随着高性能混凝土技术的快速发展，高性能混凝土化学外加剂的研究也逐渐兴起。在混凝土行业中，目前影响混凝土高性能化的一个重要问题是，优质砂石骨料资源日益紧缺、普通砂石骨料含泥量高，使得聚羧酸减水剂（PCE）工作性降低，针对这一现状，本研究项目细化分析了粘土各主要成份对PCE应用性能的副作用及其影响机理，概括了PCE与蒙脱石类粘土的吸附特性及其副作用的三大成因：固相体积增大、液相体积减小和PCE侧链被粘土层间吸附。基于此，本项目又创新性地将聚合物分子结构设计原理应用于混凝土化学外加剂领域，分别设计合成了星形结构PCE、酰胺结构PCE、小分子抑制剂，系统研究了各PCE的合成工艺条件、分子结构参数规律、产物结构表征、混凝土应用性能、粘土副作用抑制效果等，获得了一系列重要的结论。研究结果表明，在最佳工艺条件下合成的星形结构PCE由于具有多臂的结构，能够充分发挥空间位阻效应，表现为较高的工作能效，在流动性及其保持能力、吸附行为、Zeta电位等方面具有比普通市售PCE更加优异的性能，并且在掺有粘土的条件下，表现出比普通梳状PCE更优异的抗粘土性能，抑制粘土副作用能力更明显。此外，设计合成了一系列不同酸胺比的酰胺结构PCE，经对比研究结果表明，酸胺比为4:1时，合成产物无未反应大单体残留，酰胺结构特征明显，合成产物表现出高减水、高吸附量、高含气量、高流动性、低表面张力等特性。内掺高酸胺比的酰胺结构减水剂对提高水泥-粘土体系的流动性能有明显效果。研究经设计合成的具有最佳流动性的小分子量直链粘土抑制剂的结果表明，该小分子抑制剂可优先吸附在粘土层间，有效抑制粘土层间吸附PCE大分子，对含粘土的水泥净浆、砂浆及混凝土的和易性的改善作用明显。本项目研究结果提出的多条抑制粘土副作用的措施，将缓解优质砂石供需矛盾，有利于克服PCE技术推广的瓶颈，并实现生态环境保护和天然资源节能降耗，无疑对我国经济和社会发展有着重要的意义。 2100433B