摘要：
文章總結(jié)了抑制粘土對(duì)聚羧酸減水劑負(fù)效應(yīng)的有效措施，說(shuō)明了復(fù)配粘土改性劑或制備抗粘土型聚羧酸減水劑洼裤，可以抑制粘土對(duì)聚羧酸減水劑的負(fù)效應(yīng)蓬坡，其中復(fù)配粘土改性劑可以減弱粘土的負(fù)效應(yīng)骏啰，但復(fù)配須考慮粘土改性劑的加入順序及摻量离斩，提高改性劑的粘土吸附力應(yīng)是未來(lái)研究的重點(diǎn)银舱；而抗粘土型聚羧酸減水劑的制備是從聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)角度抑制粘土的負(fù)效應(yīng)，但較少研究報(bào)道跛梗，仍需對(duì)抗粘土型單體的設(shè)計(jì)進(jìn)行更深入的研究寻馏。
1前言
隨著我國(guó)大型基建工程（如高鐵、高速公路和橋梁等）和城鎮(zhèn)化建設(shè)的進(jìn)行核偿，混凝土的市場(chǎng)需求日趨增加诚欠，這導(dǎo)致混凝土生產(chǎn)所需的優(yōu)質(zhì)砂石日益減少，含泥量高的砂石逐漸成為混凝土原材料宪祥。大量的工程實(shí)踐和研究表明聂薪，砂石中的粘土雜質(zhì)可以削弱聚羧酸減水劑的減水分散能力，表現(xiàn)極強(qiáng)的負(fù)效應(yīng)蝗羊。這主要由于粘土和水泥對(duì)聚羧酸分子形成了競(jìng)爭(zhēng)吸附，致使吸附在水泥顆粒表面的聚羧酸減水劑顯著減少仁锯，嚴(yán)重影響聚羧酸減水劑對(duì)水泥的分散性能耀找。
為了抑制粘土對(duì)聚羧酸減水劑的負(fù)效應(yīng)，加快聚羧酸減水劑在預(yù)拌混凝土中的推廣及應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外學(xué)者及工程技術(shù)人員進(jìn)行了大量研究工作野芒。本文將解決措施分為兩類：粘土改性劑與聚羧酸減水劑的復(fù)配及抗粘土型聚羧酸減水劑的制備蓄愁，對(duì)研究報(bào)道進(jìn)行綜述，分析各種解決方案的優(yōu)缺點(diǎn)狞悲，并提出研究展望撮抓。
2粘土改性劑與聚羧酸減水劑的復(fù)配
采用粘土改性劑與聚羧酸減水劑復(fù)配的方式抑制粘土的負(fù)效應(yīng)是目前研究最多的措施。粘土改性劑加入到混凝土后摇锋，被粘土優(yōu)先吸附丹拯，可屏蔽或阻隔粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附，這將確保聚羧酸減水劑在水泥顆粒的吸附荸恕，進(jìn)而充分發(fā)揮聚羧酸減水劑對(duì)水泥的減水分散能力乖酬。
張明等選用三聚磷酸鈉（STPP）、十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）和檸檬酸(SCTT)分別作為含泥量抑制泥土分散組分融求、泥土吸附組分和離子絡(luò)合組分咬像，按質(zhì)量比STPP∶CTAB∶SCTT∶水＝25∶0.25∶10∶64.75配制的含泥量抑制劑與聚羧酸系減水劑復(fù)配后，混凝土初始坍落度和1h后坍落度以及28d抗壓強(qiáng)度分別提高了33%生宛、80%和23%县昂。
王信剛等人利用沸石微孔結(jié)構(gòu)多、比表面大陷舅、吸附性強(qiáng)的特性倒彰，采用沸石作為緩釋劑，獲得了一種緩釋型聚羧酸減水劑蔑赘。沸石首先吸附聚羧酸減水劑和葡萄糖類緩凝劑狸驳，然后與砂石中的粘土作用時(shí)，粘土?xí)任椒惺跞瑥亩Ｗo(hù)了聚羧酸分子耙箍。試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土的初始坍落度和坍落度損失以及抗壓強(qiáng)度等性能得到一定的改善酥馍。
吳昊采用丙烯酰胺與丙烯酸等單體聚合辩昆，獲得了一種粘土改性劑，它是一種空間尺寸較小旨袒，分子量為4000～6000的含有陽(yáng)離子官能團(tuán)的直鏈狀聚合物汁针。由于含有陽(yáng)離子官能團(tuán)，粘土改性劑極易被粘土優(yōu)先吸附砚尽，從而減少聚羧酸分子在粘土表面的吸附施无。此種粘土改性劑與聚羧酸減水劑復(fù)配后，新拌混凝土1h后的坍落度遠(yuǎn)高于未復(fù)配的聚羧酸減水劑必孤，可保證聚羧酸減水劑的分散性能猾骡。
萬(wàn)甜明等人以磷酸鈉20%瑞躺、三聚磷酸鈉5%、葡萄糖酸鈉5%兴想、羥基乙叉二膦酸2.0%幢哨、苯扎氯銨2.0%配制了復(fù)合泥土吸附劑。與基準(zhǔn)組砂漿和混凝土相比嫂便，使用復(fù)合泥土吸附劑的砂漿初始擴(kuò)展度和1h擴(kuò)展度分別提高了10.0%捞镰、54.5%，混凝土初始坍落度和1h坍落度及28d抗壓強(qiáng)度分別提高了18.4%毙替、40.0%和23.9%岸售。
何廷樹(shù)等人選取聚乙二醇、β-環(huán)糊精和二甲基二烯丙基氯化銨分別作為吸附組分蔚龙、絡(luò)合組分和粘土穩(wěn)定組分冰评，按照其分別占膠凝材料0.05‰,0.025‰和0.075‰的比例配制抗泥劑。研究表明木羹，該抗泥劑與聚羧酸減水劑復(fù)配后甲雅，可降低混凝土流動(dòng)性損失，同時(shí)不影響混凝土強(qiáng)度坑填。
粘土改性劑與聚羧酸減水劑的復(fù)配可以減弱粘土對(duì)聚羧酸減水劑的負(fù)效應(yīng)抛人，在一定程度上保證聚羧酸減水劑對(duì)水泥的分散性能。但這種方案需要考慮兩方面內(nèi)容：
（1）粘土改性劑與聚羧酸減水劑的加入順序脐瑰。在使用聚羧酸減水劑前妖枚，粘土改性劑須先加入到混凝土原材料中，才能保證其對(duì)粘土的優(yōu)先吸附苍在，這需要改變現(xiàn)有混凝土的生產(chǎn)工藝绝页，不利于其推廣應(yīng)用。
（2）粘土改性劑的摻量寂恬。為了屏蔽粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附续誉，一般需要較高摻量的粘土改性劑，導(dǎo)致外加劑的成本增加初肉，減弱了其應(yīng)用價(jià)值酷鸦。
采用復(fù)配方式抑制粘土對(duì)聚羧酸減水劑負(fù)效應(yīng)的關(guān)鍵是粘土改性劑的優(yōu)選。粘土改性劑的研究須以增強(qiáng)其對(duì)粘土的吸附力為方向牙咏，只有粘土改性劑具有極強(qiáng)的粘土吸附能力臼隔，才能在不考慮加入順序及摻量時(shí)屏蔽粘土對(duì)聚羧酸減水劑的吸附。同時(shí)妄壶，由于粘土結(jié)構(gòu)的差異摔握，粘土改性劑在各種粘土的吸附必然存在差異，故需明確砂石中粘土雜質(zhì)的種類丁寄，才能使粘土改性劑的作用力最強(qiáng)盒发。
3抗粘土型聚羧酸減水劑的制備
聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)可根據(jù)性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)是其顯著的特點(diǎn)例嘱。采用功能單體制備抗粘土型聚羧酸減水劑狡逢，可抑制粘土對(duì)聚羧酸減水劑分散能力的負(fù)效應(yīng)宁舰，有望徹底解決聚羧酸減水劑水泥分散性能嚴(yán)重受制于砂石中粘土雜質(zhì)的技術(shù)難題。
陳國(guó)新等人報(bào)道了一種抗泥型聚羧酸系減水劑的合成方法奢浑。首先制備了一種季銨鹽低聚物;然后將該季銨鹽低聚物與異戊烯醇聚氧乙烯醚蛮艰、氨基三亞甲基膦酸、丙烯酸及丙烯酸羥丙酯聚合獲得了一種聚羧酸減水劑雀彼。研究表明壤蚜，該聚羧酸減水劑在含泥量較高時(shí)的分散性能優(yōu)于傳統(tǒng)聚羧酸系減水劑。但是該季銨鹽低聚物不含有碳碳雙鍵徊哑，不能參與聚合反應(yīng)成為聚羧酸減水劑分子的結(jié)構(gòu)單元袜刷。故該研究的本質(zhì)是將季銨鹽低聚物作為粘土改性劑與聚羧酸減水劑復(fù)配，以降低粘土的負(fù)效應(yīng)莺丑。
Plank等人合成了一系列羥烷基官能團(tuán)為側(cè)鏈的聚羧酸減水劑著蟹，其中一類為甲基丙烯酸與羥烷基甲基丙烯酸酯的共聚物（如圖1所示），其中羥烷基甲基丙烯酸酯主要為：2-羥乙基甲基丙烯酸酯梢莽、3-羥丙基甲基丙烯酸酯和4-羥丁基甲基丙烯酸酯萧豆。在鈉基蒙脫土的含量為1%時(shí)，摻含有聚氧乙烯基側(cè)鏈的聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度與無(wú)鈉基蒙脫土?xí)r相比減少了70%昏名，而含有羥烷基側(cè)鏈的聚羧酸減水劑僅減少了24%涮雷，這表明側(cè)鏈含有羥烷基基團(tuán)的聚羧酸減水劑可顯著抑制粘土的負(fù)效應(yīng)。但是轻局，該研究團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的聚羧酸減水劑與傳統(tǒng)含有聚氧乙烯基側(cè)鏈的聚羧酸減水劑相比洪鸭，該聚羧酸減水劑的側(cè)鏈空間位阻效應(yīng)顯著減小，未能體現(xiàn)傳統(tǒng)聚羧酸減水劑利用空間位阻效應(yīng)分散水泥顆粒的優(yōu)點(diǎn)仑扑。這將削弱所設(shè)計(jì)聚羧酸分子的減水分散性能览爵。
圖1甲基丙烯酸與羥烷基甲基丙烯酸酯的共聚反應(yīng)路線
Xu等人首先合成了β-環(huán)糊精類功能單體（MA-β-CD），然后與丙烯酸夫壁、異戊烯基氧基聚氧乙烯醚及甲基丙烯磺酸鈉聚合獲得了一種側(cè)鏈含有β-環(huán)糊精基團(tuán)的聚羧酸減水劑Poly(MAST)-24（圖2）拾枣。水泥凈漿試驗(yàn)表明，當(dāng)蒙脫土的含量增加到1.5%時(shí)盒让，摻加傳統(tǒng)僅含有聚氧乙烯側(cè)鏈聚羧酸減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度減少率為100%梅肤，完全喪失對(duì)水泥的分散能力；而摻加側(cè)鏈含有環(huán)糊精基團(tuán)的聚羧酸減水劑Poly(MAST)-24的水泥凈漿流動(dòng)度僅減少35%邑茄。當(dāng)蒙脫土的含量增加至2%時(shí)姨蝴，摻加Poly(MAST)-24的水泥凈漿仍然具有一定的流動(dòng)性，這表明β-環(huán)糊精類聚羧酸減水劑Poly(MAST)-24可顯著抑制粘土的負(fù)效應(yīng)肺缕。但該研究團(tuán)隊(duì)所設(shè)計(jì)的抗粘土型單體（MA-β-CD）合成步驟較多左医，產(chǎn)率較低授帕，必須對(duì)合成反應(yīng)路線進(jìn)行優(yōu)化，提高反應(yīng)產(chǎn)率浮梢，才有利于廣泛應(yīng)用跛十。
圖2側(cè)鏈含有β-環(huán)糊精基團(tuán)的聚羧酸減水劑合成路線圖
抗粘土型聚羧酸減水劑研究的重點(diǎn)是其聚合單體的選取★跸酰抗泥型單體的選取或設(shè)計(jì)必須考慮三方面內(nèi)容：
（1）抗泥型單體對(duì)粘土無(wú)吸附作用芥映，避免聚羧酸分子在粘土的吸附，確保聚羧酸減水劑對(duì)水泥的分散性能远豺。
（2）抗泥型單體具有顯著的空間位阻效應(yīng)奈偏，使其修飾的聚羧酸減水劑可利用側(cè)鏈產(chǎn)生的空間位阻進(jìn)行分散水泥顆粒，展現(xiàn)較強(qiáng)的減水分散能力躯护。
（3）抗泥型單體具有較強(qiáng)的分子極性惊来，確保所設(shè)計(jì)的聚合單體可溶于水，可以在水中進(jìn)行聚合反應(yīng)棺滞，體現(xiàn)聚羧酸減水劑合成工藝綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)裁蚁。同時(shí)，所設(shè)計(jì)單體的合成步驟必須簡(jiǎn)潔检眯，反應(yīng)產(chǎn)率較高厘擂，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
4結(jié)論
（1）銨鹽化合物（或者聚合物）是研究最多的粘土改性劑锰瘸，其與聚羧酸減水劑的復(fù)配刽严，可以減弱粘土對(duì)聚羧酸減水劑分散性能的負(fù)效應(yīng)。但是避凝，復(fù)配粘土改性劑時(shí)必須考慮粘土改性劑的加入順序及摻量舞萄。只有提高粘土改性劑對(duì)粘土的吸附能力，才能降低其摻量管削，消除加入順序的影響倒脓，賦予復(fù)配方式更強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。
（2）抗粘土型聚羧酸減水劑的制備是從聚羧酸減水劑分子結(jié)構(gòu)角度抑制粘土的負(fù)效應(yīng)含思，有望徹底解決聚羧酸減水劑分散性能嚴(yán)重受制于粘土的難題崎弃。但迄今為止，這方面研究較少含潘，其技術(shù)難題在于功能單體的選取饲做。抗粘土型單體的研究應(yīng)側(cè)重于其對(duì)粘土的吸附作用遏弱、空間位阻效應(yīng)和分子極性盆均，同時(shí)，降低單體成本漱逸，才有利于聚羧酸減水劑的工業(yè)化生產(chǎn)泪姨。
作者：孫申美游沿，邵強(qiáng)，陳超
來(lái)源：中國(guó)外加劑網(wǎng)
