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萘系高效減水劑對(duì)工業(yè)萘的需求分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2010-08-19  來(lái)源:中國(guó)混凝土網(wǎng)  作者:中國(guó)混凝土網(wǎng)
核心提示:萘系高效減水劑對(duì)工業(yè)萘的需求分析
  近30年來(lái),隨著國(guó)內(nèi)外水泥混凝土材料科學(xué)水平的提高,以及結(jié)構(gòu)物(構(gòu)筑物)向高強(qiáng)化、大型化、巨量化、功能化、施工工藝復(fù)雜化、綠色化等方向發(fā)展,混凝土外加劑技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步,我國(guó)已經(jīng)頒布的外加劑標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了近20個(gè)外加劑品種。本世紀(jì)初開始,我國(guó)開始生產(chǎn)使用聚羧酸系減水劑,但萘系減水劑仍被大量單獨(dú)使用,而且廣泛應(yīng)用于其他品種外加劑的復(fù)配生產(chǎn)。萘系減水劑在減水劑家族中占有十分特殊和重要的地位,在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),這種特殊和重要的地位不會(huì)被動(dòng)搖。   

  當(dāng)前我國(guó)預(yù)拌混凝土和預(yù)制混凝土的總量只占混凝土產(chǎn)量的30%,除了這類混凝土中全部使用外加劑外,其他大約20%的工地現(xiàn)拌混凝土也采用外加劑,這樣算來(lái),我國(guó)目前只有50%的混凝土摻加外加劑,而發(fā)達(dá)國(guó)家這一比例高達(dá) 80%~90%。此外,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和急速的城市化發(fā)展,使得我國(guó)水泥產(chǎn)量和混凝土的需求量迅速增長(zhǎng)。從這兩點(diǎn)來(lái)看,我國(guó)混凝土外加劑的需求量和產(chǎn)量將大幅度提高。因此,煤化工和石油化工的下游副產(chǎn)品工業(yè)萘,作為混凝土外加劑產(chǎn)品之一的萘系減水劑的上游原材料,將會(huì)迎來(lái)一個(gè)更加燦爛的明天。   

  一、外加劑對(duì)混凝土材料可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的重要作用   

  混凝土外加劑的使用對(duì)混凝土材料可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已經(jīng)起到了不可替代的作用,并且將來(lái)會(huì)起到更巨大的作用。   

  20世紀(jì)80年代,高性能混凝土概念的提出和研究應(yīng)用熱潮的興起,以及隨后綠色高性能混凝土概念的深化,都源自于各種混凝土外加劑的研制和成功應(yīng)用。   單從技術(shù)角度看,摻加外加劑可以為混凝土帶來(lái)以下好處:1)按要求改善混凝土的力學(xué)性能(增強(qiáng)、早強(qiáng)、緩凝、速凝等)。2)按要求改善混凝土的施工性(大流動(dòng)性、自流平、自填充、水下澆筑性、可噴射施工等)。3)提高混凝土的耐久性,延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)物使用壽命。4)加快工程進(jìn)度,縮短工期,加速模板周轉(zhuǎn)。 5)節(jié)約水泥,節(jié)省成本和造價(jià)等。   

  歸納起來(lái),混凝土外加劑對(duì)混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展有以下推動(dòng)作用,并起到良好的保證作用。   

  1.混凝土外加劑的生產(chǎn)本身利用了大量的工業(yè)廢液、固體廢棄物。   

  木質(zhì)素磺酸鹽減水劑原材料采用紙漿廢液,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,是幫助紙漿企業(yè)消化處理紙漿廢液、降低河道污染、保護(hù)環(huán)境的一種重要的環(huán)保產(chǎn)品。生產(chǎn)1噸木質(zhì)素磺酸鹽減水劑,能幫助企業(yè)處理2.5噸濃度為40%左右的紙漿廢液,相應(yīng)地降低了紙漿企業(yè)廢液排放對(duì)江河的化學(xué)污染。   早強(qiáng)劑、速凝劑、泵送劑、防水劑、緩凝劑、緩凝減水劑等的生產(chǎn)過(guò)程中都可能會(huì)用到工業(yè)廢液、固體廢棄物。   

  2.混凝土外加劑的應(yīng)用改善了混凝土的流動(dòng)性,降低了施工能耗。   
減水劑的成功應(yīng)用,使大流動(dòng)性混凝土的配制成為可能,大大降低了振實(shí)能耗。近年發(fā)展起來(lái)的自流平、自密實(shí)混凝土不需振動(dòng)或稍加振動(dòng)就可以密實(shí),而且可用來(lái)澆筑復(fù)雜、薄壁結(jié)構(gòu)。   

  3.使混凝土高強(qiáng)化,減小了結(jié)構(gòu)尺寸。   
目前,由于高效減水劑、高性能減水劑的應(yīng)用,c60~c80混凝土,甚至c100混凝土也在實(shí)際工程中應(yīng)用。相比較于減水劑出現(xiàn)前的c20~c30混凝土,結(jié)構(gòu)尺寸大大降低,相當(dāng)于減少了水泥混凝土的原材料消耗。   

  4.減少了水泥用量,并消耗大量粉煤灰、礦渣粉等工業(yè)固體廢渣,大幅度降低了混凝土材料的碳排放量。   

  正是減水劑和各種其他外加劑的成功應(yīng)用,使混凝土中的水泥用量從過(guò)去普遍的300kg/m³~600kg/m³,降低到目前的130kg/m³~350kg/m³,而粉煤灰、礦渣粉的摻量可高達(dá)30%~50%,甚至60%~70%。   

  我國(guó)目前每年減水劑的生產(chǎn)量為300萬(wàn)噸左右。單從摻減水劑降低混凝土單位水泥用量的效益,就可見一斑。按照減水劑摻量為水泥用量的0.6%、水泥用量減少15%計(jì)算,我國(guó)每年僅減水劑的使用就減少了1.12億噸水泥用量,這相當(dāng)于每年減少1.1億噸的碳排放。   

  5.大大改善了混凝土的耐久性,減少了修補(bǔ)和重建所消耗的原材料。   

  東海大橋、杭州灣大橋結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)基準(zhǔn)壽命為100年,這比30年和50年壽命的結(jié)構(gòu)物壽命分別延長(zhǎng)3倍和2倍,將減少2倍和1倍的重建材料。   

  6.利用超早強(qiáng)作用節(jié)約了預(yù)制混凝土的養(yǎng)護(hù)能耗。   

  預(yù)制混凝土耗能最大的環(huán)節(jié)就是蒸養(yǎng)和蒸壓養(yǎng)護(hù)。采用具有高減水效果的早強(qiáng)減水劑,可以大幅度提高預(yù)制混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展速率,從而免去了蒸養(yǎng)甚至蒸壓養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié),節(jié)能效果十分明顯。   
  7.合理改善混凝土性能,實(shí)現(xiàn)混凝土拌合物的全商品化供應(yīng)。   

  混凝土能實(shí)現(xiàn)商品化,減水劑和泵送劑產(chǎn)品功不可沒。為滿足各種具體的工程,人們相繼開發(fā)研制了緩凝型、早強(qiáng)型、防水型、膨脹型、防凍型泵送劑等,為具有不同性能和功能的商品泵送混凝土的生產(chǎn)提供了重要的外加劑品種的保證。   

  二、混凝土外加劑的現(xiàn)狀及其發(fā)展方向   

  1.標(biāo)準(zhǔn)和品種   

  混凝土外加劑的應(yīng)用對(duì)于混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展具有決定性的作用。目前,我國(guó)已經(jīng)建立了較完善的外加劑標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,其中涉及到22個(gè)外加劑品種。除此之外,還有一些新開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品,尚無(wú)國(guó)家和部頒的標(biāo)準(zhǔn),如混凝土減縮劑、水下抗分散混凝土外加劑、混凝土保水劑、混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑等。   

  2.產(chǎn)量及組成   

  我國(guó)混凝土外加劑從20世紀(jì)50年代的木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的生產(chǎn)開始,直到1980年的萘系高效減水劑的投產(chǎn),產(chǎn)量一直很低。混凝土外加劑產(chǎn)量真正增加是從1995年開始的,但由于當(dāng)時(shí)全國(guó)大部分地區(qū)的混凝土仍以現(xiàn)場(chǎng)攪拌為主,到1998年時(shí),減水劑的總產(chǎn)量只有19.38萬(wàn)噸。而自l998年開始,產(chǎn)量增幅加大,2003年產(chǎn)量73萬(wàn)噸,比1998年增加265%;2005年產(chǎn)量達(dá)到111萬(wàn)噸,比2003年增加52%。2007年外加劑總產(chǎn)量達(dá)到 424.79萬(wàn)噸,其中合成減水劑達(dá)到284.54萬(wàn)噸,比2005年增加156%。   

  2007年~2009年,是我國(guó)混凝土大發(fā)展時(shí)期。 2009年,全國(guó)混凝土外加劑總產(chǎn)量高達(dá)722.52萬(wàn)噸,比2007年增長(zhǎng)70.1%。2009 年,全國(guó)合成減水劑總產(chǎn)量為484.68萬(wàn)噸,比2007年增長(zhǎng)70.3%。2009年,雖然聚羧酸系減水劑的產(chǎn)量比2007年增加206.1%,但在合成減水劑中,各種高效減水劑的比例仍高達(dá)67%,聚羧酸系高性能減水劑占26%,木質(zhì)素減水劑占7%。   
  3.技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)   

  當(dāng)前,隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和大型工程的建設(shè),大體積、高泵程的混凝土施工工程越來(lái)越多地?cái)[在面前?;炷恋纳唐坊瘎t對(duì)摻高效減水劑混凝土的流動(dòng)性保持性提出了更高要求。而更多的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年,甚至是300年的混凝土工程則對(duì)加大礦物摻合料比例、降低水膠比有明確的要求,聚羧酸系減水劑在這樣的背景下,發(fā)揮了關(guān)鍵作用。   

  然而,為更好地從根本上改善混凝土性能,最大限度地節(jié)約水泥用量、增加水泥使用效能,為混凝土材料的可持續(xù)發(fā)展提供更強(qiáng)有力的技術(shù)保證,混凝土外加劑不論在品種、產(chǎn)量還是自身環(huán)保性方面,都需邁上新的臺(tái)階。筆者認(rèn)為,今后的工作重點(diǎn)在于以下幾個(gè)方面:   

  1)正確評(píng)價(jià)木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的技術(shù)特性,在實(shí)際工程中加強(qiáng)對(duì)木質(zhì)素磺酸鹽減水劑及其復(fù)合外加劑特性的再認(rèn)識(shí),揚(yáng)長(zhǎng)避短,拓展木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的工程應(yīng)用范圍。   

  2)加強(qiáng)聚羧酸系高性能減水劑合成工藝和應(yīng)用技術(shù)的研究,尤其是具有高減水率、高保塑及高減水、高早強(qiáng)兩種聚羧酸系減水劑母體的研究,并探討聚羧酸系減水劑與其他傳統(tǒng)減水劑復(fù)合使用的可能性。   

  3)繼續(xù)研究解決新拌混凝土坍落度損失的控制問(wèn)題。實(shí)際上,對(duì)于任何減水型外加劑,摻加后都存在坍落度經(jīng)時(shí)損失的問(wèn)題。   

  4)尋求解決混凝土外加劑與水泥/摻合料的適應(yīng)性問(wèn)題的有效措施?;炷客饧觿?yīng)用范圍越廣,混凝土外加劑與水泥/摻合料的適應(yīng)性問(wèn)題就越突出。必須加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,找尋普適性的規(guī)律。   

  5)針對(duì)摻外加劑混凝土耐久性(包括開裂)問(wèn)題開展系列研究。降低摻減水劑混凝土的收縮開裂問(wèn)題已成為研究熱點(diǎn)之一。必須建立可信的試驗(yàn)方法,找尋摻各種減水劑的混凝土的變形與強(qiáng)度發(fā)展之間的關(guān)系。再者,在減水劑中復(fù)合減縮劑或在減水劑分子上接枝減縮基團(tuán),都是避免摻外加劑混凝土開裂的有效措施。   

  6)無(wú)氯、低堿型外加劑的開發(fā)研制,以及無(wú)害、利廢、清潔化生產(chǎn)技術(shù)的研究必須始終貫徹于外加劑發(fā)展整個(gè)過(guò)程中。   

  7)關(guān)注萘系高效減水劑脫硫渣在混凝土外加劑中的綜合利用問(wèn)題,進(jìn)行消化。同時(shí),應(yīng)進(jìn)一步研究更多類似的工業(yè)固體廢渣和廢液的利用。
 
 
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