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新材料产业,制造业

需求背景

聚羧酸系高性能减水剂由于掺量低、减水率高（不小于 25%）、增强效果好、分子可调节性强，以及合成过程中不使用甲醛等特点， 自 20 世纪 80 年代末诞生起就受到研究者和工程应用者的推崇．特别是 21 世纪初中国高铁和大坝工程开始推广应用 PCE 后，在 PCE 研究方面掀起了一股浪潮，久未平息。关于 PCE 的研究，人们聚焦于其作用机理的解释、性能的进一步提升、衍生产品的开发以及应用技术的优化，目的在于彻底解决水泥混凝土实际施工技术问题，提高混凝土综合性能（高工作性、高强度、高韧性和高耐久性），最大程度地实现节资、利废、节能和减排的目标。时至今日，虽然在 PCE 的研究方面取得了一定成果，但由于对 PCE 的认知尚浅，所解决的问题只是冰山一角，研究工作仍然十分艰辛。

难题１：PCE 的作用机理

掺入 PCE 的水泥浆体流动性能会大幅提高。研究人员普遍认为， PCE 吸附在水泥颗粒表面，相邻水泥颗粒表面所吸附的 PCE 分子主链上的羧酸基团通过同性电荷相斥原理产生分散作用，加之，PCE 分子的侧链可以提供空间位阻作用，因而 PCE 具有优异的分散性能。但是， PCE 是如何被吸附在水泥颗粒表面的呢？是静电作用的结果还是熵增作用的驱动，目前仍然没有定论。此外，掺入 PCE 的水泥浆体水化诱导期的持续时间相较未掺 PCE 的水泥浆体有所延长，在宏观上表现为水泥浆体凝结时间推迟。那么，PCE 如何实现对水泥浆体的缓凝？为什么掺有PCE 的水泥浆体在创新 0 后来的水化速率反而加快？

难题２：PCE 的插层作用

Plank 等研究认为，PCE 在某些水化产物中可能发生插层作用．那么 PCE 发生插层作用的机理是什么？部分学者认为，水泥浆体液相中的 PCE 分子可能为水化硅酸钙（C-S-H）的成核提供位点，那么这是否是发生插层作用的原因之一？此外，膨润土和蒙脱土等矿物相蒙脱石也具有层状结构，了解 PCE 发生插层作用的原因可否助力于抗泥型PCE 的研发？

难题３：早强型PCE

学界有部分早强型 PCE 的研究成果，市面上也已经开始出现少量的早强型PCE 产品，但是人们对早强型PCE 的作用机理仍然存在疑虑。大量试验结果表明，PCE 的掺入均会不同程度地延缓水泥的水化，降低水泥浆体早期的累积水化放热量，同时降低早期硬化水泥浆体中 CH 的生成量。关于早强型 PCE 的作用机理，以及该类 PCE 是否确实促进了水泥浆体的水化，是值得商榷的。

需解决的主要技术难题

聚羧酸系高性能减水剂作为继萘系、密胺系、脂肪族系和氨基磺酸盐系减水剂之后研制生产成功的新型高效减水剂，以其在掺量较低时（固体掺量 ***%～***%）就能产生理想的减水和增强效果、对混凝土凝结时间影响较小、坍落度保持性较好、与水泥和掺和料适应性相对较好、对混凝土干缩性影响较小（指通常不过分增加干缩）、生产过程中不使用甲醛和不排放出废液、硫酸根离子和氯离子含量低等突出特点，从一开始就受到研究者和部分应用者的推崇。但另一方面，聚羧酸系减水剂在实际工程应用中却经常表现出某些难以想象的现象，这给聚羧酸系减水剂的应用带来很大难题。

期望实现的主要技术目标

1）研制标准型、早强型、缓凝型、缓释型、减缩型、防冻型高性能减水剂产品5个。2）产品减水率、抗压强度比分别较国标提高2个和10个百分点，压力泌水率比、碱含量、收缩比分别较国标最大值小40个、7个和8个百分点；3）产品抽检30批次/年，产品质量合格率稳定98%。4）研制贵州高原山区高速铁路公路冬夏季（极寒极热）桥梁、隧道，水利工程大坝冬夏季等6种不同场景聚羧酸系高性能减水剂适配施工工法；5）制定企业标准2项。

处理进度