中國報告大廳網(wǎng)訊，隨著城市化進程推進，建筑垃圾排放量逐年增加，未經(jīng)處理的填埋與堆放既浪費土地資源又加劇環(huán)境污染，而天然砂石骨料的緊缺進一步推動了再生骨料的應用探索。再生骨料雖可通過廢棄混凝土破碎篩選制備，但表面粗糙、孔隙率高(吸水率 2.6%)、壓碎值達 18.1% 等缺陷，導致再生混凝土力學性能受限。在此背景下，基于天然高分子改性的減水劑成為行業(yè)研發(fā)熱點，淀粉因其來源廣泛、可生物降解且易發(fā)生酯化反應的特性，成為減水劑行業(yè)制備的理想原料。以下是2025年減水劑行業(yè)技術(shù)分析。

  一、淀粉基磷酸酯減水劑的制備工藝與原材料選擇

  淀粉基磷酸酯減水劑的制備通過兩步反應完成：首先合成雙鍵淀粉磷酸酯，再經(jīng)自由基聚合獲得目標減水劑。合成原材料包括化學純丙烯酸、相對分子質(zhì)量 2400 的聚醚大單體(GPEG)、工業(yè)級玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、β- 環(huán)糊精、麥芽糊精等，其中雙鍵磷酸酯、尿素、濃硫酸、巰基乙醇等作為改性與聚合助劑。試驗材料選用密度 3.05g/cm3、比表面積 329m2/kg 的 P?O42.5 水泥，F(xiàn) 類 Ⅱ 級粉煤灰，S95 級礦渣粉(7d 抗壓強度 35.5MPa)，以及 5~25mm 連續(xù)級配的碎石與再生骨料。

  《2025-2030年全球及中國減水劑行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出，雙鍵淀粉磷酸酯的合成需在四口燒瓶中加入雙鍵磷酸酯與尿素，溶于水后升溫至 65℃加入淀粉，攪拌 30min 后抽濾烘干，再經(jīng) DMF 溶解、甲苯帶水，于 135℃反應 1.5h 制得。減水劑合成則以 GPEG 與雙鍵淀粉磷酸酯為底料，同時滴加丙烯酸水溶液(A 液)與巰基乙醇 - 維生素 C 混合液(B 液)，反應 3h 后熟化 1h，最終得到固含量 40% 的產(chǎn)物。雙鍵淀粉磷酸酯用量按 GPEG 質(zhì)量計，分別設(shè)置 1%、3%、5%、10% 四個梯度。

  二、不同淀粉基磷酸酯減水劑對水泥凈漿流動度的影響

  水泥凈漿流動度測試按 GB/T 8077-2023 標準進行，減水劑折固摻量 1.25%，普通聚羧酸減水劑 LQ-909M 的初始流動度為 205mm。試驗顯示，淀粉種類與用量對減水劑分散性能影響顯著：玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、麥芽糊精合成的減水劑，其凈漿流動度隨淀粉磷酸酯用量增加先升后降;β- 環(huán)糊精改性的減水劑流動度則持續(xù)下降，對分散性起負面影響。其中玉米淀粉與馬鈴薯淀粉改性的磷酸酯用量為 5% 時，減水劑分散性最優(yōu);麥芽糊精改性的磷酸酯最優(yōu)用量為 3%。

  三、淀粉基磷酸酯減水劑對水泥砂漿性能的優(yōu)化作用

  采用砂漿流動度測試考察減水劑與其他外加劑的相容性，復配配方為淀粉基磷酸酯減水劑 15g(雙鍵淀粉磷酸酯用量 5%)、保坍劑 10g、葡萄糖酸鈉 1%、引氣劑 K12 0.05%，稀釋至 100g 后按水泥質(zhì)量 1.0% 摻加，與同摻量的 LQ-909M 對比。結(jié)果顯示，玉米淀粉合成的減水劑性能最優(yōu)：砂漿初始流動度 255mm，1h 流動度 232mm，7d 抗壓強度 28.2MPa、28d 達 43.6MPa，較 LQ-909M 分別提高 11.9%、8.5%;7d 抗折強度 5.8MPa、28d7.9MPa，分別提高 11.5%、12.9%。馬鈴薯淀粉減水劑的 7d、28d 抗壓強度增幅為 8.7%、7.5%，抗折強度增幅 7.7%、2.9%;麥芽糊精減水劑則使初凝、終凝時間分別延長 80min、55min，緩凝效應顯著但抑制早期強度發(fā)展。

  四、淀粉基磷酸酯減水劑對再生混凝土性能的提升效果

  再生混凝土配合比按 JGJ 55-2011 設(shè)計，水膠比調(diào)整為 0.55，C30 混凝土基準配合比為水泥 251kg/m3、粉煤灰 50kg/m3、礦渣粉 33kg/m3、機制砂 807kg/m3、碎石 1026kg/m3、水 184kg/m3。試驗表明，再生骨料替代率增大導致混凝土性能下降，替代率超過 50% 時性能急劇衰減，最佳替代率為 30%。相同替代率下，淀粉基磷酸酯減水劑 SPS1(玉米淀粉改性，用量 5%)表現(xiàn)更優(yōu)：替代率 30% 時，初始坍落度 215mm、1h185mm，較 LQ-909M 分別提高 15mm、35mm;7d 抗壓強度 31.5MPa、28d42.5MPa，增幅明顯，且無泌水現(xiàn)象，和易性更優(yōu)。替代率 50% 時，SPS1 摻量 1.35% 即可實現(xiàn)初始坍落度 190mm、1h110mm，抗壓強度較 LQ-909M 提升 7.0% 以上。

  五、淀粉基磷酸酯減水劑的微觀作用機理

  掃描電鏡分析顯示，養(yǎng)護 7d 后，摻 LQ-909M 的混凝土表面存在明顯裂縫和孔洞，而摻 SPS1 的表面密實度顯著提高。水化產(chǎn)物中均含片狀氫氧化鈣、針狀鈣礬石(AFt)及團簇狀 AFm，但 SPS1 組的 AFt、AFm 含量更少，表明減水劑延緩了水泥水化進程。其機理在于：減水劑含有的磷酸酯及羥基等陰離子基團電離后，在水泥顆粒表面形成難溶膜層，抑制 Ca (OH)?、C-S-H 析出成核;淀粉成分形成彈性膜，與 Ca2?絡(luò)合降低孔隙率，同時抑制顆粒聚集，減少水分蒸發(fā)引發(fā)的自收縮，最終提升混凝土強度與耐久性。

  總結(jié)

  2025年減水劑行業(yè)在天然高分子改性領(lǐng)域取得重要進展，通過酯交換改性與自由基聚合制備的淀粉基磷酸酯減水劑，以玉米淀粉合成的雙鍵淀粉磷酸酯(用量為 GPEG 質(zhì)量 5%)為最優(yōu)配方，所制 SPS1 減水劑綜合性能突出。與普通聚羧酸減水劑相比，其使砂漿 7d、28d 抗壓強度分別提高 11.9%、8.5%，抗折強度分別提高 11.5%、12.9%，在再生混凝土中展現(xiàn)出優(yōu)異的分散性與保坍性，可將 30% 替代率下的混凝土 28d 抗壓強度提升 5.4%。微觀層面，該減水劑通過延緩水化進程、提升密實度、減少自收縮等多重作用改善混凝土性能，為再生骨料的高效利用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，推動建筑行業(yè)向綠色低碳方向發(fā)展。

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