高性能减水剂是制造现代混凝土的关键材料和核心技术，是混凝土用化学外加剂最重要的组成部分，也是实现混凝土“自密实化”的必备材料。
适用于管内自密实混凝土的减水剂应强调其对于复杂情况的适应性以及所制备混凝土的稳健性，当原材料品质（如骨料含水率、含泥量等）、运输时间、环境温度等在一定范围内发生波动时，混凝土拌和物性能不致发生大幅变化，能够继续保持其良好的自密实工作性。因此大直径钢管管内自密实混凝土专用减水剂应选用品质稳定且能明显提高混凝土耐久性能的聚羧酸系减水剂产品。
混凝土技术向着高强、高流动、高耐久性方向发展。传统的磺酸盐缩聚物超塑化剂外加剂在高水胶比情况下体现出优异的性能，但在低水胶比时往往失效，不适合配制高强、高流动混凝土。
通过对羧酸类接枝共聚物作用机理以及两性聚电解质溶液特征的深入分析和试验，将聚醚侧链以醚键（—O—）和主链相连，降低对水胶比和搅拌速度的敏感性。在主链中引入较高比例阴、阳离子基团，提供大量吸附点，同时可以有利于保持聚合物的伸展溶液构象，提高共聚物在水泥不同矿物组分中的吸附量，显著增大减水率［5］。
在此基础上，引入酯型长侧链，桥接基团为—COO—，能够提供一定的空间位阻，同时还能调整共聚物的主链序列结构，降低羧基比例，调节聚合物在水溶液中构象。另外，酯基在水泥碱性环境中水解出大分子侧链，可有效降低吸附驱动力，实现逐步吸附，并提高吸附后的空间位阻作用，显著降低外加剂掺量敏感性，及其对砂石泥含量和用水量等因素波动的敏感性，提高混凝土拌和物稳健性。聚羧酸减水组分分子结构如图6-1所示。
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图6-1 高稳健性聚羧酸分子结构示意图
对于钢管自密实混凝土而言，其原材料分散波动大、混凝土供应距离不一、施工便道运行条件较差、施工季节时间跨度长、施工条件复杂化等现实特点决定了其对于流动度保持更严苛的要求。目前现有聚羧酸外加剂仍然存在坍落度保持时间不长、高温下大坍落度混凝土流动性损失加剧等问题，已经难以满足自密实混凝土不同环境下的施工要求；另外，传统缓凝保坍措施不仅延长凝结时间、增大泌水、影响早期强度和界面，而且流动度保持效果差，无法满足施工需要。
高保坍型聚羧酸分子结构示意如图6-2所示。在聚羧酸分子中引入对水具有良好亲和性的长聚醚侧链，桥接基团为—O—，不会发生水解反应，可以长期提供强烈的位阻作用，延缓水泥颗粒的物理凝聚；同时引入短聚醚侧链，桥接基团为—COO—，短侧链不但在一定程度上提供了空间位阻效应，而且在水泥强碱性环境下逐步水解，缓慢向水-水泥体系中释放出具有分散功能的低分子量共聚物，补充由于水泥水化消耗的减水剂，使体系中的减水剂始终维持在临界胶束状态；此外，长短不同的聚醚侧链组合改变了共聚物构象，可以实现调控外加剂在水泥颗粒界面吸附行为的目的，另外引入了碱激发响应性基团，能够在水泥碱性环境下转变成吸附基团，增加外加剂与水泥颗粒之间的吸附驱动力，从而在一定程度上提高了分散保持性能。
图6-2 高保坍型聚羧酸分子结构示意图
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