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文章总结了国内外改善聚羧酸减水剂对骨料含泥不适应问题的研究现状，分析了存在的问题，并提出着重关注改善聚羧酸减水剂对胶凝材料的吸附性能研究的建议。
我国聚羧酸减水剂通过十几年的发展，技术日趋成熟，特别是在大单体合成技术上处于世界领先水平，聚羧酸减水剂占有的市场份额在不断扩大。在市场普及率不断提高的同时，聚羧酸减水剂对骨料中泥的敏感性问题不断凸显，成为其技术进一步发展的主要瓶颈之一。本文通过总结现有抗泥型聚羧酸减水剂的国内外研究现状，分析存在的问题，并提出了进一步研究的方向。
1 关于抗泥型聚羧酸减水剂的学术研究
1.1 国内关于抗泥性聚羧酸减水剂的研究
砂石资源随着我国混凝土行业的不但发展显得越来越匮乏，相应引起的是混凝土用骨料质量的不断降低(具有较高的泥沙含量)，能够产生较大的影响对于掺入聚羧酸减水剂的混凝土而言，给混凝土结构带来了严重的质量问题。国内学者对粘土矿物(混凝土骨料含泥的主要成分)与聚羧酸减水剂的相互作用的研究从未止步，其主要内容有：粘土矿物对掺聚羧酸减水剂水泥净浆、砂浆及混凝土性能的影响规律、改善粘土中矿物质对于聚羧酸减水剂性能的影响以及粘土对于聚羧酸减水剂的吸附作用等研究。
王子明等对不同粘土矿物对聚羧酸减水剂应用性能的影响进行了对比性研究。在其研究中发现，对于砂浆流动性能的影响来说，高岭土相较于膨润土能产生的影响要小。通过TOC 进行实验，实验结果表明粘土矿物质和水泥对聚羧酸减水剂的吸附力强度效果显著，水泥对聚羧酸减水剂的吸附力只有膨润土吸附力的十分之一。但是随着时间的不断增加，对于聚羧酸减水剂的吸附量水泥呈不断增长的势态，而粘土矿物质在吸附开始就呈现平衡状态。运用 TOC 对聚羧酸减水剂进行测试得知，对聚羧酸减水剂具有较轻吸附能力的是绢云母、高岭石以及长石。
马保国等对泥土和水泥以及水体系中聚羧酸减水剂通过 TOC 对吸附量、减水剂浓度、吸附时间进行研究，同时分析了减水剂吸附热以及吸附模型，对聚羧酸减水剂在泥土颗粒表面以及在水泥中的吸附特性进行探讨。提出：随着时间的不断增加，对于聚羧酸减水剂的吸附量泥土和水泥会呈现不断增长的势态，到最后呈现出一种平衡的势态。以此同时， 水泥比泥土的吸附量小，水泥净浆的流动度在水泥掺入 0.5% 的聚羧酸减水剂就会大大降低;聚羧酸减水剂的吸附在一定程度上符合温吸附模型的指标，泥土和水泥呈现出 10.1mg/g 以及 3.7mg/g 的减水剂饱和吸附量;由于吸附是一个放热的过程。随着温度的增加，对聚羧酸减水剂的吸附量泥土和水泥呈现出减小势态。
杨勇等对蒙脱土对聚羧酸减水剂的分散性影响进行了研究，从动态吸附以及静态吸附两个行为方面入手。其研究结果表明：对水泥进行蒙脱石掺入，会明显降低聚羧酸减水剂对水泥的分散能力。聚羧酸减水剂浓度越高蒙脱石吸附量越大， 相反同比下降。蒙脱石之所以对聚羧酸减水剂吸附量较大是因为蒙脱石悬液中含有少量的氢氧化钙。在水泥滤液中，聚羧酸减水剂在蒙脱土上的吸附量要远远高过于在蒸馏水中的吸附量。站在二级反应动力学模型的角度来看，蒙脱土对聚羧酸减水剂的吸附过程完全迎合。
廖国胜等比较了粘土中的蒙脱土、伊利石、高岭石等粘土矿物成分对聚羧酸减水剂的吸附能力，通过对矿物晶体结构进行分析得出粘土吸附聚羧酸减水剂分子的作用机理：粘土矿物晶体单元格内发生类质晶置换只因为晶体内部结构不稳定所致，矿物晶体单元内部也因此有了永久性负电荷的存在。为了达到电荷平衡的状态，大量的阳离子会被矿物晶体两端吸附。带有阴离子官能团的聚羧酸减水剂分子在满足一定条件的情况下会被晶体两端的这些阳离子大量吸附。
王林则就粘土矿物对聚羧酸减水剂性能的影响进行研究，并对两者之间的互相作用机理进行了探究，并提出了有效的改善措施。该研究发现聚羧酸减水剂的分散性能会受粘土的影响，粘土矿物自身的分子结构决定着影响程度的大小。而对聚羧酸减水剂影响最大的是蒙脱土。对于粘土矿物抵抗力较强的是侧链较短以及酸醚较低的聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂的抗粘土性能不如脂肪族减水剂。溶液中无机盐离子的浓度以及PH 值会对粘土矿物与聚羧酸减水剂之间的相互作用产生影响， 而改善粘土矿物与聚羧酸减水剂之间相互作用的只有粘土稳定剂、阴离子与阳离子表面的活性剂以及硅酸钠。吸附在粘土矿物表面的粘土稳定剂能够有效降低其吸水膨胀，对粘土矿物吸附聚羧酸减水剂起到阻止作用。通过进行 XRD 测试证实了粘土矿物层间会进入聚羧酸减水剂侧链被，通过氢键作用聚羧酸减水剂可以在粘土矿物层间锚固。
徐鹏对粘土对聚羧酸减水剂的吸附行为进行了深入研究，其研究结果表明：在随着温度的升高，聚羧酸减水剂在粘土中吸附量呈上升趋势;适当提高聚羧酸减水剂的 pH 值，可以降低粘土对其的吸附。詹洪等用HPEG、丙烯酸(AA)、乙 - 丙烯酰氨基 - 乙 - 甲基丙烯磺酸钠(AMPS)和烯丙基三甲基氯化铵(TM)等单体制备了一种抗泥型聚羧酸减水剂， 可以明显抵抗骨料中的泥对混凝土性能的影响。葛欣等研究了泥土对不同结构 PC 的吸附规律，通过分子设计、合成和吸附试验得出短主链(减小酸醚比)、短侧链有助于提高聚羧酸减水剂的抗泥效果。巨浩波制备了一种具有阴离子表面活性的抗泥剂，与聚羧酸减水剂共用具有良好效果，含蒙脱土的砂浆和混凝土的拌合物性能得到提高，同时胶砂强度也提高了 27.7%。
吴华明、汪永和、张志勇通过利用接枝共聚物构效关系以及现代分子裁剪技术，研制出一种新型接枝共聚物超塑化剂，其具备很强的减水率，并且对于骨料含泥量有很高容忍度。通过对接枝聚合物较大比例的引入长聚醚侧链来确保有较大的空间位阻。
综上文献分析：骨料中过量的含泥量会显著降低混凝土拌合物性能和聚羧酸减水剂的分散性能，其吸附机理主要包括：1)粘土自身吸水膨胀导致混凝土流动性能降低;2)粘土通过范德华力、金属离子与 RCOO- 的鳌合作用、静电吸附等作用力对聚羧酸分子的吸引。影响吸附的主要因素有：pH 值、温度、无机盐等。而对改善抗泥性能的措施的研究主要是增加聚羧酸减水剂用量、加入牺牲剂减小粘土对减水剂分子的吸附等方面。
1.2 国外研究现状
对与聚羧酸减水剂的研究国内外都有很多学者在进行，并且在粘土对聚羧酸减水剂产生影响原因的认识基本一致，都人物大量的聚羧酸减水剂被粘土所吸附，减少了浆体中有效减水剂分子，使混凝土的和易性受到影响。而国外也有大量的学者对聚羧酸减水剂和粘土之间的互相作用进行了充分的研究。
20 世纪 90 年代美国的一些学者对粘土和聚羧酸减水剂进行实验，发现大分子聚合物会被粘土层吸附，这些大分子聚合物就包括聚羧酸减水剂分子;日本也有学者对于粘土矿对减水剂的吸附作用进行也研究实验，他们发现粘土会选择性的吸附聚羧酸减水剂，并且比水泥的吸附力要强。粘土会优先吸附聚羧酸减水剂，将在浆体中呈分散状态的减水剂分子数量有效减少;而 Plank教授也认为聚羧酸减水剂会被粘土剧烈的吸收， 吸附强度较于水泥颗粒要强上要明显很多，粘土与水泥之间是存在一定的竞争关系的，粘土对于聚羧酸减水剂的吸附力要强，因此会优先进行吸附，从而将浆体中有效分散的减水剂分子进行减少，并且通过 TOC 结合 X 射线进行研究，发现减水剂分子会被吸附到泥土矿物质的内部。而 Sakai教授进行粘土矿物的水泥净浆流动度实验发现：蒙脱石对聚羧酸减水剂的分散性很强，一点点的蒙脱石就会是浆体的粘度开始明显变大;在不同的粘土矿物中，蒙脱石对于聚羧酸减水剂的吸附能力最强，水泥对聚羧酸减水剂的吸附量仅仅能够达到蒙脱石对聚羧酸减水剂吸附量的五分之一。L.Coppola等教授通过讲究可溶性粘土对于不同性质的减水剂性能提出：聚羧酸减水剂的性能很受其影响，几乎没有受到影响的只有萘系减水剂。还有日本的 Daiki Atarsshi对蒙脱石对聚羧酸减水剂以及萘系减水剂的吸附研究中提出，蒙脱石结构中能够吸附聚羧酸减水剂分子。
2012 年第十届国际混凝土外加剂会议则提出了以下几个研究方向：
1)聚乙二醇 2000 可作为泥吸附的牺牲剂，缓解泥对聚羧酸减水剂的吸附;
2)聚羧酸减水剂分子中加入丙烯酸羟基脂也能够使聚羧酸减水剂对水泥的敏感性降低;
3)磷酸基， 硅醇基，阳离子单体等结构引入聚羧酸减水剂分子中，可以提高聚羧酸减水剂对水泥的吸附能力并且有效提高减水率，同事降低对泥的敏感性;
4)含硅烷基的聚羧 PCE-Si(OEt)3 在碱性条件下水解成 PCE-Si(OEt)3-X(OH)X，水解可以在几分钟内完成，硅烷醇和水泥水化产物 C-S-H 表面的硅烷醇缩合，这种羧酸减水剂和水泥表面的强烈的化学键合力比物理吸附要强的多，可以改变聚羧酸对水泥的物理吸附变成化学吸附;
5)甲基丙烯酸和甲基丙烯酸羟烷基酯类聚羧酸中并没有 PEO 只链的存在，同时分散性优越，并不敏感泥含量的大小。
2 存在的主要问题
(1) 阻泥剂的使用范围有限。目前已有阻泥剂工业化产品，受限于较高的价格，一般的外加生产复配企业很少使用。
(2) 抗泥型聚羧酸功能母液鲜有工业产品。国内研究者开发的具有抗泥功能的聚羧酸减水剂的生产成本往往比一般聚羧酸产品高，功能母液生产难以实现规模化。
(3) 国内学者多把研究方向集中于改善聚羧酸减水剂抵抗泥吸附性能方面，开发的新产品对胶凝材料的适应性验证方面的工作往往被忽略，进一步制约了新产品的广泛使用。
3 建议关注的研究方向
通过以上分析，笔者认为国内的研究开发方向应更加侧重于改善聚羧酸减水剂对胶凝材料的吸附性能方面：
(1) 通过在聚羧酸分子中引入不同的官能团，并测定其在胶凝材料中的吸附量，建立官能团与吸附量对应的数据库。主要官能基团包括：羧基、甲氧基、酯基、醚基、磺酸基、胺基、硅烷基、硅醇基、磷酸基等。基于各官能团的吸附性能选择合适的官能团组合，制备经济合理的高性能聚羧酸减水剂产品。
(2) 调整聚羧酸分子结构，分析主侧链的长度对吸附性能的影响。
(3) 通以上基础研究，建立吸附量与分子结构关系的数据库，并据此生产不同功能的聚羧酸母液，以满足不同材料的使用需求，又具有一定的经济性。
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