混凝土预制构件具有标准化生产、绿色化施工、建筑质量超前控制等优点，是实现建筑工业化的重要途径。近年来，随着我国经济持续、快速发展，混凝土预制构件产量飞速增长。2020年行业重点产品如商品混凝土、混凝土压力管、预制混凝土桩等累计产量均实现同比增长，并创下历史新高。

随着大部分管桩生产企业更改生产工艺，从原来高压釜的蒸压工艺改变为免蒸压工艺。免蒸压工艺通过采用高效减水剂，降低混凝土的水胶比，实现混凝土更高更好的密实度，因此免蒸压工艺对减水剂减水率的要求也随之提高。在预应力管桩混凝土生产中，减水剂多采用萘系或脂肪族减水剂。由于普通聚羧酸减水剂在高标号混凝土中表现出浆体粘度大，对用水量和掺量非常敏感，以及对含泥含粉敏感等问题，大大限制了聚羧酸减水剂在预应力管桩混凝土中的推广应用。

为解决上述问题，项目完成单位开展了以下研发工作。1）引入EO/PO嵌段的聚醚，调整产品HLB值，优化、调控气泡大小及稳定性能，从而优化高强管桩混凝土内部气孔结构；2）调整减水剂分子侧链结构，从而提高水泥水化速率，促进高强管桩混凝土早期强度发展；3）优化吸附基团密度及位置分布，增强减水剂分子对水泥颗粒的吸附与吸附分散作用，降低混凝土塑性粘度，改善高强管桩混凝土工作性能；4）从高强管桩混凝土实际配合比出发，研究配制原材料、水胶比、环境等因素对高强管桩混凝土流变性能和触变性能的影响，基于混凝土流变学模型最新的研究成果，建立了PHC流变性能评价方法。以上研发工作为实现管桩混凝土免蒸压工艺提供了技术途径，同时为聚羧酸减水剂在管桩混凝土中的应用打开了突破口，显示出了经济效益和社会效益。

▲高强管桩混凝土专用聚羧酸减水剂

1.管桩专用聚羧酸减水剂的研发从水泥颗粒表面的分子构象、作用行为、吸附特性及水泥水化等机理出发，对其应用性能和作用机理进行了系统研究，为功能型聚羧酸外加剂的分子结构设计提供理论指导，为聚羧酸减水剂的制备和应用奠定了良好的基础。

2.开发具有超早强、低引气和流变性能调节特性的聚羧酸外加剂，改善了高强管桩混凝土的工作性能与流变性能，且进一步提升混凝土的各项力学性能，满足管桩生产需求。

3.解决了传统的萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系等减水剂的坍落度变化大，生产工艺复杂，能耗大、环境污染大的问题，高强管桩混凝土专用聚羧酸减水剂实现了满足低碳经济、混凝土施工和可持续发展的需求。

▲管桩混凝土工作性、余浆、内壁及外观状态图

管桩专用聚羧酸减水剂已在多家管桩生产企业，包括建华集团、三和集团、宝丰集团、苏州星火管桩有限公司、宿迁金鑫合众桩业有限公司、常熟市永基建材制品有限公司等得到了成功应用，混凝土性能符合管桩生产工艺要求，应用效果良好。

高强管桩混凝土专用聚羧酸减水剂的开发以及在高强管桩混凝土中的成功应用，从技术效益来看，产品满足了管桩混凝土的生产需求，解决了聚羧酸减水剂在管桩领域的应用问题，而且现场使用稳定，在管桩行业大力推广聚羧酸减水剂是可行的；从经济效益上看，采用管桩专用聚羧酸减水剂，管桩混凝土单方成本降低，同时避免了使用高压釜带来的蒸汽资源消耗，节约了蒸汽成本；从社会效益上看，使用多功能化的聚羧酸减水剂进行生产高强管桩混凝土，减少了燃煤消耗和温室气体排放，促进了混凝土管桩制品行业的绿色发展。

江苏奥莱特新材料股份有限公司专注于混凝土外加剂的研究、开发和产业化，被认定为“国家高新技术企业”，“江苏省优秀企业”，连续六年进入中国聚羧酸减水剂企业十强并连续两年获得中国外加剂企业十强，是中国高铁外加剂持续领跑品牌。

▲福厦铁路

▲沪苏通长江大桥

北京工业大学创建于1960年，是一所以工为主，工、理、经、管、文、法、艺术、教育相结合的多科性市属重点大学。1981年成为国家教育部批准的第一批硕士学位授予单位，1985年成为博士学位授予单位，1996年通过国家“211工程”预审，正式跨入国家二十一世纪重点建设的百所大学的行列。2017年9月，学校正式进入国家一流学科建设高校行列，8个学科跻身2020年QS世界大学排行榜前500，位列QS2020年世界大学排名中国内地第32，工程学、材料科学、化学、环境科学与生态学、计算机科学、生物学与生物化学6个学科进入ESI前1％。

北京工业大学材料与制造学部成立于2018年1月，自2020年4月开始实体化运行。学部拥有5个一级学科（材料科学与工程、光学工程、机械工程、力学、仪器科学与技术）和1个交叉学科（资源环境与循环经济），其中国家重点学科2个（材料科学与工程、光学工程）、北京市高精尖学科3个（材料科学与工程、机械工程、光学工程），进入QS全球大学学科排名前250名学科2个（材料科学与工程、机械工程）。拥有北京市重点学科6个（材料科学与工程、机械工程、机械制造及其自动化、机械设计及理论、光学、资源环境与循环经济）、北京市重点建设学科3个（工程力学、机械电子工程、仪器科学与技术）。拥有博士后科研流动站4个（材料科学与工程、机械工程、力学、光学工程）。