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中國混凝土外加劑技術發展現狀分析

發布時間:2017/9/8 16:43:15

一、混凝土外加劑在我國國民經濟建設和混凝土技術發展中的重要作用

混凝土外加劑的特點是摻量少、作用大,所以有人將其比作食品中的調味素,也有人稱其能起"四兩撥千斤"的作用。自20世紀30年代被發現以來,混凝土外加劑不斷得到發展和應用,已成為混凝土配比中不可缺少的第五組分,其產品的優劣,能影響到我國每年數千億元基礎設施混凝土工程質量的好壞、耐久性和使用壽命,影響到國家經濟建設、基礎設施建設的技術經濟效益和社會效益。混凝土外加劑的重要作用主要體現在兩點:

1.改善了混凝土性能,促進了混凝土施工技術革命。

凝土外加劑品種較多,功能各異。使用各種不同品種的外加劑,可以達到不同的效果。近年來,外加劑新品種和應用技術也得到了迅速發展,促進了混凝土施工新技術的發展。如:建筑高度420.5米的88層超高層建筑——金茂大廈,施工通過應用泵送劑和泵送技術將混凝土一泵到頂;以百年耐久性設計為目標的舉世矚目的三峽大壩工程;自然條件嚴酷的青藏鐵路順利施工等都對混凝土性能及配制技術提出了很高的要求,這些高難技術得以實現都離不開混凝土外加劑。現在,幾乎所有重要的混凝土工程、所有的混凝土攪拌站均使用各類外加劑。

2.節約資源,保護環境。

混凝土外加劑在混凝土中的使用,促進了工業副產品(如磨細礦渣、粉煤灰及硅灰等)的應用,還能減少混凝土中水泥的用量,一般可以節約水泥10%~15%左右,這就意味著一個工程可以節約成千上萬噸的水泥,在節約資源,減少熟料燒成帶來的環境污染方面有著重要的作用。

在環境保護日漸重要的今天,混凝土外加劑在混凝土生產中的環保作用更加顯現。普通減水劑(木質素磺酸鹽減水劑)生產使用的原料就是造紙廢液,每生產1噸木質素磺酸鹽減水劑可以消納濃度為40%的廢液、2.5噸造紙廢液。廣東甘化廠、吉林石硯化工廠等一批企業利用當地造紙廢液生產具有緩凝作用的普通減水劑,避免了廢液直接排入江河中造成環境污染,在取得良好經濟效益的同時,為保護環境做出了突出的貢獻。外加劑在商品混凝土中使用,在改善和提高混凝土各種物理性能、延長建筑工程的使用壽命的同時,還減少了混凝土現場攪拌時產生的粉塵污染和施工噪音,改善了現場施工環境。

二、我國混凝土外加劑技術的發展現狀

國際上自上世紀30年代開始使用混凝土外加劑。我國自上世紀50年代開始研制和少量使用混凝土外加劑;70年代外加劑行業開始興起;在1982年和1986年分別成立中國混凝土外加劑學會和中國混凝土外加劑協會后,科研隊伍不斷發展壯大,生產企業不斷增加,新產品不斷研制開發,應用領域不斷拓展擴大。經過近30年的努力,我國的外加劑行業已經得到長足的發展,目前我國外加劑技術的發展現狀大致可歸納總結為:

1.合成技術穩定發展,萘系**減水劑為主,新品種合成**減水劑快速發展。

合成**減水劑是混凝土外加劑中**為重要的一類產品,可以單獨使用,也可以與其他產品復配使用。到2005年底,全國共有合成**減水劑企業200家,其中規模化企業近80家,年產**減水劑111萬噸,年銷售收入約51億,位居世界**。其中,萘磺酸鹽甲醛縮合物**減水劑占到全部合成**減水劑產量的80%左右。我國萘系**減水劑生產工藝成熟穩定,產品已經接近國外的水平,但是半數以上的企業規模太小。性能更好的高濃**減水劑(Na2SO4的含量小于5%)的用量還不到5%。

近5年來,我國合成**減水劑產品多樣化,是目前**減水劑技術發展的特色之一。從原來較為單一的萘系產品向氨基磺酸鹽、新型三聚**胺、脂肪族、聚羧酸鹽等多品種共同發展。新型**減水劑生產工藝比萘系簡單,投資比萘系少,在性能上又具有明顯的特點,具有較好的技術經濟效益,可與國外產品質量相比。聚羧酸鹽**減水劑研究和生產也是我國**減水劑發展的一個亮點。國內目前有自主知識產權的生產企業包括上海建筑科學研究院外加劑廠、江蘇省建筑科學研究院、中國建筑科學研究院等。

2.混凝土外加劑品種齊全,產品性能不斷提高。

我國混凝土外加劑品種很多,如能夠降低混凝土用水量、提高混凝土強度的**減水劑,用于調整混凝土凝結時間的緩凝劑、促凝劑,要減少混凝土收縮開裂時使用的膨脹劑、減縮劑,能提高混凝土的抗凍融性能、延長混凝土的使用壽命的引氣劑,在冬季負溫條件下施工時使用的防凍劑等等,基本能夠滿足我國現有條件下施工的各種混凝土性能的要求。國外有的品種在國內幾乎都有,目前在國家標準和行業標準里已經對14種外加劑產品的性能有了明確規定。

混凝土施工技術的發展促進了各種外加劑的升級換代。2005年混凝土膨脹劑的年產量達100萬噸,比1999年的年產25萬噸翻了兩番,混凝土膨脹劑也由高堿高摻(15%~20%)、中堿中摻(10%~12%)逐步向低堿低摻(6%~8%)發展。

以前我國速凝劑幾乎全為粉狀的速凝劑。近兩年里無堿液體速凝劑產量有了明顯增加,大大減少了作業面的粉塵數量,降低噴射混凝土后期強度損失,提高了噴射混凝土工程質量。

引氣劑在泵送劑、防凍劑等復合型外加劑中得到廣泛使用,2005年產量在8000噸左右。傳統的松香皂類引氣劑也被進行多種方法的改性,新型三萜皂甙類引氣劑也有多個廠家生產。

總體看來,我國復合外加劑的配制技術和生產技術都在不斷完善和提高過程中。

3.自動化生產剛剛起步,大型企業開始**自動化生產,中小企業尋求關鍵工藝的自動化控制。

傳統外加劑生產過程中,計量、溫度控制、反應時間控制、加料等過程都是人工操作,常常出現誤差和錯誤,輕則造成質量波動,重者出現廢品。利用自動化控制技術,改進傳統生產工藝是我國混凝土外加劑生產技術提高的重要途徑之一,也是我國混凝土外加劑生產企業發展的方向。

目前全自動化生產線的技術含量較高、投資費用還較高,江蘇博特新材料新材料有限公司、山東省建筑科學研究院、佛山瑞安建材有限公司、浙江五龍化工有限公司等一批新建和改建生產線的大型企業開始嘗試全自動化生產,并取得良好效果。

4.混凝土外加劑的綠色化生產技術還需加強。

與其他建筑材料一樣,混凝土外加劑的綠色化生產越來越被重視。外加劑生產企業也明顯感到環保壓力,注意到生產區與居民區的隔離和生產壓力容器的安全問題。

在外加劑綠色化生產技術方面,開展了多種途徑綜合利用廢渣等方面的研究和應用。生產企業十分注意減少生產過程中廢氣的排放,利用循環水等。今后還應加強對外加劑各種原料、成品環保性能的評價,一些復合外加劑廠應加裝除塵設備,收集生產車間的粉塵,改善生產條件,保障工人安全。

2005年全國草漿、葦漿及竹漿生產的普通減水劑產量在4萬噸左右,作為復合外加劑的原料得到大量應用,但是其性能與木質素含量較高的松木造紙廢液中制取的木鈣減水劑有很大不同,今后尚須加強應用技術的研究。


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