减缩型聚羧酸系高性能减水剂的分子构建及性能检测

新型的减缩剂（shrinkage reducing agent）能有效降低混凝土的收缩，但其掺量较高（胶凝材料重量的2%～3%）​，大幅增加成本，而且本身并不具有减水功能，难以在量大、面广的中低强度混凝土中大力推广。新型聚羧酸系高性能减水剂具有良好的分散、保坍和增强功能，在一定程度上降低混凝土的干燥收缩，但降低幅度尚远远不够。聚羧酸系高性能减水剂的非离子型聚醚侧链占共聚物总重量的80%～90%，其结构与有机减缩剂具有极大的相似性，而减水剂只需在混凝土塑性阶段发挥作用，因此如果采用现代分子裁剪技术能充分利用聚醚侧链发挥其在混凝土硬化阶段的作用，有望提升聚羧酸减水剂的减缩功能。

（1）减水剂分子构建
聚羧酸系减水剂与萘系等第二代减水剂相比最大的特点是分子结构可设计性强，在丙烯酸链节单元中接枝长链聚醚，一方面可以提供分散性能；另一方面可以降低混凝土的干燥收缩。在马来酸酐链节上接枝功能性减缩组分（SRA）​，可以有效降低混凝土早期的收缩。同时在共聚体系中引入聚醚大单体，一方面提供空间位阻；另一方面可有效改善混凝土的后期收缩。

（2）减缩型聚羧酸系高性能减水剂性能检测
根据GB 8076—2008《混凝土外加剂》对减缩型聚羧酸系高性能减水剂不同掺量的减水效果进行了测试。当减缩型聚羧酸系高性能减水剂掺量为水泥的0.16%时，减水率为18.6%，掺量为0.20%时，减水率达22.3%，其减水率超过目前市场上一般高效减水剂的水平，掺量大于水泥用量的0.30%时，减水率可达25%。减缩型聚羧酸系高性能减水剂具有很好的增强效果，3d的抗压强度提高70%～120%，7d的抗压强度提高到70%～100%，28d的抗压强度可增加60%～80%。

（3）减缩型聚羧酸系高性能减水剂对混凝土收缩的影响
水泥基材料的收缩变形行为总体来说主要包括干燥收缩、自收缩、化学减缩、温度下降引起冷缩、塑性收缩以及因碳化而引起的碳化收缩。凝缩指加水后初凝之前的收缩，一部分源于塑性阶段胶凝材料水化产生的化学减缩。掺减缩型聚羧酸系高性能减水剂（SRPCA）的混凝土凝缩值为5.79×10-4，与萘系相比下降了43%。自干燥收缩则是指在密封的条件下水泥浆初始结构形成以后，由于水泥进一步水化在体系内部形成空孔，引起的内部相对湿度的下降所引起的收缩。掺SRPCA的混凝土早期自干燥收缩值为1.34×10-4，与萘系相比下降了50%以上。掺SRPCA的混凝土后期（60d，测试零点选取加水拌和后48h）自干燥收缩值为0.83×10-4，与萘系相比下降了51.7%。掺SRPCA对减少混凝土干燥收缩效果也十分显著，掺量为0.16%时，28d干燥收缩率与基准相比降低了24%，60d干燥收缩率降低了25.1%；掺量为0.20%时，28d干燥收缩率与基准相比降低了44%，60d干燥收缩率降低了45%，基本上达到了复掺2%减缩剂的减缩效果。