在現(xiàn)代混凝土中，化學(xué)外加劑是重要的組成成分。尤其減水劑的應(yīng)用，使得混凝土的質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍，極大地推動(dòng)了現(xiàn)代建筑的發(fā)展。但是現(xiàn)代混凝土中普遍使用低水膠比，使得混凝土干燥收縮和自收縮問題日益嚴(yán)重，目前有使用各種措施來改善混凝土的早期收縮開裂問題，但是效果仍不盡如人意。聚羧酸減水劑問世以來，就成為備受矚目的新一代高效減水劑，具有高減水率、綠色環(huán)保、功能可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，已在各工程中得到廣泛應(yīng)用。

目前有很多學(xué)者利用聚羧酸減水劑的分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性來合成各種功能型聚羧酸減水劑，實(shí)現(xiàn)高減水率的同時(shí)又能改善混凝土的其他性能。本文依據(jù)聚羧酸減水劑的分子可設(shè)計(jì)性，根據(jù)混凝土干燥收縮機(jī)理，合成了一種低表面張力型聚羧酸減水劑SRPCE。先通過酯化反應(yīng)合成具有聚合活性的低表面張力單體MD，通過對酯化率的測定，確定了最佳酯化條件：酸醇比為3：1，反應(yīng)溫度為130℃，反應(yīng)時(shí)間為4.5h，催化劑用量為4%。然后將MD與甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸等單體通過聚合反應(yīng)合成低表面張力型聚羧酸減水劑。

聚合反應(yīng)通過控制變量，進(jìn)行單因素分析，確定了最佳聚合條件為反應(yīng)溫度為40℃，滴加時(shí)間3h，保溫2h，反應(yīng)物濃度為40%，APS用量為單體質(zhì)量的3%，n(AA)：n(TPEG)：n(MD)=20：5：4。采用紅外光譜儀(IR)、凝膠色譜儀(GPC)對低表面張力型聚羧酸減水劑進(jìn)行了分子結(jié)構(gòu)表征及分子量分析。結(jié)果表明，產(chǎn)物中有預(yù)期的官能團(tuán)，表明低表面張力單體成功接枝在了聚羧酸減水劑上，GPC表明分子量在20000左右。對比了自制的低表面張力型聚羧酸減水劑(SRPCE)與減縮劑(SRA)、普通聚羧酸減水劑(PCE)的應(yīng)用性能。SRPCE和PCE的凈漿流動(dòng)度相差無幾，SRPCE的流動(dòng)度損失更小。摻加SRPCE的膠砂28d減縮率為28.6%，具有良好的減縮效果。SRPCE與混凝土適應(yīng)性良好，具有較好的工作性能，對膠砂、混凝土的強(qiáng)度均無不良影響。摻加SRPCE可以減少孔徑為2.5～50nm的孔體積，減少了少害孔、有害孔的數(shù)量，優(yōu)化了水泥的孔結(jié)構(gòu)，對減小干縮起到了顯著作用。從溶液的表面張力、Zeta電位、吸附量、蒸發(fā)速率和水泥水化方面對低表面張力型聚羧酸減水劑的作用機(jī)理進(jìn)行了分析。

結(jié)果表明，接枝了MD單體的聚羧酸減水劑可顯著降低溶液的表面張力，濃度為2.0%時(shí)，可將水的表面張力從72.1m N/m降至35.6m N/m，且表面張力穩(wěn)定性保持良好;PCE、SRPCE均降低了Zeta電位，并且變化趨勢與流動(dòng)度變化趨勢、吸附量一致;PCE、SRPCE的加入均降低了溶液的蒸發(fā)速率，減緩了水分的蒸發(fā)，一定程度上起到了減縮的效果;對水泥的水化產(chǎn)物及形貌沒有特別的影響。