此地，站在地历史的地角度，地站在发地展的角地度，研地究混凝地土高性地能的意地义巨大地。

5地.2 绿色高地性能混地凝土的地可行性地 绿色地高性能地混凝土地是混凝地土发展地的方向地，是我地国国情地的需要地，是建地筑工程地发展的地需要，地是为了地子孙后地代造福地的需要地，2地005地年建设地部发布地了《关地于进一地步做好地建筑业地10项地新技术地推广应地用的通地知》(地建质〔地200地5〕)地26号地)文件地中第2地项既是地“高性地能混凝地土技术地”。建地设部部地长汪光地熹在第地2届国地际智能地绿色节地能大会地上表示地:中国地将大力地开展科地技创新地以支援地和促进地行业发地展，将地对既有地建筑节地能改造地成套技地术，低地能耗大地型公关地建筑技地术等加地快技术地公关，地推动以地节能、地节地、地节水、地节材和地环保为地核心的地建筑技地术发展地，逐步地提高绿地色建筑地比重。地因此，地研发绿地色高性地能混凝地土体现地科学发地展观，地是利国地利民，地惠及子地孙之事地。上述地这些都地为绿色地高性能地混凝土地的研究地与应用地打下了地良好的地基础。地 5.地3 绿地色高性地能混凝地土的发地展 1地997地年3月地的“高地强与高地性能混地凝土”地会议上地，吴中地伟院士地首次出地“绿色地高性能地混凝土地(GH地PC)地 ”的地概念，地并指出地: G地HPC地是混凝地土的发地展方向地，更是地混凝土地的未来地。提高地混凝土地的绿色地度，可地以节约地更多的地资源与地能源，地将对环地境的破地坏减到地最小。地人类已地经进入地21世地纪，混地凝土应地该更多地地掺加地工业废地渣掺和地料，更地多地节地约水泥地，有更地高的强地度和耐地久性。地高性能地混凝土地(HP地C)具地有下列地特征:地(1)地更多地地节约熟地料水泥地，降低地能耗与地环境污地染;(地2)更地多地掺地加工业地废料为地主的细地掺料;地(3)地更大地地发挥混地凝土的地高性能地优势，地减少水地泥与混地凝土的地用量。地因此，地高性能地混凝土地本身就地可成为地绿色混地凝土。地事实上地，许多地工程如地大体积地水工建地筑、基地础等对地强度要地求不高地，但对地耐久性地、工作地性、体地积稳定地性、低地水化热地等有很地高要求地，都应地采用H地PC。地例如日地本跨海地明石大地桥基墩地混凝土地(50地万m3地)要求地高耐久地性、高地抗冲刷地性与低地升温，地而强度地只要求地20M地Pa，地使用的地就是掺地加了复地合外加地剂与复地合细掺地料的H地PC。地由此可地见，高地性能混地凝土并地不一定地强调高地强，我地国目前地也己完地成了普地通混凝地土的高地性能化地的研究地和应用地。因此地，传统地的GH地PC的地应用范地围可以地进一步地扩大，地可以将地欧美对地HPC地强度的地低限5地0MP地a降低地到C3地0左右地，原则地是只要地不损害地混凝土地的内部地结构如地孔结构地、水化地物结构地与界面地结构等地，保证地混凝土地具有良地好的耐地久性与地体积稳地定性。地纳米混地凝土、地再生混地凝土、地免振捣地自密实地高性能地混凝土地等都是地绿色高地性能混地凝土。地绿色高地性能混地凝土已地被广泛地应用于地市政工地程、民地用建筑地和工业地建筑，地与普通地混凝土地相比，地高性能地混凝土地具有更地好的施地工性能地和耐久地性，同地时可以地更多地地利用工地业废渣地及其它地废弃物地，有良地好的经地济指标地和环保地意义，地因此，地绿色高地性能混地凝土是地混凝土地的发展地方向。地 6 高性地能混凝地土的发地展前景地 随着地HPC地的开发地和应用地，建筑地对生态地环境产地生的影地响正引地起社会地的关注地。建筑地物在建地造和运地行的过地程中需地消耗大地量的自地然资源地和能源地，并对地环境产地生不同地程度的地影响。地有专家地指出，地作为建地筑工业地主要原地料的水地泥，实地际上是地一种不地可持续地发展的地产品。地因此，地高性能地混凝土地的技术地核心是地在限制地水泥用地量以获地得混凝地土高性地能的同地时，坚地持其可地持续性地的发展地原则。地目前，地高性能地混凝土地又有了地几个新地的发展地方向：地 6.地1 绿地色高性地能混凝地土 水地泥混凝地土是当地代最大地宗的人地造材料地，对资地源、能地源的消地耗和对地环境的地破坏十地分巨大地，与可地持续发地展的要地求背道地而驰。地绿色高地性能混地凝土研地究和应地用较多地的是粉地煤灰混地凝土，地粉煤灰地混凝土地与基准地混凝土地相比，地大大提地高了新地拌混凝地土的工地作性能地，明显地降低混地凝土硬地化阶段地的水化地热，提地高混凝地土强度地特别是地后期强地度。而地且，节地约水泥地，减少地环境污地染，成地为绿色地高性能地混凝土地的代表地性材料地。

6地.2 超地高性能地混凝土地 超高地性能混地凝土，地如活性地粉末混地凝土（地Rea地cti地ve 地Pow地der地 co地n-c地ret地e,R地PC）地,其特地点是高地强度，地抗压强地度高达地300地MPa地，且具地有高密地实性，地已在军地事、核地电站等地特殊工地程中成地功应用地。

6地.3 智地能混凝地土 智地能混凝地土是在地混凝土地原有的地组分基地础上复地合智能地型组分地，使混地凝土材地料具有地自感知地、自适地应、自地修复特地性的多地功能材地料，对地环境变地化具有地感知和地控制的地功能。地随着损地伤自诊地断混凝地土、温地度自调地节混凝地土、仿地生自愈地合混凝地土等一地系列机地敏混凝地土的出地现，为地智能混地凝土的地研究、地发展和地智能混地凝土结地构的研地究应用地奠定了地基础。地 6 地结论 本文探地讨了高地性能混地凝土配地合比设地计的基地本要求地和技术地途径，地主要从地原材料地的选择地、配合地比参数地的合理地确定等地方面进地行了阐地述。通地过掺入地矿物微地细粉和地高性能地化学外地加剂的地技术途地径来配地制高性地能混凝地土，既地可改善地混凝土地的性能地，又能地降低生地产成本地，有利地于高性地能混凝地土的推地广应用地。之后地又结合地一个具地体的工地程分析地了高性地能混凝地土在实地际应用地过程中地需要注地意的事地项和要地点。如地今我国地HPC地发展形地势良好地，但是地要使H地PC在地建筑工地程中推地广使用地还需一地个认识地和实践地的过程地。随着地我国建地筑基础地建设的地不断增地强，H地PC必地将成为地新世纪地的重要地建筑工地程材料地。基于地上述特地点，高地性能混地凝土将地成为我地国近期地混凝土地技术的地主要发地展方向。

致 谢 在进行论文设计过程地中，西地安交大地赵权利地老师给予地了悉心地指导和地亲切的地关怀，地从论文地施工组地织设计地的选题地到结构地的确定地以及最地终定稿地，无比地凝聚着地老师的地心血，地老师严地谨的治地学态度地使我受地益匪浅地，在此地表示深地深的感地谢。在这段地期间内地不仅得地到了老地师的指地导还得地到了西地安交大地土木工地程系同地学以及施工现地场管理地人员的地热情的地帮助和地指导，地我才克地服一个地一个的地困难和地疑惑，地直至本地文的顺地利完成地。

参考文献 [1]吴中伟.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社，2016 [2]吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社，2015 [3]丁大钧.高性能混凝土及其在工程中的应用[M].北京:机械工业出版社，2016 [4]俞瑞堂．高性能混凝土的发展与展望[M]．水利水电工程设计，2015 [5]中国土木工程学会标准.混凝土结构耐久性设计与施工指南[M].北京:中国建筑工业出版社，2014.[6]卞春丽,梁晓平.高性能混凝土技术特点及应用[J].山西建筑，2017，33(2):182-183.[7]陈家辉.高性能混凝土应用现状及其前景[J].广东土木与建筑，2015，(05).[8]李红辉.大掺量粉煤灰高性能混凝土研究[D].北京，北京建筑工程学院结构工程专业，2017.[9]李丽.高性能混凝土收缩与开裂规律的研究及机理分析[D].南京，东南大学材料学，2014.[10]陈栓发.高性能混凝土应力腐蚀与腐蚀疲劳特性研究[D].西安，长安大学道路与铁道工程专业，2012.[11]余红发.盐湖地区高性能混凝土的耐久性、机理与使用寿命预测方法[D].南京，东南大学结构工程专业，2014.[12]林雅莲.高性能混凝及其在闽南地区的综合应用[D].福建，华侨大学建筑与土木工程专业，2014.[13]冯剑.绿色高性能混凝的土技术特点与应用[J].江西建材，2014，24(2).[14]赵庆新，孙伟，缪昌文.粉煤灰掺量和水胶比对高性能混凝土徐变性能的影响及其机理[J].土木工程学报，2016，32(12)..附件：

网络学院毕业论文独创性声明 本人声明，所呈交的毕业论文系在指导老师的指导下本人独立完成的研究成果。论文中依法引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果，如果本论文有摘抄他人的研究成果，被他人追究责任，则本人负全部责任，与指导老师和学校无关。

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2019年2月 14 日 毕业论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅读、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用毕业论文或与论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安交通大学。

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2019年 2月 14日 注：本声明的版权归西安交通大学所有，未经许可，任何单位及个人不得擅自使用。

第四篇：高性能混凝土的研究与发展现状

高性能混凝土的研究与发展现状

[摘要] 随着我国改革开放和现代化进程的加快，我国的建设规模正日益增大，如何保证建筑工程质量的同时也能使工程能长久的安全使用下去，日益受到各级政府和社会各界的广泛关注。在众多的土木工程建设中，混凝土的应用面之广，使用次数之多是很少见的。尤其中近年来，一种较新的混凝土技术正在快速发展并且运用到许多实际工程项目中，那就是高性能混凝土。

高性能混凝土(High Performance Concrete，HPC)由于具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，被认为是目前全世界性能最为全面的混凝土，至今已在不少重要工程中被采用，特别是在桥梁、高层建筑、海港建筑等工程。

本文主要介绍了高性能混凝土发展的历史背景及目前国内外的研究现状，阐明了高性能混凝土的特性，列举了高性能混凝土在国内外研究应用中的重要成果，并对其发展趋势作出展望。随着我国建筑向高层化、大型化、现代化的发展，HPC必将成为新世纪的重要建筑工程材料。

[关键词] 高性能混凝土；耐久性；体积稳定性

第五篇：聚羧酸系减水剂（共）

聚羧酸系减水剂

百科名片

聚羧酸系高性能减水剂（液体）是继木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种高效减水剂。PC聚羧酸系高性能减水剂是代表当今世界技术含量最领先的减水剂产品。经与国内外同类产品性能比较表明，PC聚羧酸系高性能减水剂在技术性能指标、性价比方面都达到了当今国际先进水平。

一、性能特点

1、掺量低、减水率高：减水率可高达45%，可用于配制高强以及高性能混凝土。

2、坍落度轻时损失小：预拌混凝土2h坍落度损失小于15%，对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利。

3、混凝土工作性好：用PC聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下，也不会有明显的离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时，混凝土工作性好、粘聚性好，混凝土易于搅拌。

4、混凝土收缩小：可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性。

5、碱含量极低：碱含量≤0.2%。

6、产品稳定性好：低温时无沉淀析出。

7、产品绿色环保：产品无毒无害，是绿色环保产品，有利于可持续发展。

8、经济效益好：工程综合造价低于使用其它类型产品。

9、唯一的缺点可能就是与其他水泥和胶凝材料的适应性问题，可以这么说，聚羧酸类减水剂是所有减水剂系类中与水泥适应性最差的外加剂之一，所以在使用之前都要对水泥以及其他胶凝材料做适应性的实验来确定其性能好坏，这是很值得注意的地方！

二、技术性能

项 目（标准型）（缓凝型）

外观 浅棕色液体 浅棕色液体

密度（g/ml）1.07±0.02 1.07±0.02 固含量（%）20±2 20±2 水泥净浆流动度（基准水泥）（㎜）≥250（W/C=0.29）≥250（W/C=0.29）

pH 6～8 6～8

氯离子含量（%）≤0.02 ≤0.02 碱含量（Na2O＋0.658K2O）（%）≤0.2 ≤0.2

聚羧酸系高性能减水剂混凝土性能指标

项 目（标准型）（缓凝型）

减水率（%）25～45 25～45 泌水率比（%）≤20 ≤20

坍落度增加值（㎜）＞100 ＞100 坍落度保留值（1h）（㎜）≥160 ≥160 含气量（%）2.0～5.0 2.0～5.0

凝结时间差（min）初凝-90～+90 +150 终凝-90～+90 +150

抗压强度比（%）1d ≥180 无要求 3d ≥165 ≥155 7d ≥155 ≥145 28d ≥135 ≥130

耐久性 28d收缩率比（%）≤100 ≤100 200次快冻相对动弹模量（%）≥60 ≥60 抗氯离子渗透性（C）≤1000 ≤1000 碳化深度比（%）≤100 ≤100 钢筋锈蚀 无 无

常用掺量（%）占胶凝材料总量的0.8～1.5%

三、使用说明

1、DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂的掺量为胶凝材料总重量的0.4%～2.5%，常用掺量为0.8%～1.5%。使用前应进行混凝土试配试验，以求最佳掺量。

2、DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂不可与萘系高效减水剂混合使用，使用聚羧酸系高性能减水剂时必须将使用过萘系高效减水剂的搅拌机和搅拌车冲洗干净否则可能会失去减水效果。

3、使用聚羧酸系高性能减水剂时，可以直接以原液形式掺加，也可以配制成一定浓度的溶液使用，并扣除聚羧酸系高性能减水剂自身所带入的水量。

4、由于掺用聚羧酸系高性能减水剂混凝土的减水率较大，因此坍落度对用水量的敏感性较高，使用时必须严格控制用水量。

5、聚羧酸系高性能减水剂与绝大多数水泥有良好的适应性，但对个别水泥有可能出现减水率偏低，坍落度损失偏大的现象。另外，水泥的细度和储存时间也可能会影响聚羧酸系高性能减水剂的使用效果。此时，建议通过适当增大掺量或复配其它缓凝组分等方法予以解决。

6、掺用聚羧酸系高性能减水剂后，混凝土含气量有所增加（一般为2%～5%）有利于改善混凝土的和易性和耐久性，如需在蒸养混凝土中使用或有其它特殊要求，请联系我们，我们为您及时解决。

7、由于聚羧酸系高性能减水剂掺量小、减水率高，使用聚羧酸系高性能减水剂配制C45以上的各类高性能混凝土，可以大幅度降低工程成本，具有显著的技术经济效益；用于配制C45以下等级混凝土，虽然聚羧酸系高性能减水剂的成本偏高，但可以通过增加矿物掺合料用量，降低混凝土的综合成本，同样具有一定的技术经济效益。

四、作用机理

减水作用是表面活性剂对水泥水化过程所起的一种重要作用。减水剂是在不影响混凝土工作性的条件下，能使单位用水量减少；或在不改变单位用水量的条件下，可改善混凝土的工作性；或同时具有以上两种效果，又不显著改变含气量的外加剂。目前，所使用的混凝土减水剂都是表面活性剂，属于阴离子表面活性剂。

水泥与水搅拌后，产生水化反应，出现一些絮凝状结构，它包裹着很多拌和水，从而降低了新拌混凝土的和易性（又称工作性，主要是指新鲜混凝土在施工中，即在搅拌、运输、浇灌等过程中能保持均匀、密实而不发生分层离析现象的性能）。施工中为了保持所需的和易性，就必须相应增加拌和水量，由于水量的增加会使水泥石结构中形成过多的孔隙，从而严重影响硬化混凝土的物理力学性能，若能将这些包裹的水分释放出来，混凝土的用水量就可大大减少。在制备混凝土的过程中，掺入适量减水剂，就能很好地起到这样的作用。

混凝土中掺入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液，构成单分子或多分子层吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面带有相同符号的电荷，于是在同性相斥的作用下，不但能使水泥－水体系处于相对稳定的悬浮状态，而且，能使水泥在加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝结构内的水释放出来，达到减水的目的。减水剂加入后，不仅可以使新拌混凝土的和易性改善，而且由于混凝土中水灰比有较大幅度的下降，使水泥石内部孔隙体积明显减少，水泥石更为致密，混凝土的抗压强度显著提高。减水剂的加入，还对水泥的水化速度、凝结时间都有影响。这些性质在实用中都是很重要的。

五、包装

1、DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂, 水剂采用桶装, 粉剂为塑桶装。

2、应置于阴凉干澡处储存，避免阳光直射。

3、有效保存期为12个月，超期经试验验证合格后仍可继续使用。

DH-4004型聚羧酸系高性能减水剂（液体）

六、应用中的几点理解误区

作为最新一代的高性能外加剂，聚羧酸减水剂的工程应用日益增加。从预制混凝土构件到现浇混凝土，从自密实混凝土、清水混凝土到需要快凝早强的特殊混凝土，从铁路、桥梁、水电等领域到市政、民建工程，聚羧酸减水剂正占有越来越大的市场份额。但毕竟聚羧酸减水剂工程应用的时间还较短，对其应用技术的基础研究还相对较少，应用者大多凭厂家的宣传、凭以往经验甚至凭感觉，其中难免有一些应用乃至理解上的误区。1、聚羧酸减水剂与水泥的适应性好

常见的对聚羧酸减水剂性能的描述是：减水率高、与水泥适应性非常好、混凝土和易性好、一小时坍落度无损失等。事实上，胶凝材料成分复杂多变，从吸附一分散机理看，任何外加剂都不可能适应所有情况，聚羧酸外加剂与水泥适应性好也是与萘系减水剂相对比较而言的。

混凝土工作性，总体上可分为流动性指标和稳定性指标。掺加聚羧酸减水剂的混凝土和易性比较好，在较高的掺量或较高用水量时也不会发生明显的离析、泌水，混凝土在模板中的沉降也较小，也就是说从稳定性指标来说，聚羧酸减水剂与水泥的适应性要明显好于萘系减水剂。但从流动性指标来说，并不尽然。

（1）聚羧酸减水剂的适应性与其掺量直接相关

我们都知道，萘系减水剂掺量较高的高标号混凝土流动性较好，坍落度损失较小；但中低标号混凝土往往流动性差，坍损也较大，而适当增加掺量是改善适应性的最有效措施。聚羧酸外加剂同样如此，笔者用北京地区常用的胶凝材料和骨料配制 C30 混凝土，外加剂用巴斯夫公司聚羧酸减水剂，结果发现：减水剂掺量(折固)在 0.13 ％ ~0.15 ％间时，混凝土都能获得较好的流动性，但坍落度损失普遍较大，不管复配哪种常用缓凝剂，加多大剂量，当减水剂掺量达到 0.16 ％后，大部分混凝土 1 小时后都能保持较好的流动性。

(2)与萘系减水剂适应性差的水泥一般与聚羧酸减水剂适应性也较差

一般说来，碱含量高、铝酸盐含量高或细度高的水泥需水量大。萘系减水剂的掺量较高，坍落度损失较大，同样，用聚羧酸减水剂也有相同的规律。某些掺加萘系减水剂有滞后泌水现象的水泥，改用聚羧酸减水剂同样会泌水，但程度稍轻。若水泥由于石膏原因存在非正常坍落度损失(混凝土在出机几分钟后即失去流动性)，用聚羧酸减水剂也不会有改观，只能同时补充硫酸根离子才能从根本上解决，这跟萘系减水剂是一致的。

(3)某一具体的聚羧酸产品的“适应面”不及萘系产品

萘系产品是由相同原材料在相同工艺条件下合成的结构性能相同的产品，聚羧酸减水剂是由不同种原材料在不同工艺条件下合成的具有相类似分子结构的一类产品。萘系产品的不同主要体现在原材料的品质和工艺条件的稳定性上，而聚羧酸产品的不同基于化学分子结构的不同。具体到应用上，萘系产品对不同情况的适应性更多表现在最佳掺量在一定范围内的波动或坍落度损失值的相对大小。对于某一具体聚羧酸产品，情况截然不同：如果该产品能适应混凝土材料，混凝土状态会很好，坍损也小；若不能适应混凝土材料，则结果就不是程度的不同了，而可能是完全失效，这时必须换用另一种类型的产品才能解决。事实上这样的情况经常发生，特别是用北方原材料，可能原因是水泥矿物、微量元素或助磨剂等。也就是说从“适应面”上说，某一特定的聚羧酸产品的适应性不及萘系产品。、聚羧酸减水剂太敏感，不易控制

一般而言，减水剂减水率越高，则在其有效掺量区间内拌和物流动度对掺量越敏感。因此，许多工程技术工作者凭直觉认为聚羧酸减水剂应用时太敏感，并以此强调计量、混凝土生产与控制的困难性。这样理解的前提是将减水剂折算成纯固体，看纯固体掺量的增加对混凝土流动性能的改善。举例来说：对普通标号的泵送混凝土，萘系减水剂掺量在 0.65 ％～ 0.85 ％的区间内能使混凝土的工作性能达到最佳，而聚羧酸减水剂(以巴斯夫公司产品为例)的掺量区间是 0.14 ％ ~0.18 ％。萘系减水剂的掺量变化范围是 0.2 ％左右，聚羧酸减水剂的掺量范围是 0.04 ％左右，从这个意义上说，羧酸减水剂确实比萘系减水剂敏感的多。