摘要：聚羧酸高性能減水劑（pce）由于生產應用環(huán)保、工作性好、耐久性好等優(yōu)異的特點在我國得到了大規(guī)模的推廣應用。但pce的合成工藝繁多，合成原料也很多，不同的工藝和原料合成的pce的性能差異很大，并不是一種pce就能解決所有的問題。要想促進pce 的快速發(fā)展，要結合化學合成原理及水化機理對pce的合成進行系統(tǒng)的研究。同時，要充分發(fā)揮政府、科研機構、pce使用單位、供應商、生產廠家等多方面的力量，特別是要充分發(fā)揮外加劑生產企業(yè)的橋梁紐帶作用。

　　關鍵詞：聚羧酸高性能減水劑 合成工藝 合成原理 作用機理

　　一、前言

　　2004年以來，聚羧酸高性能減水劑（pce）由于生產應用環(huán)保、工作性好、耐久性好等優(yōu)異的特點在我國得到了大規(guī)模的推廣應用，在混凝土行業(yè)受到了廣泛的關注。由于利潤高及鐵道部相關部門的大力推廣，成為了混凝土行業(yè)最熱門的研究方向。很多聚醚生產廠家、企業(yè)、高校及科研機構紛紛對聚羧酸的工藝進行研究，在短時間內取得了令人矚目的成績。如今，國產mpeg、apeg、tpeg等不同原料合成的pce聚羧酸廣泛應用于各類混凝土工程中。

　　pce具有以下獨特的優(yōu)點：低摻量、高減水增強率、和水泥的適應性好，混凝土坍落度損失小，是一種安全的綠色環(huán)保型高性能減水劑[1]。很多人對此產生了誤解，以為任何一種pce是萬能的，仿佛一用上pce就什么問題都可解決。我們知道，以往的萘系、密胺系等減水劑合成工藝路線單一，原料也很少；但pce的合成工藝繁多，合成原料也很多，不同的工藝和原料合成的pce的性能差異很大。因此，盡管pce具有很多優(yōu)點，但并不是只用任何一種pce就能解決所有的問題。隨著pce在各類工程特別是在預拌混凝土中的逐步普及^[2-4]，坍落度損失、對含泥量的敏感性、與其它外加劑（如減水劑、早強劑、防凍劑等）的復配效果等問題逐步顯露出來并為廣大用戶了解和熟悉，pce的早強、防凍性及坍落度損失等問題迫切需要得到解決^[5-6]。

　　二、國內pce研究應用現(xiàn)狀

　　1.無序競爭，急功近利

　　由于pce的生產工藝相對較為簡單，投資較少，環(huán)保審批較易通過，許多單純的復配廠紛紛轉型開始生產pce，甚至很多沒有任何減水劑生產及應用經驗的企業(yè)及個人也紛紛投資進行pce的生產，一時間競爭空前激烈，偷工減料、以次充好等現(xiàn)象時有發(fā)生。更有甚者，許多國家重大工程的投標價接近成本價，情況極不正常，這些給pce的健康發(fā)展帶來了不利的影響。

　　由于pce生產的準入門檻低，企業(yè)魚龍混雜。近兩年來，部分研究機構及企業(yè)在pce的研究上急功近利，缺乏系統(tǒng)的研究，導致pce的研究進展緩慢，明顯滯后于產業(yè)的發(fā)展。

　　2.產品適應性需要提升

　　眾所周知，我國水泥品種繁多，許多地方的砂石級配較差，含泥量大，這給pce的質量提出了很高的要求。以前，pce集中在客運專線等國家重點工程上使用，由于重點工程的各種原原料相對較好，pce的適應性問題還不是非常突出。但隨著pce在預拌混凝土中得到大量的推廣應用后，其坍落度損失及對含泥量的敏感性等一系列問題逐步暴露出來；同時，大多數(shù)與傳統(tǒng)的萘系減水劑復配可以起到迭加效應的一些外加劑和pce的復配效果不理想，有的甚至使效果下降。隨著pce的用量逐年遞增，這些問題迫切需要得到解決。

　　3.早強型pce有待開發(fā)

　　大量的研究表明，標準型pce復配早強劑和效果欠佳，而早強型pce可大幅降低能耗，提高生產效率，在國外已被廣泛應用于免蒸養(yǎng)預制混凝土及具有早強要求的各種現(xiàn)澆混凝土中，而國產早強型pce的應有還較少有資料進行報導。這一類型的pce需要盡快國產化并得到推廣應用。

　　4.減縮型及降粘型pce有待開發(fā)

　　高強混凝土被廣泛用來提高混凝土結構的耐久性，增加居住空間，其較寬的彈性范圍延遲了由于地震而導致裂縫的出現(xiàn)，同時，還具有較長的服役年限，近年來受到了越來越多的關注。在日本，設計強度超過100mpa的超高強混凝土的應用越來越多^[7]　。在我國，c100泵送混凝土已在廣州的西塔工程中得到了應用。但是，由于在配制這種超高強混凝土時往往采用低水灰比，使用硅灰等摻合料，會導致混凝土出現(xiàn)嚴重的自收縮^[8]　。

　　在低水膠混凝土（如高強混凝土hsc和自密實混凝土scc）中，混凝土的工作性比正常強度混凝土差，這是由于其粘度較高造成的。如果要在低水膠比混凝土中達到較好的工作性，使用降粘型pce將會起到很好的效果。

　　從上述情況來看，要想大規(guī)模推廣應用低水膠混凝土，必須盡快對低粘型和減縮型的pce進行系統(tǒng)的研究并盡快國產化。

　　三、研究方法

　　與萘系等第二代高效減水劑相比，pce的合成原料及工藝路線眾多，工藝復雜，可根據(jù)應用性能進行分子結構設計來進行產品合成。同時，pce的研究內容涉及到有機化學、高分子化學、水泥工藝學、無機非金屬材料等多種學科的交叉，單一地進行某一方面的研究都會有很大的局限性，只有充分融合各方面的知識及力量，結合應用過程中遇到的實際問題，有針對性地進行pce的系統(tǒng)研究，才能高效率地促進pce研究的不斷深入，從而推動我國混凝土外加劑及混凝土行業(yè)的健康快速發(fā)展。

　　1.掌握合成方法、了解合成原理

　　要有針對性地進行pce的系統(tǒng)研究，只有熟練掌握各種共聚單體的特性、主要的合成方法，同時，了解了合成原理，才能根據(jù)引發(fā)劑特性選用合適的單體進行共聚實驗及根據(jù)產品的性能對合成工藝條件進行優(yōu)化，找出最佳的合成工藝。

　　2.了解分子結構對pce性能的影響

　　要想在pce的研發(fā)上取得突破，不僅要熟練掌握pce的合成方法，還要充分了解不同的分子結構對pce性能的影響。我們知道，分子結構決定性能，通過調整主鏈長度、側鏈長度、主鏈電荷密度、分子量等參數(shù)可以合成出具有不同性能的pce。通過大量系統(tǒng)的試驗詳細了解各種分子結構對減水、早強和保坍性能的影響，結合試驗結果系統(tǒng)分析分子結構對pce的性能的影響原理，找出pce分子結構設計的理論依據(jù)。這樣就可以通過分子結構設計出不同性能的pce來滿足不同的使用需求。

　　3.研究pce對水泥水化的作用機理

　　除了從分子結構上系統(tǒng)研究pce減水劑的原理外，我們還需要借助各種先進的儀器系統(tǒng)研究不同結構的pce對水泥水化的作用機理。這兩方面的研究相輔相承，缺一不可。只有結合這兩方面的研究成果才能從根本上理解pce的作用機理，從而更好地運用分子結構設計有目的地指導pce的合成，使pce的合成水平更上一層樓。

　　四、應對措施

　　由于pce在我國起步較晚，加上水泥品種繁多，外加劑企業(yè)無序競爭導致市場混亂，部分研究機構急攻近利思想嚴重，致使外加劑的缺乏系統(tǒng)研究，極大地阻礙了外加劑的研發(fā)效率。要想提高pce的研發(fā)效率，必須充分發(fā)揮科研機構、pce使用單位、供應商、生產廠家等多方面的力量，特別是要充分發(fā)揮外加劑生產企業(yè)橋梁紐帶作用，加強與其它各方的溝通。另外，政府主管部門引導協(xié)調作用也是必不可少的。

　　1.正確發(fā)揮科研機構的作用[Page]

　　如前所述，要想做好pce的系統(tǒng)研究，合成原理和作用機理的研究必不可少且是至關重要的。要做好上述兩方面的工作，必須具備專業(yè)的理論知識和先進的儀器設備，這兩方面的條件單靠pce生產廠家來配備是很難實現(xiàn)的。而各高校及科研院不僅擁有一流的專業(yè)人員，還擁有良好的儀器設備，是最合適的合成原理及作用機理的研究機構。近年來，我國的許多高校及科研機構紛紛參與了相關的研究，取得了很多相應的技術成果，對pce在我國的發(fā)展起到了很大的推動作用。

　　但是，與投入的人力物力相比，取得的成果還是相對較少，這里面有一些客觀原因，主要還是因為部門高校及科研機構有些急功近利，在取得一些成果的同時急于將成果進行產業(yè)化，在產業(yè)化的同時為了達到宣傳產品和成果的目的，有些甚至在很大程度上夸大了成果的效果，這對pce的發(fā)展是極為不利的。

　　2.加強供應商、生產企業(yè)及使用單位的科研力量

　　如果脫離了生產和應用環(huán)節(jié)，光進行理論研究是不切實際的，同時也不可能取得很大的效果。供應商、生產企業(yè)及應用單位作為與pce生產和應用的三方，也應加大pce的生產和應用的系統(tǒng)研究。

　　首先，供應商要充分利用科研機構的成果進行指導，利用分子設計原理，對國外同類產品進行結構剖析,對科研機構提出的工藝方法進行嘗試，合成出具有不同作用效果的原料，便于生產企業(yè)在合成工藝上進行簡化，提高產品的生產效率和質量穩(wěn)定性。

　　生產企業(yè)作為產品生產單位，只要充分了解pce的合成原理及作用機理，才能更好地執(zhí)行工藝紀律。同時，如果在產品研發(fā)及合成技術上更加先進，合成的產品優(yōu)于其它同行，就能在市場競爭中占到先機。只有這樣，才能不斷地推陳出新。大量的實踐證明，一個沒有技術實力的企業(yè)，是很難長期在市場上立足的。除些之外，生產企業(yè)還是聯(lián)系各方的橋梁，除了隨時保持與供應商的緊密聯(lián)系，及時將供應商的先進的技術成果轉化為自身的成果外，還要加強與應用單位的聯(lián)系，收集使用單位對不同結構的pce的相關評價和數(shù)據(jù)，及時將有關的數(shù)據(jù)反饋到相關的科研機構，以便進行更加深入的研究。

　　理論離不開實踐。應用單位作為產品評價方，是pce合成技術研究的很重要的一環(huán)，也是必不可少的重要環(huán)節(jié)。如能加強與生產企業(yè)的溝通，給合產品的效果對性能進行系統(tǒng)正確的分析和評價，除可以保障生產的制品的質量外，還可以指導pce生產企業(yè)進行技術改進，提供性能更優(yōu)的產品來滿足各種不同的需求。

　　3.加強政府主管部門的引導作用

　　要做好pce的合成，必須首先了解合成原理和作用機理。如何讓科研機構沉下心來進行pce的理論研究，對pce產品合成技術的進步是最重要的。政府要在政策上進行相關的引導。我們知道，pce的應用可大幅降低水泥的用量，對節(jié)能減排、促進社會的可持續(xù)發(fā)展影響巨大。如能做好相關的系統(tǒng)研究，推動pce的發(fā)展，對國民經濟的可持續(xù)發(fā)展將起到積極的推動作用。

　　五、前景展望

　　1.合成應用技術將不斷提高

　　當前，pce開始在預拌混凝土中得到大規(guī)模的推廣應用，同時，一些特定的工程對早強、減縮等功能的pce的需求將推動生產企業(yè)改進pce的合成工藝與復配技術，促使pce的合成應用技術再上臺階。

　　2.技術水平的高低將決定企業(yè)的競爭力

　　預拌混凝土對成本的要求較重點工程更高，高性價比的pce將得到更多預拌混凝土的青睞。同時，隨著市場競爭的加劇，技術水平的高低將對pce企業(yè)的發(fā)展產生越來越大的影響，一些技術水平較高、規(guī)模大的企業(yè)將擁有很大的競爭優(yōu)勢，如江蘇博特等技術實力較強的企業(yè)近年來發(fā)展勢頭迅猛，市場競爭力日益增強。

　　3.校企聯(lián)合將日益密切

　　要提高pce的合成與應用技術水平，企業(yè)和高校等科研機構由于性質和接觸面的不同肩負著不同的責任和使命。如果兩者密切配合，做好分工協(xié)作，將會極大地促進pce的合成水平的提高。具體是企業(yè)方面要做好合成工藝的更新與優(yōu)化，密切配合使用單位做好產品應用工作，努力提高復配技術；科研院校要加大力量對合成原理及作用機理的研究，同時根據(jù)企業(yè)反饋的信息進行驗證，促進理論的水平的提高，再反作用到合成技術的提高。在這方面，江蘇博特與江蘇建科院的合作就很成功，為pce合成技術的提高作出的榜樣。

　　六、結語

　　1．pce的合成工藝繁多，合成原料也很多，不同的工藝和原料合成的pce的性能差異很大，并不是一種pce就能解決所有的問題。

　　2．隨著pce的廣泛應用，高保坍型、早強型、低粘型等不同特性的pce應盡快國產化。

　　3．要從合成原理和作用機理方面做好pce的系統(tǒng)研究，了解不同的分子結構對產品性能的影響，從而通過分子結構原理設計不同特性pce的合成工藝。

　　4．要提高pce的研發(fā)效率，必須充分發(fā)揮科研機構、使用單位、供應商、生產廠家等多方面的力量，特別是要充分發(fā)揮外加劑生產企業(yè)橋梁紐帶作用及政府的政策引導作用。

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　　作者簡介：1998年6月畢業(yè)于武漢工業(yè)大學材料學院精細化工專業(yè)，工學學士。畢業(yè)后一直從事混凝土外加劑的研發(fā)與應用工作。工程師；武漢理工大學工程碩士在讀；中國硅酸鹽學會混凝土與水泥制品分會理事。