聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势_缪昌文

第28卷 第11期2009年11月

中国材料进展

MATER I A LS CH I NA

Vol 128 No 111

N ov 12009

收稿日期:

2009-09-08

基金项目:国家重点基础研究发展计划资助(2009C8623200)通信作者:缪昌文,男,1957年生,教授,博士生导师

聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势

缪昌文,冉千平,洪锦祥,徐 静,周栋梁

(江苏省建筑科学研究院有限公司,江苏南京 210008)

摘 要:首先简要回顾了减水剂的发展历程,综述了聚羧酸减水剂的结构和应用情况。然后分别从吸附-分散、胶体化学和

界面化学角度,系统总结和分析了聚羧酸减水剂的构效关系和作用机理的最新研究进展。最后,根据目前研究和应用中存在的问题及将来发展的需求,提出了今后的发展方向。

关键词:混凝土;聚羧酸减水剂;构效关系;作用机理

中图分类号:TV 43 文献标识码:A 文章编号:1674-3962(2009)11-0036-10

Present Situation and Develop m ental Trends of

Polycarboxylate -Type Superplasticizers

M IAO Changw en ,RAN Q ianp i n g ,HONG Jinx iang ,XU Jing ,

Z HOU Dong liang

(J i ang su R esearch Instit u te of Bu il ding Sc ience Co.,

L td .,N anji ng 210008,

China )

Abstrac:t The h i story o f the deve l opm ent o f superp l a stic i zers w as rev iewed ,and the struc t ure and app licati on o f po l y -ca rboxy late -type superplastic izers w ere i ntroduced .F ro m t he perspecti v es o f dispersi on -adsorpti on ,co llo i d chem i stry and

i n terface che m istry ,the late st dev elop m en ts i n research of the re lati onsh i p bet w een m o lecular structure and its pe rfor m-ance ,as w e ll as the m echan i s m o f po l y ca rbox ylate -type superp lastic izers ,w ere su mm ar i zed and ana l y zed .F i nall y ,con -s i dering the proble m s appea red i n study and app lication ,and t he require m ent fo r concre te deve l op m ent ,t he new trends of deve l oping po l y carbox y l a te supe rplasti c ize rs m a rket w ere d iscussed .

Key w ords :concrete ;po l y carboxy l a te -type supe rp l asticize rs ;relationsh i p bet w een m o l ecu l ar structure and its pe r

-f o r m ance ;m echan is m

1 前 言

化学外加剂是降低水泥用量、提高工业废渣利用率、实现混凝土高耐久性和性能提升最有效、最经济、最简便的技术途径,是制造现代混凝土的必备材料和核心技术,也是混凝土向高科技领域发展的关键材料

[1-3]

,被认为是继钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土之

后的混凝土技术的第3次突破。

减水剂作为化学外加剂中最重要成员之一,它对现代混凝土的发展起到了不可替代的作用。自20世纪60年代日本和联邦德国相继开发出了B -萘磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺甲醛缩合物超塑化剂,俗称高效减水剂,由此引发了世界范围内的高效减水剂的研究、开发和应用的热潮。这类传统聚电解质类减水剂,包括萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系和木质素磺酸盐系等,对新拌混

凝土具有较好的工作性,并持续发展和应用了30余年,至今仍占有一定市场份额,但是,由于自身结构和分散作用机理的局限性,使得它们存在一系列如坍损大、收缩大、环境不友好等几乎无法克服的问题

[4]

。

然而人们解决问题和开发新产品的努力一直没有停止过,高分子合成技术的发展加快了新型高效减水剂的开发,20世纪80年代初日本率先成功研制了聚羧酸系减水剂。新一代聚羧酸系高效减水剂克服了传统减水剂一些弊端

[5-7]

,具有掺量低、保坍性能好、混凝土收缩

率低、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大、生产过程中不使用甲醛等突出优点,是高性能混凝土外加剂的发展方向和世界性的研究热点。

本文全面总结了聚羧酸系减水剂主要分子结构、构效关系、作用机理等方面的最新研究进展,并提出了今后的发展方向。

2 聚羧酸系减水剂的结构、合成及应用

聚羧酸系高性能减水剂定义为由含有羧基的不饱和

第11期缪昌文等:聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势

单体和其他单体共聚而成,是使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂,它的结构目前主要指20世纪80年代后发展起来的由带有羧酸基团的主链和聚醚侧链而构成梳形分子结构(见图1)

。

图1 聚羧酸系高性能减水剂分子结构示意图F i g 11 Th e sch e m ati c ill ustrati on ofm ol ecu l ar s truct u re of

po l ycarboxylate h i gh perfor m ance superplastici zer

从国内外发表的研究论文和公开的专利[5-10]

来看,

根据其主链结构的不同可以将聚羧酸系高效减水剂产品

分为两大类:

?类以丙烯酸或甲基丙烯酸为主链,接枝

不同侧链长度的聚醚(表1a-c);ò类以马来酸酐为主链接枝不同侧链长度的聚醚(表1d-e)。

目前,国内外市场上聚羧酸类产品的主要区别也就在于:

1主链化学结构及长度;

o侧链种类、长度及接

枝密度;

?离子基团含量;?分子量大小及分布等几个

方面。由此可见,聚羧酸分子结构上自由度大,制造技术上可控制的参数多,高性能化的潜力非常大。由于受到构效关系的认知程度及合成工艺方面的限制,其它新型高性能和功能型产品还鲜有面市。

就应用方面来看,目前聚羧酸减水剂已在世界范围内推广开来。据报道,日本聚羧酸外加剂使用量已占所有高性能外加剂产品总量的80%以上,北美和欧洲也占了50%以上。在我国,聚羧酸系减水剂已成功应用仅在三峡大坝、苏通大桥、田湾核电站、京沪高铁等国家大型水利、桥梁、核电、铁路工程,并取得了显著的成果,总结了一些宝贵经验,同时也发现了一些问题:1高温环境下保坍性不足;o温度敏感性强,同种聚羧酸减水剂在不同季节施工,混凝土保坍性相差甚远;?功能性产品较少,很难满足超高、超长距离混凝土泵送、负温施工、超早强混凝土的制备以及混凝土高耐久等要求;

?粘度高,在高掺合材、低水胶比混凝土配制

中,混凝土粘度高,不利于施工;?对砂石集料的含泥量敏感性强。

当然,这些问题并非无法克服,由于聚羧酸分子结构上自由度大,制造技术上可控制的参数多,如果对其聚羧酸构效关系和作用机理拥有足够的认识,就可以根据工程性能需要,采用现代分子裁剪技术,设计并合成

理想的共聚物分子结构。

表1 聚羧酸系高性能减水剂的主要种类和化学结构

Tab l e 1 The che m ical structure of polycar boxy l a te superpl a stic i z er

Tpye

Chem ical struct u re

?

ò

3 构效关系

普遍认为,在水泥体系中,聚羧酸减水剂主链上羧酸根等离子性基团吸附在水泥颗粒表面,而聚醚侧链伸展到溶液中,提供强大的空间位阻,从而实现对水泥粒子的分散。因此,聚羧酸系减水剂的性能取决于其化学结构,深入研究其构效关系对发展高性能聚羧酸减水剂和实现建筑业的可持续发展意义非凡,及时地总结国内外最新研究成果,对今后该类产品的深入研究、制备和应用具有一定的指导性作用。311 结构与吸附

减水剂在水泥颗粒表面产生吸附是其发挥良好分散性能的前提,也是产生其它界面物理化学作用的基础。

37

中国材料进展第28卷

聚羧酸减水剂在水泥及其水化产物上的吸附量、吸附层形态是决定分散性能的关键。聚羧酸系减水剂由离子型主链和非离子型聚醚侧链组成,因此其吸附特性也主要取决于主链中离子基团种类、含量和侧链长度。目前关于结构与吸附性能的关系,国内外已有不少研究报道,但由于聚羧酸系减水剂分子结构的多样性、测试手段的局限性和吸附表征方法的不一致性,没有统一适用的结论,甚至不同学者得出的结论相互矛盾。

G 1Ferrari 等人

[11]

系统研究了甲基丙烯酸酯体系中

羧酸和羧酸酯摩尔比(016~613)对吸附性能的影响规律,结果表明,摩尔比对聚羧酸减水剂吸附影响很大,其最佳比例为1~3。T 1A 1B rge [12]

也发现低离子聚合物

比高离子聚合物在水泥离子表面吸附更少,但分散性性

能更好。F 1W innefel d [13]

等人和其他学者

[14]

也得到了相

类似的结论。

国内冉千平等人

[15]固定了聚羧酸减水剂侧链的长

度,并将聚合物分子量控制基本一致,研究了主链不同电荷密度与吸附之间的关系(图2)。研究结果表明,聚羧酸减水剂在水泥粒子上的吸附量随着酸酯比的增加而升高,但是并不是越高越好。由图2可以看出,聚羧酸减水剂在水泥粒子表面的最大吸附量出现在酸酯比为4

,

图2 聚羧酸外加剂主链电荷密度对吸附行为的影响:

(a)等温吸附,

(b)吸附自由能

F i g 12 E ffect of charge den sity of po l ycarboxylat e s up erp lastici zer

on adsorpti on b ehav i or :(a)i sot h er m ic adsorp ti on and

(b)adsorpti on free energy

而不是酸酯比最大值6(图2a),且吸附自由能随羧酸基团含量增加而增大(图2b )。王子明

[16]

也得出了类似的

结论,认为过多的吸附基团不能带来更多的吸附反而会引起吸附的降低。事实上,共聚物中主链中羧酸基团的含量还会通过影响分子构象,从而影响吸附行为。当羧基增大到一定程度,由于分子构象蜷曲,羧基被埋没在聚合物内部,没机会与水泥粒子表面接触,吸附量反而下降。

关于侧链长度对吸附的影响,不同学者也得出了不同的结论。K .Y a m ada 等人

[8]

认为聚羧酸减水剂分子中

侧链长度增加会逐渐降低吸附量(图3a)。A 1Zingg [14]

研

究不同侧链长度的聚羧酸减水剂分子在C-S -H 上的吸附却发现,长侧链聚合物(PCE102-6)比短侧链聚合物(PCE23-6)吸附量要大(图3b)。事实上,共聚物中侧

图3 聚羧酸侧链长度对吸附的影响

F i g 13 E ff ects of the s i de lengt h of superplastici zer on t he adsorpti on

38

第11期

缪昌文等:聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势链长度对吸附量(m g #g

-1

)的影响是矛盾的两个方面,

一方面侧链长度增加,主链中含有的羧酸根离子重量降低,吸附的分子个数会减少,吸附量降低;另一方面,侧链长度增加,侧链分子的重量增加,如果吸附的分子个数相同,吸附量(m g #g -1

)应该增大。不同学者得出

矛盾的结论主要是主链中吸附基团含量(摩尔比或L m ol

COO

-/g poly m er)和吸附量(m g/g 或吸附率或m o l/g)的

表达方式不一致造成的。冉千平[17]

固定了不同侧链长

度共聚物中羧酸基团含量(L m ol COO -

/g poly m er ),研究了侧链长度对吸附量的影响(图3c)。研究发现,侧链长度对吸附量(m g #g

-1

)没有明显的影响,但会对吸

附的分子个数(m ol/g)发生影响。

此外,共聚物分子量的大小也会直接影响其在水泥颗粒界面的吸附性能。对于梳形共聚物体系,当化学成份固定时,共聚物分子量大小主要取决于主链的聚合度,从而影响了吸附性能。K 1Y a m ada 等人[8]

和

G 1Ferr ari 等人[11]研究发现,高分子量的聚合物优先吸

附在水泥颗粒上,

F 1W i nnefeld

[13]

等人也得出相同的结

论。共聚物主链分子高,则分子所带的离子型吸附基团就多,因此不但吸附快,而且吸附量大。冉千平

[15]

等

人通过研究等温吸附、盐效应以及漫反射红外谱图也认为聚羧酸减水剂与水泥颗粒间为静电相互作用,并提出了其吸附模型(图4)。因此梳形共聚物主链中吸附基团含量、侧链长度或分子量大小等参数对吸附的影响,其

最终都归结于分子中吸附基团含量的影响。

图4 聚羧酸减水剂在水泥颗粒上的吸附模型F i g 14 Adsorp ti on m odel of pol ycarboxylate s u perplastici zer

on ce m en t particl e

312 结构与分散

聚羧酸减水剂分散水泥团聚体主要是空间位阻效应

[5-8,18-22]

,因此聚醚侧链的长短和接枝密度等因素

对空间位阻效应,从而对分散性能起到至关重要的作用。

目前国内外关于最佳链长说法不一,不同主链体系具有不同的最优接枝侧链。M 1K i nosh ita 等人

[19]

用3种

不同长度PEO 侧链的梳形聚羧酸聚合物进行分散性能研究,结果表明,具有短链的梳形共聚物,由于其主链长,侧链短,分子呈卷曲结构,其构象充分舒展需要一定的时间,所以它需要较长的混合时间才显示出一定的分散性,但后期流动度损失较小。具有长侧链的共聚

物,由于主链短,分子比较伸展,可以在很短的时间内被水泥颗粒吸附,显示出很好的分散性能,但流动性保持能力有限。K 1Y a m ada [8]

和L 1Schober [20]

等人在侧链长

度方面也做了大量的研究工作,其结果基本上与

M 1K i nosh ita

[19]

等人相一致。A 1Ohta 等人

[21-22]

针对3种

不同分子结构的聚羧酸梳形共聚物进行了研究(环氧乙烷聚合度n =0~20),对于3种不同体系都得到了相似的结论,认为接枝侧链长度n =12分散性能最优,并对主链和侧链的长度以及接枝密度等高分子的结构与混凝土的分散性、分散性保持、凝结等的关系进行了报道(见表2)。

表2 结构因素对分散以及分散保持的影响Tab l e 2 Eff ec t of s truc t ural f ac t ors on dispers ibilit y and

r e t enti o n of d ispers i b ility

D is persi b ility

S truct u ral factor

Re l ative chai n

lengt h of trunk po l y m er

Relati ve graft lengt h

Rel ati ve num ber of grafts

Low d is persi b ility

and s hort d is p ersi b ili ty reten ti on Long Short Large

H i gh d is p ersi b ili ty Sh ort Long Sm a ll Long dispersib ilit y

reten ti on

s hort er

Long

Large

也有部分学者提出并不是长侧链就一定具有很好的分散能力,还必须取决于主链的化学性质。T 1N a w a

[23]

研究结果却发现:EO 链长对流动性的影响要依赖于主链化学特性,马来酸酐基共聚物中,EO 链越短,流动

性越好;然而对于(甲基)丙烯酸基梳形共聚物,EO 链越长,流动性才越好。且链长延迟水化程度也明显依赖于主链。对于马来酸酐基共聚物,EO 链越短,水化延迟程度急剧增加,相反对于(甲基)丙烯酸基共聚物,水泥水化基本上不受EO 链长的影响。E 1S a kai [24]

发现,

短主链长支链好于长主链短支链,太田晃[22]

也得出了

相似的结论。对于马来酸酐主链体系的梳形共聚物,

EO 链越短分散性越高,和T 1N a w a 等人[23]

的研究结果

相一致。

国内目前对梳形共聚物外加剂也展开了大量研究。刘长春

[25]

研究了(甲基)丙烯酸主链体系的梳形共聚物,

认为侧链聚醚分子量为1150较为合适(即n =25)。陈明凤等人[26]

研究了不同的侧链长度共聚物的性能,认

为侧链聚合度为n =23时合成产品性能最优。张孝

兵

[27]

认为侧链聚醚分子量为400时初始流动性最好。

童代伟[28]

认为侧链聚醚链长对水泥净浆初始流动度及

39

中国材料进展第28卷混凝土减水率影响均较小,但会对混凝土坍落度、混凝

土强度等指标产生影响。向建南等[29]研究了马来酸酐接枝大单体与甲基丙烯酸的共聚物,认为侧链聚合度为n=12时分散性能最好,李永德[30]也有同样的看法。但王国建[31]指出只有当侧链聚醚链长n大于15时才能提供较有力的立体位阻作用,分散效果更好。冉千平等人[18]通过研究多种长度侧链在不同水灰比下的分散能力,用流变学方法研究了掺减水剂后浆体的剪切应力等流变性能,研究认为,在低水胶比条件下,长侧链共聚物的分散性能要优于短侧链,而在高水灰比条件下,它们之间并没有明显的区别。

按照空间位阻理论推算[17,21],当聚醚侧链长度n达到23后,侧链长度增加,由于侧链分子构象卷曲,其提供的位阻效应基本上不再增加。不同学者得出不同的结论,根本原因在于都是假设添加的共聚物全部吸附在水泥颗粒上,且都能提供分散作用。事实上,不同结构的共聚物,其吸附行为截然不用,添加的共聚物不可能全部吸附,还有部分共聚物被水化产物所掩埋[33]。另外,吸附在水泥颗粒界面上的共聚物的构象也会影响其分散效果[34-36]。因此不用结构的共聚物分散效能的大小是由吸附基团数量和侧链长度二者共同决定的。

313吸附与分散

聚羧酸减水剂提供的分散作用大小主要是与吸附的共聚物相关联。被吸附在水泥颗粒表面的共聚物产生静电排斥力和空间位阻效应,从而导致了良好的分散性能。虽然有很多关于吸附量与分散性能的关系的研究报道,但这些研究得到的结论却相当矛盾[16,32]。有些研究结果[32]表明减水剂在水泥上的吸附量越大,分散性越好(图5a);同时发现了相反的现象[32],指出在外加剂掺量相同的条件下,减水剂在水泥上吸附量越大,溶液中剩余的减水剂越少,分散性越差(图5b)。

聚羧酸高效减水剂在水泥-水悬浮体系中可分为3部分[33](图6),并且各部分所起的作用各不相同。第1部分穿插在水泥水化产物中或者参与到水化产物的形成(O M P),其作用是改变了水化产物的形貌;第2部分吸附在水泥颗粒或水化产物表面形成了吸附层,这部分减水剂对水泥颗粒起分散作用;第3部分减水剂残留在溶液中,这部分减水剂与吸附层之间保持动态平衡,并随时补充由于水泥水化等因素消耗的高效减水剂,主要对分散保持作用(保坍)性能其重要作用。因此可以认为,高效减水剂对水泥具有分散作用的基础是形成一定厚度的有效吸附层[34-36]。

已有研究证明[34-36],减水剂对水泥分散作用产生

影响的是吸附层厚度与吸附层结构,而并不是吸附量。

图5聚羧酸减水剂在水泥颗粒界面的吸附量和分散度之间的关系:(a)阴离子型梳形共聚物,(b)两性离子型梳形共聚物F i g15Infl uen ce of adsorbed amount of po l ycarboxylate s uperp lasti cizer

on d is p ersion ab ility of ce m en t paste:(a)an i on i c t ype comb-

li k e copol ym er and(b)a m photeri c co m b-li ke copo l y m er

图6聚羧酸减水剂(SP)在水泥-水系统中外加剂存在的3种形态Fig16Three reservoirs of superp l asti cizers i n ce m en t-w ater s yste m:

i ntercal ati on of SP,adsorpti on of SP,and SP rem ai n i ng

i n sol u ti on(OM P=organo m i n era l phas e)

减水剂分子在加入到水泥体系以后,会出现嵌入到水泥水化产物中的现象,此时测定的吸附量与实际水泥颗粒表面的减水剂吸附层厚度没有相关性。部分已经吸附在水泥粒子表面的减水剂分子被水泥水化产物掩埋,则在表面上起分散作用的有效吸附层厚度很小。

目前尚没有直接测量梳形共聚物在水泥颗粒表面吸附层厚度的方法。国外有人[36]采用原子力显微镜测定吸附高效减水剂后表面高度差的方法得到高效减水剂的

40

第11期缪昌文等:聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势

吸附层厚度,但样品表面平整度很难达到试验要求;也有人采用带探针的俄歇电子能谱[37]

或X 射线光电子显微镜

[38]

测定厚度方向上的元素分布,由此推测出吸附

层厚度,样品处理和试验位置的选取等非试验因素的影响对试验结果有很大的影响,试验可靠性需要进一步研究。

4 作用机理

目前减水剂的作用机理基本上可以分为3类:静电排斥机理、空间立体效应机理和Dep l eti on 理论。传统的萘系、三聚氰胺系等缩聚型减水剂的作用机理基本比较清晰,已经形成了以/吸附-F 电位(静电斥力)-分散0为主体的静电斥力理论(图7a)

[37-38]

。梳形共聚物

分散剂的F 电位很低,甚至不能逆转水泥悬浮体系的电荷性能,但却在极低的掺量下表现出优异的分散性能,显然以DLVO 理论为基础的静电斥力学说无法解释这一结果,大都认为其高的分散性主要是由于空间位阻效应引起的(图7b)。根据现有空间位阻理论推测,侧链越长分散性能应该会越高,但有学者研究发现

[18]

,部分

短侧链共聚物也显示出了良好的分散性能,这预示着对于侧链长度较短而主链上离子基团含量较高的梳形共聚物,其产生的静电排斥能不能忽略,这说明纯粹的空间位阻理论不足以完全解释聚羧酸减水剂在水泥体系中的

作用机理。

图7 减水剂的分散机理示意图:

(a)传统减水剂,

(b)聚羧

酸减水剂

F i g 17 The sch e m atic ill ustrati on of d is pers i on m echan is m s of

s up erp lasti cizers :

(a)conven ti onal s uperp l asti cizers

and (b )po l ycarboxylat e s up erp lastici zer

也有学者认为

[39-45]

:水泥粒子的分散作用主要是

由于高效减水剂吸附在水泥粒子表面而产生的静电斥力(V e lec t )、高分子吸附层的相互作用产生的空间位阻效应(V ste ric )及水分子的润湿作用而引起的。减水剂在水泥体系中的作用机理目前已经证实不是用每一种理论能够完全解释的,所以必须综合多种机理进行综合分析。在水溶液介质中,静电排斥和空间位阻是同时共存的,分散性能的好坏是由体系中总位能(V T )大小决定的。只是在不同的条件下是哪一种起决定作用而已,而另一种可

以忽略不计。对于大多数梳形共聚物,其静电排斥效应

可以忽略不计,其总位能可由式(1)计算。

V T =V vdw +V steric

(1)

冉千平

[17]

通过理论计算考察不同侧链长度对总位

能曲线的影响(图8),在侧链吸附密度相同的情况下,侧链越长,空间位阻效应越大,当侧链n 超过了一定程度后,总位能V T 增加的速率变慢,由于侧链的回转半径并不是随侧链分子量的增加不断增加,增大到一定程度后,分子构象会发生蜷曲,即侧链分子量增大,空间位阻效应并没有增强。

图8 侧链长度对总位能的影响:

(a)每摩尔共聚物分子,不同侧

链长度共聚物羧酸基团含量相同,

(b)每克共聚物,不同侧

链长度共聚物羧酸基团含量相同。注:吸附侧链密度相同015/nm 2,颗粒粒径a =10L m

F i g 18 C alcu l ated total poten tial en ergy of i nteracti on V T as a f un cti on

of i nterparti cl e separation d i stance h for spheri cal ce m ent parti cl es a =10L m at t he adsorbed num bers of s i de chai n 015/nm 2for co mb-li ke dis persants varyi ng s i de c hai n l engt h :

(a)consta n t

carboxy li c con ten t s perm o l comb-li k e pol ym er m olecu le and (b)constan t carboxylic conten t p er g co m b-li ke cop ol y m er

若把静电排斥和空间位阻效应都增强,将对微粒体系的分散性和稳定性起到重要作用。体系的总位能可以用公式(2)来计算。

V T =V adw +V e lec t +V ste ric

(2)

冉千平

[18]

用侧链长度n =7和n =22两种吸附基团

比例一样的梳形共聚物分别记为AP7-4和AP22-4,验证了综合考虑体系中多种作用力的必要性。在高水灰

41

中国材料进展第28卷

比时短侧链共聚物显示出了和长侧链共聚物一样的分散性能,添加AP7-4的水泥悬浮体系F 电位约在-4mV 左右,而长侧链共聚物的F 电位基本在0mV 左右。说明在短侧链聚合物中存在着较强的静电排斥作用。图9则是采用式(2)计算出的添加AP22-4和A P7-4总的位能曲线图。结果表明,考虑了共聚物的静电排斥作用后,添加短侧链聚合物出现的第二最小值基本和长侧链聚合物一致,只是出现第二最小值的平衡距离要短。这样的结果更能全面的解释聚羧酸外加剂的作用机理。

因此,对于不同结构的聚羧酸系外加剂在水泥浓分散体系中发挥其分散效能或空间位阻效应大小的最关键问题就是共聚物分子构象及共聚物吸附在水泥颗粒界面

后的界面吸附形态。

图9 静电排斥-空间位阻协调分散机理

F i g 19 Th e synerg i sti c d is p ersi on m echan i s m of electrostatic

repu lsi on and steri c h i nd ran ce

5 发展趋势

基于聚羧酸减水剂在应用中发现的问题以及混凝土发展的需求、在对构效关系和作用机理的深入研究的基础上,目前聚羧酸系外加剂正朝高性能化、功能化和绿色化方向发展。

(1)高性能化

为满足高性能混凝土发展的需求,聚羧酸减水剂应

继续向低粘度、高分散、高保坍等高性能化方向发展。

对此,各国学者都提出了自己的设计和构想。日本学者通过主链上引入多种离子制备降低低水胶比混凝土粘度的高效减水剂产品

[45]

,D 1H a m ada 教授

[46]

首先在实验

室内通过超支化聚合物理论,制备出了一种新型的超支化型混凝土超塑化剂(图10)。与传统聚羧酸超塑化剂相比,这一新型的超支化聚合物,可以更好地控制新拌混凝土的流变学性能,也具有更佳的适应性和低粘性。国内外先后

[47-49]

提出在聚羧酸盐主链上引入/两性离子类0,从而提高外加剂的饱和掺量,实现高分散性。另外,D 1H a m ada

[50]

等提出将羧酸基团进行改性,调控其

吸附速率和在水泥强碱性环境下的水解速率,从而达到高保坍的目的(图11)。

图10 聚羧酸系减水剂分子结构示意图

F i g 110 S che m ati c d i agra m of s truct u re of t h e pol ycarb oxy l ate

s up erp lasti c i zer(PC)and t h e ne w hyp er -b ran ched po l y m er -based s u perplas tici zer

图11 高保坍型聚羧酸分子结构

F i g 111 C he m i cal s truct u re of sl um p-l oss -con trolli ng agen t

(2)功能化

随着预制混凝土、大体积混凝土、钢筋混凝土的应用及不断涌现的问题,在对聚羧酸构效关系和作用机理

的深入认识的基础上,设计和合成具有特殊功能的分子结构,使其具有超早强、减缩抗裂和阻锈等多种功能,有利于进一步推动混凝土的技术进步和可持续发展。意大利的T 1C er u lli 等人

[51]

采用高分子量聚氧乙烯支链结

构合成了新型纳米结构的聚羧酸盐类减水剂,可将水泥水化放热峰提前5h 左右,用于预制混凝土构件的生产或用于在冬季低温环境中施工的混凝土工程。日本和中国

[4,52]

先后有人提出在聚羧酸主链上接枝不同侧链长度

的聚醚,可以起到减缩抗裂功能。江苏建筑科学研究院的冉千平

[53]

设想将具有减缩、阻锈功能烷基聚醚和提

供空间位阻效应的聚醚接枝到共聚物主链中,从而实现化学外加剂的多功能化(图12)。

42

第11期缪昌文等:

聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势

图12 多功能型超塑化剂分子结构

F i g 112 Che m ical struct u re ofm u lt-i f un cti on s up erp las tici zer

(3)绿色环保化

目前一部分聚羧酸减水剂的制备过程仍然需要使用挥发性有机溶剂作为带水剂接枝聚醚侧链,该酯化过程存在温度高、加工时间长的缺点,而且有机溶剂的使用不可避免会对生产工人和环境造成不利影响,并且还会不利于可持续发展。因此目前聚羧酸系减水剂的制备合

成过程及产物正在向无毒、无污染、节能等方向努力,达到绿色环保化。

6 结 语

聚羧酸系高性能减水剂由于其优良的性能和绿色环保特性,代表了混凝土外加剂的今后的发展方向。分子结构层面的可设计性决定了可以开发出不同性能特点的系列化产品,满足建筑工程对混凝土外加剂的多样化要求,甚至可以实现混凝土外加剂行业菜单式服务。然而目前在构效关系方面主要集中在共聚物分子结构-吸附-分散性能方面,对共聚物分子参数与水泥浆体微结构形成的规律以及共聚物化学结构与水泥、温度以及集料的适应性等研究还处于起步阶段,严重阻碍了能够根据工程施工需要和混凝土耐久性要求设计理想的分子结构,影响了聚羧酸系减水剂的大力发展和应用。因此,笔者建议今后的工作重心主要围绕如下方面进行:

(1)研究传统无规共聚物化学结构和分子参数(主链离子基团种类和含量、分子量大小及其分布、侧链化学性质与长度、接枝密度、侧链EO /PO 链段组成和序列分布、桥接基团等)对水泥水化历程、水泥水化产物形态及初始结构形成的演变规律,从微观层次探索共聚物分子结构与收缩、早强等宏观性能之间的相互关系和规律。在此基础上建立起构建高性能外加剂的系列基础数据以实现水泥浆体微结构的诱导和化学外加剂功能的

可控性,从而为高性能、功能型外加剂的分子设计提供理论指导。

(2)研究嵌段共聚物、超支化聚合物、星形共聚物、两性离子共聚物等新型聚羧酸共聚物化学结构和分子参数对水泥分散与分散保持、浆体粘度和微结构的影响规律,从而为高性能化学外加剂的分子设计提供一定的依据。

(3)研究传统无规共聚物和新型聚羧酸共聚物化学结构和分子参数与浆体粘度和水泥、温度以及集料间的适应性,力求从分子设计的角度解决外加剂的适应性难题,促进聚羧酸系高性能减水剂的推广应用。

(4)采用现代计算机模拟和现代实验手段研究传统

和新型聚羧酸共聚物化学结构和分子参数对溶液分子构象,以及在水泥颗粒界面的吸附构象的影响规律,并将其构象与宏观分散性能相关联,从而为高性能化学外加剂的分子设计提供更科学的视角。

(5)聚羧酸系高性能减水剂最关键原材料)))聚醚的功能化、系列化和清洁化生产以及其它新型聚醚大单体的研发,为聚羧酸系高性能减水剂的开发和生产提供支撑。

(6)加强聚羧酸系高性能减水剂应用技术的研究,包括与其它化学外加剂的协同效应研究及混凝土的原材料和使用环境变化对应用性能影响的研究。参考文献 R e ferences

[1]TangM i ngshu (唐明述).

C e m ent C on crete and S usta i nab le

D e -ve l opm en t(水泥混凝土与可持续发展)[J].Ch ine se Journal of N onferrous M e t a ls (中国有色金属学报),2004,

14:

165

-172.[2]M iao C W,

T i an Q,Ran Q P ,

et al .

Infl uen ce of Pol ycarb oxy -late -based Superp l asticiz er on t h eM icrostru ct u re ofConcrete[C ]//1st In terna tional Conference on M ic rostru ct u re R el a te d Dura bilit y of C e m en titiou s Co m posites .C h i na :R ile m Pub licati on s S .

A.

R .

L ,

2008:667-676.

[3]Sakai E.Con structi on s of the Concret e Indu stry To w ard Sustai nab le

Develop m en t[C ]//Su st ainable Con struc ti on M ateri als and C onst ru c -tion M ateri a ls and Tec hnologies .C oven t ory :

[s 1n 1],2007.

[4]Ran Q P ,M i ao C W ,L i u J P .Perf or m an ce an dM echan i s m of a

M u lt-iFuncti ona l Sup erp las tici zer f or Con cret e [J ].M ateri a ls Transac ti ons ,

2006,47(6):

1599-1604.

[5]Co ll ep ard iM,Valen teM.R ecent Devel opm en t s i n Su perplas tic-i

z ers[C ]//8th CANM ET /AC I In terna ti ona l Conference on Superplas -ticizers and O t h e r Ch e m i ca lAdm i x t ures i n Concre t e .N e w O rleans :Am erican Con cret e Instit u te ,2006:1-14.[6]Sp irat os N,

Jolicoeur C.

Trends i n Che m ical Adm i xt u res for t h e

Tw enty -FirstC entury[C]//6th CANM ET /ACI Interna tiona lConfer -e n c e on Superp l a sticizers and O t her Ch e m ical Adm i xtures in C on-

43

中国材料进展第28卷

cret e.N e w York:Am erican Con cret e Instit u te,2000:1-16. [7]C ollepardiM.Ad m i xtures U sed to Enhance P l aci ng Characteri sti cs

of Con crete[J].Ce m Con c r C o mp,1998,20(2/3):103-112.

[8]Y a m ada K,H aneh ara S,H onm a K.E ffect of the Che m ical

S truct u re on the Properties of Polycarboxyl ate Typ e Superp l asti c-i

z er[J].C e m Con cr R es,2000,30(2):197-207.

[9]K i nos h ita M,Suzuk i T,Soeda K,et a l.Prop erti es of M et ha-

cry licW at er Sol ub le Pol ym er as a Superp l asticiz er for U ltra H i gh-S trengt h C oncrete[C]//5th CANM ET/AC I In ternati ona l Conference on S up er p l a stici zers and Other Ch e m ical Adm i x t ures i n C on c rete.

Ne w Orleans:Am eri can Con cret e Insti tute,1997,SP-173: 143-162.

[10]V al en tiS.Copol ym ers of S t yrene and S e m i-E ste rs of M a leic A ci d,

and Use Th e reof as F l u i d i z i ng Agen ts for Ce m e n t.E P0306449

[P],1989-03-08.

[11]FerrariG,Ceru lliT,C le m en te P,e ta l.In fl u ence of Carboxy-l

ic Aci d Carboxyli c E ster Rati o of Carboxy li c A ci d E ster Su per-p l asti cizer on C haracteri s tics of C e m en tM i xt u res[C]//6th CAN-M ET/ACI In terna ti onal C onfere n c e S up e rp l a sti c i zers and O t h e r Ch e m i ca lAdm i xtures in C oncrete.Ne w Orlean s:Am eri can Con-

crete Insti tu t e,2000:505-520.

[12]B rge T A,Su l ser U,W i dm er J K H,et a l.D is persi ng Ag ent

for H i g h-F lo w or S el f-Compacting C https://www.360docs.net/doc/6310712378.html,5919300[P].

1999-07-06.

[13]W i nnefel d F,Becker S,Pakusch J,et a l.E ffects of t he M o-

l ecu l ar Arch itect u re of Co m b-Shap ed Superp l asticiz ers on Th ei r Perfor m ance i n C e m entiti ous Syste m s[J],C e m C oncr Co m pos,

2007,29,251-262.

[14]Zi ngg A,W i nn f el F,H olzer L,et a l.Ad s orpti on of Po l yelectro-

l ytes and Its In fl u ence on t h eRheol ogy,Zet a Poten tia,l and M icr-sostruct u re ofV arious Ce m en t and H ydrate Phas es[J].Journal of Colloi d and In t erface Sc i ence,2008,323:301-312.

[15]Ran Q P,Som asundaran P,M i ao W M,e t.al.Adsorpti on

M ech an i s m of Co m b Poly m er D ispersan t s at the C e m en t/W ater

Interf ace[J].P ublished in Journa l of D ispersion S cience and

Technology,2010,31.

[16]W ang Zi m i ng(王子明).S yn t h esis,P erforman ce and Appli ca-

tion of P ol yc a rboxy l a teT ypeH i gh P erfor m ance S up e rp l a sti c i zers(聚

羧酸系高性能减水剂)))制备、性能与应用)[M].Be-i

ji ng:Ch i na A rch itecture&Bu ild i ng P ress,2009,6:15-60.

[17]Ran Q P,Pon i sseril So m asundaran,Chan g w en M i ao,et a l.

E ffect o f the Length of t he S i de Cha i ns of Comb-L i ke Copol ym er

D i spersan ts on D is p ersion and Rheo l og i cal Properti es of Concen-

trated C e m en t Su s pen sions[J].Journa l of Colloi d and In ter face S cience,2009,336:624-633.

[18]R an Q i anp i n g(冉千平),M i ao C hangw en(缪昌文),L i u J i ap-

i ng(刘加平),e t a l.A ction M ech an i s m an d E ff ect of S i de

C hai n L engt h ofC o m b-li ke C opo l y m er

D i spersan t on D i spers i on of

C e m en t Paste(梳形共聚物分散剂侧链长度对水泥浆体分散

性能的影响及机理)[J].Jou rnal of Th e Ch inese Ceram ic S ociet y(硅酸盐学报),2009,37(7):1153-1160.

[19]K i nosh i ta M,N a w a T,Ii da M,et a l.E ffects of Ch e m ical

Stru ct u re on F l u i d izi ng M echan is m of Con cret e Sup erp lastici zer

C on tai n i ng Pol yet hy l en e Oxi d e Graft Ch ai ns[C]//6th CANM ET/

AC I In terna ti onal Conference on Superplastici zers and O t her C he m-

ic a lAdm i xtures in C oncrete.N e w York:Am eri can C on crete In-

stit u t e,2000:163-180.

[20]S chob er I,F l attr R J.Opti m iz i ng Po l ycarboxylate Poly m ers

[C].8th CANM ET/ACI In t erna tiona l C onfe rence Sup er p l a stici-

zers and Other Ch e m ical Adm i x t ures i n C oncrete.New O rleans:

Am erican Concrete In stit u te,2006:169-184.

[21]Ohta A,S ugi ya m a T,Uo m oto T.Study of D i spers i ng E ffects of

Pol ycarboxy l ate-Based D i spersan t on F i ne Particl e[C]//6th CAN-M ET/AC I In te rnationa l Conference Superplasticize rs and Other

C he m ic a lAdm i x t ures i n C oncrete.N e w O rl eans:Am erican C on-

crete Instit u te,2000:211-227.

[22]太田晃,魚本健人.高性能AE減水剤N化学構造H??

?N流動性K及\9作用効果N基礎的研究=N(1))[J].

生産研究,1997,49(12):637-640.

[23]Na w a T.The E ffects of Ch e m i ca l S tructure of Sup erp las tici zers

on t he F l u i d it y of Ce m ent Pastes and t h e H ydrati on of Ce m ent [J].S e m en t o,K onku ritou R on bunshu(In Japanes e),1999,

53:751-758.

[24]S akai E,K ang J K,Da i m on M.A cti on M echan is m s of Co m b-

Type Superp l asti cizers C on t a i n i ng G rafted Pol yet hy l en e Oxi d e Cha i n[C]//6t h CANM ET/AC I In terna ti onal C onfere n ce on Super-p l a stic i zers and O t h er Ch e m i ca lAdm ixt u re s i n Con crete.Am eri can Concrete Ins tit u te,2000,SP-195:75-89.

[25]L i u C hangchun(刘长春).C opo l y m eriz ati on of Polycarb oxy lic

Superp l asticiz er(聚羧酸类高效减水剂的共聚合成)[J].

Che m ical M ateri a l for C on stru ction(化学建材),2005,21

(4):41-42.

[26]Chen M i ngfeng(陈明凤),Zhang H uajie(张华洁),Peng Jiahu i

(彭家惠).S ynthesis Perfor m ace of PolycarboxylicW ater R educ-

i ng A gen t(聚羧酸减水剂的合成与性能)[J].Che m ic a lM a te-

ri a l for C on struc ti on(化学建材),2005,21(2):53-55. [27]Zhang X i aob i ng(张孝兵).S t udy on Pre paration and P roperties

of P ol y M a leic Anhyd ri d e-Co-A crylam i d e(聚马来酸酐-丙烯酰

胺高性能减水剂的合成及性能研究)[D].N an ji ng:N an ji ng U n i versit y ofT echn ol ogy,2003.

[28]Tong Dai w ei(童代伟).Syn t h esis of P ol yc a rboxy lic S eri es ofH i gh

P erfor m ance W ater R e du c er(聚羧酸高性能减水剂的合成)

[D].Chongq i ng:C hongq i ng Un i vers it y,2004.

[29]X iang J i ann an(向建南),Xu Guangyu(徐广宇),Zhang

W e i q i ang(张伟强),et a l.S tudy on Preparati on and D i sper-

s i on Property ofU nsat u rated C arboxylic A ci d Cop ol y m er AEW a-

t er-reducing Agen t(羧酸类共聚物AE减水剂的合成与分散

性能研究)[J].Journal ofH unan Un i v e rsit y(N a t ural S ciences

44

第11期缪昌文等:聚羧酸系高性能减水剂的研究现状及发展趋势

E d ition)(湖南大学学报(自然科学版)),1999,26(4):

30-33.

[30]L i Yongde(李永德),Tan L i(谭力),Zhao Sh iqi(赵世

琦).Study of Syn t h es i s and Perfor m ance of S i ngle A ro m ati c R i ng Type H igh Perfor m ance W ater Redu cer(新型羧酸类共聚型高效减水剂)[J].Che m ic a lM a t erial for Construction(化学建材),1997(3):123-125.

[31]W ang Guojian(王国建),H uang H any i ng(黄韩英).

Synthesis and Ch aracterizati on o f Polycarb oxy l ate H igh Range

W ater-Redu cer(聚羧酸盐高效减水剂的合成与表征)[J].

Ch e m i ca lM a t erial for C onstruc ti on(化学建材),2003,19

(6):47-51.

[32]Ran Q i anp i ng(冉千平).R ese a rch on S truc t ure,Ad sorp ti on,

D ispersion of C o m b C opol ym er and Its W orki ng M ec han is m(梳形

共聚物的结构、吸附、分散及其作用机理)[D].Nan ji ng:

Nan ji ng Un i versit y,2007.

[33]Z i ngg A.C e m e n t-Superplasticizer In te raction:L ink be t w een M ac-

roscop i c P heno m ena and M icrost ru ct u ra lDa t a of t h e Early C e m ent

H yd ra ti on[D].Sw i tzerl an d:Sw i ss Fed eral In stit u te of Techno-l

ogy Zurich,2008.

[34]P lank J,Sachsenhau ser B.I m pact of M olecu lar S tru cture on

Zeta Pot enti al and Adsorbed C on f or m ati on of A-A ll y-l X-M et hoxy-

pol yet hy l en e G l yco-l M al eicA nhyd ri de Su perplastici zers[J].Adv

Con cr Tech.2006,4(2):233-239.

[35]H ou stY F,Bow en P,Perche F,et al.Des i gn and Functi on of

N ovel Superp l asti cizers f orM ore Du rab le H i gh Perfor m ance Con-

crete(Sup erp last Pro j ect)[J].C e m Concr R es,2008,38:

1197-1209.

[36]U ch i kaw a H,H anehara S,Sa w ak i D.T he Role of S teri c Re-

pu lsi ve Force i n the D is pers i on of Ce m ent Parti cles i n Fres h Paste Prepared w i th Organ ic Adm i xture[J].C e m Concr R es.1997,

27(1):37-50.

[37]Sun T ianw en(孙天文).外加剂在水泥表面的吸附层厚度研

究[J].Journa l of W uhan Universit y of T ec hn ol ogy(武汉工业大学学报),1989(1):29-35.

[38]Peng Ji ahu i(彭家惠),Qu Jindong(瞿金东),Zhang Ji anxi n

(张建新),et al.石膏减水剂的吸附形态与分散稳定性研究[J].Journa l of W uhan Universit y of T ec hn ol ogy(武汉工业大学学报),2003,25(11):25-28.

[39]Sak aiE,D ai m on M.M ec h anis m s of Superp l a sticizers[M].New

York:Am Cera m Soc,1995:91-111.

[40]U ch i kaw a H,H anehara S,Sa w ak i D.T he Role of S teri c Re-

pu lsi ve Force i n the D is pers i on of Ce m ent Parti cles i n Fres h Paste Prepared w it h O rgan i c Adm i xt u re[J].Ce m Con cr R es,1997;

27(1):37-50.

[41]Oh ta A,Sug i ya m a T,Tanaka Y.Flu i d i z i ng M echan is m and

A ppli cati on of Pol ycarbox l ate-Based Superp l asti cizers[C]//5th

CANM ET/ACI In t erna tiona l C onfere n ce on Superp l a sticizers and

O t h er Ch e m i ca lAdm i x t u res i n C oncrete.N e w Orlean s:Am eri can

C oncrete I n stitute,1997:359-378.

[42]Y osh i ok a K,S akai E,Da i m on M.Role of S t ericH i n dran ce i n

Perfor m ance of Superp l asti cizer f or C oncrete[J].J Am Ceram S oc,1997,80:2667-2671.

[43]N a w a T.E ffect of Che m ical Stru cture on S teric S tab ilizaiti on of

Pol ycarboxy l ate-Bas ed Superp l asti cizer[J].Journa l of Adva ce d

C oncrete T ec hn ol ogy,2006,4(2):225-232.

[44]Plank J,V lad D,B randlA,Chatziagorast ou P.C oll oi dal Che m-

istry Exa m i nation of t he Steri c E ffect of Polycarboxyl ate Superplast-i

ci zers[J].C e ment In t erna tiona l,2005,3:100-110.

[45]J apan Cem ent A ss ociati on.Dispersion M ech an i s m of D is pers ant

and F l o w ab ilit y ofC e m en t and C oncrete[R].C o mm ittee R e port on F luid it y of C e m e n t Con cre t e.2003:111-133.

[46]H a m ada D,H a m a iT,Sh i m odaM,et a l.Devel opm en t ofN e w

Sup erp lastici zer Provid i ng U lti m at e W orkab ility[C]//8th CAN-M ET/AC I In terna ti onal Conference on Superplasticize rs and Other

C he m ic a lAdm i x t ures i n C oncrete.N e w O rl eans:Am erican C on-

crete Instit u te,2006:31-49.

[47]Yuas a T,N i sh i kaw aT,Sak a m ot o N.P ol ycabo xylac A ci d C opol-

y m er,P rodu ction M ethod and Use Th ereof:US,20020193547 [P],2002-12-19.

[48]Amaya T,Ikeda A,H iratsuk a I,e t al.C e m en tD is pers an t and

Concrete C o m position Con tai n i ng t h e D is p ers https://www.360docs.net/doc/6310712378.html,6680348 [P].2004-01-20.

[49]Ran Q ianp i ng(冉千平),M iao Changw en(缪昌文),L i u Jiap-

i ng(刘加平),et a l.Amphoteric Carboxylic G raft Copol ym er

C oncrete Superplasticize r(两性羧酸类梳形接枝共聚物混凝土

超塑化剂).CN200510037870[P],2005-09-28.

[50]H a m ada D,Sato H,Ya m a m u ro H,e t al.Developm en t of

S l um p-Loss Controlli ng Agent w ith M i n i m a l S etti ng Retardati on

[C]//7th CANM ET/ACI Interna tiona lC onfere n ce on Super p l a sti-

cize rs and Other Ch e m ic a lAdm ixt u re s i n C on c rete.Ne w O rleans:

Am erican Con cret e Instit u te,2003:127-142.

[51]C eru lliT,C le m en te P,Deci o M,e t a l.A New Su perplas tic-i

zer f or E arl y H i gh-S tren gt h Deve l opm en t i n C ol d C li m ates[C]// 8th CANM ET/AC I In te rnationa lC onference on S up er p l a stici zers and O t her C he m ic a l Adm i x t ures i n Con cre t e.N e w York:Am eric an

C oncrete Institute,2006:113-126.

[52]N anan i sh iH,T anak a S,Yaguch iM,et al.Perfor m ance of a

M u ltif uncti ona l and M u l ti pu rpos e Superp l asti cizers for Concrete

[C]//7th CANM ET/AC I Interna tiona l Confere nce on Super p l a sti-

cize r and O t h e r Che m ic a l Adm i xtures i n C oncrete.Ne w O rleans:

Am erican Con cret e Instit u te,2003:327-337.

[53]Ran Q ianp i ng(冉千平).T he De si g n and A rch ite c t ure of M u lti-

function Du rable M a teri a l(多功能耐久性改进材料的构筑)

[R].Nan ji ng:J i angsu Provi nc i al In stit u te of Bu ild i ng S cience Co.Ltd.2009.

45

第11期

中国材料进展

专栏特约编辑李宗津特约撰稿人丁庆军

　

特约撰稿人孙伟

　

特约撰稿人金贤玉

　

特约撰稿人

缪昌文

特约撰稿人隋同波

李宗津:博士。1982年浙江大学毕业, 1982~1986年在山东建筑工程学院土木学院任教,后到美国留学,获得美国西北大学/结构工程0专业博士学位,现为香港科技大学土木系教授及工学院副院长,博士生导师,香港工程师协会注册工程师,国际标准化组织TC71技术委员会委员,美国混凝土协会中国分会创始主席,是香港科技大学具有国际影响力的知名学者之一。

其在混凝土耐久性、高性能混凝土、纤维混凝土等领域的研究成果及专利技术达到了世界先进水平。担任国际标准化组织技术委员会委员,欧洲混凝土委员会防火委员会委员,美国混凝土协会中国分会主席。已发表180余篇论文及著作。其中被SC I、E I收录的有100余篇。获得5项专利,其中3项已被开发成产品。

丁庆军:生于1962年,教授。现为湖北省科学技术咨询服务中心建材科技工程咨询部专家组成员,中国硅酸盐学会水泥分会第四届理事会理事,5施工技术6

杂志理事会理事,江苏

省建筑材料科技工程咨

询专家等。主要从事高

性能混凝土研究;先进

混凝土技术在桥梁、道

路、隧道工程中的应

用;材料加工与制备技

术;特种混凝土设计与

施工技术。主持和参加

了国家/8630、/9730、

国家自然科学基金、国

家/九五0科技攻关、国

家/十五0科技攻关、湖

北省自然科学基金、武

汉市科技攻关等科研项

目20余项。作为技术负

责人之一,参加各种混

凝土工程技术攻关与应

用30余项。获国家发明

专利授权20余项,发表

学术论文100余篇,其

中被SC I收录10余篇、

E I收录20余篇,专著

1部。

孙伟:生于1935

年,教授、博士生导

师。1958年7月毕业于

南京工学院(现东南大

学)工业与民用建筑专

业并留校任教至今。曾

任土木工程系建筑材料

教研室副主任、主任,

土木工程系副主任,材

料科学与工程系主任。

2005年11月当选为中

国工程院院士。曾任中

国5硅酸盐学报6副主

编,英国5C e m en t and

Concrete Co m posites6学

报编委、南京市硅酸盐

学会理事长等职。现任

江苏省科协副主席、东

南大学纤维与纤维混凝

土技术研究所所长、

5硅酸盐学报6国际编辑

顾问委员会副主任、同

济大学教育部重点实验

室/先进土木工程材料0

学术委员会主任、5建

筑材料学报6编委会副

主任、5混凝土6编委会

主任等职。曾获全国先

进女职工、江苏省优秀

研究生导师、江苏省科

技先进工作者、江苏省

三八红旗手、5硅酸盐

学报6优秀编委等多项

荣誉称号。发表论文

350多篇,被SC I和E I

收录达50%以上。

金贤玉:博士,教

授,博士生导师。1999

~2000年在香港科技大

学博士后工作站进行研

究工作,2004年与2006

年分别赴美国西北大学

和休斯顿大学进行高访

与交流,已出访二十多

个国家进行学术交流。

主持国家自然科学基金

重点项目1项,面上项

目4项,5863项目6课

题1项,5973项目6课

题1项,香港政府发展

基金课题1项。主要研

究方向为混凝土材料基

本性能,混凝土结构耐

久性,混凝土结构无损

检测技术,混凝土结构

测试技术,结构健康监

测和损伤识别,大型混

凝土结构工程断裂、损

伤,预测结构寿命等。

缪昌文:1957年

生,江苏姜堰人。现任

江苏省建筑科学研究院

有限公司董事长,教授

级高工,博士生导师,

何梁何利基金产业创新

奖获得者,享受国务院

政府特殊津贴的专家,

江苏省中青年首席科学

家,第九、十、十一届

全国人大代表。二十多

年来专注于混凝土外加

剂、高性能水泥基材

料、高性能混凝土技术

的研究,为该学科的人

才培养和事业发展做出

了突出的贡献。先后荣

获全国/杰出专业技术

人才0、/江苏省留学回

国先进个人0、/江苏省

科技成果转化奖0、/江

苏省劳动模范0、/南京

市十大科技功臣0、/江

苏省十大创新创业人才

奖0、/江苏省社会主义

建设贡献奖0等荣誉。

隋同波:1965年

生,博士,教授级高

工,博士生导师,享受

国务院政府特殊津贴,

新世纪百千万人才工程

国家级人选。现任中国

建筑材料科学研究总院

副院长,联合国工业发

展组织(UN I DO)材料技

术国际促进中心主任,

建材行业生产力促进中

心主任。兼任中国硅酸

盐学会水泥分会秘书

长,中国材料学会青年

委员会副主任委员,北

京硅酸盐学会副主任委

员,国家建材工业科教

委副主任,中国水泥标

准化技术委员会副主任

委员,AST M-C01水泥

技术委员会成员,联合

国开发计划署(UNDP)

与中国政府南南合作专

家委员会委员。所开发

的/高贝利特水泥0产品

性能达到国际领先水

平,填补了国内空白。

2006年获国家技术发明

二等奖。迄今发表论文

60余篇,参与编写论著

6部,获国家发明专利6

项,实用新型专利2项。

53