LEX-9聚羧酸盐高性能减水剂

摘要：聚羧酸减水剂是直接用有机化工原料通过接枝共聚反应合成的高分子表面活性剂。它不仅具有磺化萘等传统减水剂吸附在水泥颗粒表面使其表面带电而互斥作用，更具备支链的位阻作用，从而对水泥分散的作用更强，作用时间更持久。

    上海建科院在国内率先研究成功LEX—9型聚羧酸减水剂，性能达到国际著名产品的水平并且已投入大量生产，用于上海“磁悬浮”轨道梁等重大工程。

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、聚羧酸减水剂的工作原理

    传统减水剂（木质素磺酸盐、萘磺酸缩合物、磺化三聚氰胺等）的分子均为线状结构，一旦分子吸附在水泥颗粒表面，分子磺酸盐基团使水泥颗粒表面带电，形成电场，由于带电颗粒互斥，使颗粒在介质（水）中分散，从而达到减水作用。由于水泥遇水后，水中Ca⁺⁺和OH^-浓度迅速增加，表现为流动性减弱和损失。

    聚羧酸（盐）减水剂的分子是通过“分子设计”人为形成的“梳状”或“树枝状”结构，及在分子主链上接有许多个有一定长度和刚度的支链（侧链）。在主链上也有能使水泥颗粒带电的磺酸盐或其它基团，可以起到传统减水剂的作用，更重要的是一旦主链吸附在水泥颗粒表面后，支链与其它颗粒表面的支链形成立体交叉，阻碍了颗粒相互接近，从而达到分散（即减水）作用。这种空间位阻作用不以时间延长而弱化，因此，聚羧酸减水剂的分散作用更为持久。

    聚羧酸减水剂由人工设计的分子结构，它的有效成分比例高，分子量范围集中，因此，聚羧酸减水剂相比其他减水剂不仅减水率高，坍落度保持就，而且掺量更小。

    由于聚羧酸减水剂具有很高的技术优势，成为正在全世界范围内发展的新一代减水剂的代表性品种。日本在商品砼中，聚羧酸减水剂已经取代了萘系减水剂的地位。

二、合成路线

1、    原材料选择

    LEX-9系列聚羧酸减水剂是根据上述机理进行分子设计而成。在众多的主链选择中，选择了以烯脂类酸为原料的合成物，这种材料来源广泛，价格较低，聚合可控性好，与水泥吸附能力强。

    在众多的侧链选择中，选择了含有醚键的合成物，因为在水中，醚的氧原子与水分子形成强有力的氢键，能组成一个稳定的亲水性立体保护层，确保水泥分散的稳定性、持久性。

2、    合成过程

聚羧酸减水剂的合成过程包括：接枝—共聚—调整三部分：

①烯酯酸+环氧基醚             单体

②单体⁺                聚合物

③聚合物经调整（浓度、PH、引气性等）           LEX—9减水剂。

三、LEX-9的性能

1、表观和匀质性

LEX—9聚合物外观为浅褐色有油质感的水溶液。

密度：1.06—1.09

PH：9.0±1.0

固体含量：≥20%

Cl^-:≤0.05%

总碱含量：≤0.2%

2、LEX—9在混凝土中掺量

    LEX—9是以聚羧酸盐为主要成分的水溶液，正常掺量为0.5-1.2%。按固体含量计，LEX—9的掺量比木质素磺酸钙更少,相当萘系掺量的1/5左右。日本SP-8N等产品掺量与之相仿。表—1是按照JC473-2001泵送剂标准建议配比作的掺量试验，表中数据为二次试验的平均值。

表—1掺量试验

    当LEX-9H掺量仅为0.3%时，就具有12%的减水率和23%的强度增长，超过目前市场上普通型泵送剂（一等品）的效果，掺量为0.5%时性能已超过一般萘系和嘧胺类高效减水剂的水平。当掺量小于0.7%时，坍落度保持能力有所降低，但仍强于木钙和萘系减水剂。

3、减水率

   总所周知，减水剂在不同配合比和不同坍落度的混凝土中减水率不尽一致，以下，采用不同的标准方法来判别LEX—9的减水率。表—2—表—4是LEX—9在常用经济掺量下的减水率，并与日本同类产品SP-8N和HP-11比较。

表—2.  按GB8076—1997方法测定的减水率

表—3.按日本JISA6204-1995方法比测定的减水率

    从以上数据可以看出，甲以上三种标准方法和建议配比，LEX—9在常用经济掺量下的减水剂平均超过25%，稍高于同掺量的SP—8N和HP—11。

    用LEX—9来配制高流动性自密实混凝土的时候，掺有LEX—9的混凝土有明显的“自流”趋势，物料的扩展度很大，减水率显得更高，甚至超过35%。

表—4.在高流动性混凝土中的减水率

4、坍落度损失

    坍落度损失少是聚羧酸盐类高性能减水剂最重要的特征。

    按照JC473-2001和JISA6204-1995建议的混凝土配合比，在20℃左右室温条件下的坍落度损失试验，结果见表—5。

表—5. 常温条件下坍落度损失

    以上数据表明了LEX-9具有明显的坍落度保持作用，完全符合泵送剂标准规定的坍落度保留值（一等品）30分钟150mm和60分钟120mm的规定以及日本“高性能AE减水剂”标准规定的1小时损失不大于60mm的规定。同时，也可以看出，掺量增加，有利于流动度的保持。

四、应用简介

    LEX-9系列减水剂于2001年7月投入工业化生产，至2002年11月累计生产销售1500吨，并形成若干有针对性用途的系例型号。

   上海“磁悬浮”轨道梁砼中应用LEX-9H后，同时满足了高强、早强、低收缩、低徐变等要求。众多的工程应用结果表明，C35以上的砼中采用LEX-9系列减水剂可以节省水泥，成本低于采用传统减水剂。

五、结论

   1、LEX-9是一种以有机化工材料为原料，通过接枝共聚而成的聚羧酸盐类表面活性剂，经适当调配形成的高性能减水剂。

   2、LEX-9减水剂的各项性能指标均优于国家和行业有关高效减水剂和泵送剂标准（一等品）的指标值。其主要性能达到和超过日本同类产品的水平。

   3、LEX-9具有很高的减水剂效果，实测最高减水率超过35%，能大幅度降低混凝土的水灰比，从而提高混凝土的强度和其它性能，特别能改善混凝土的可易性、耐久性和收缩变形。是配制高性能混凝土和高强、超高强混凝土的优选材料。

   4、LEX-9能在水泥颗粒表面形成稳定的立体隔离层，使混凝土流动性持久保持，尤其在掺量为1.0%以上时，2小时内几乎无坍落度损失。从本质上能解决了困挠预拌混凝土的坍落度损失问题。LEX-9对各种水泥适应性好，安全掺量范围大，能广泛应用于商品混凝土。

   5、LEX-9系列减水剂投产1年多来，已累计生产销售1500吨以上，用于上海“磁悬浮”轨道梁等重大工程，取得明显的技术经济效益。