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          海安石化工業助劑品質保證
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          為什么要是重點推行聚羧酸減水劑?它的重要意

          發布時間:2019-10-25 11:35
            
          (1)節約能源、資源
          國內現在屬于快速發展、建設期間、能源資源相對緊缺的,這是制約高速發展的重要因素。聚羧酸減水劑與摻合料具備很好的匹配性,促進工業副產品的運用,另外也以其高減水率可節省大量水泥,這就說明一個工程能節省成千上萬噸的水泥。以此來緩解資源和能源緊張的問題,海安石油小編表示還能降低熟料燒成帶來的環境污染方面的重要作用,更久符合綠色建材的發展方向!
          (2)低環境負荷,促進綠色建材發展
          甲醛為較高毒性的物質,在我國有毒化學品優先控制名單上甲醛高居第二位。甲醛已經被世界衛生組織確定為致癌和致畸形物質,是公認的變態反應源,也是潛在的強致突變物之一。研究表明,甲醛具有強烈的致癌和促癌作用。甲醛對人體健康的影響主要表現在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等方面。其濃度與危害性見表1-1?! ?/div>
          表1  甲醛對人體健康的影響
          甲醛濃度(mg/m3)
          人體反應
          0.06-0.07
          兒童容易發生氣喘
          0.1
          國家標準值/會感覺有異味
          0.11
          世界衛生組織(WHO)規定的安全警戒限(超標10%)
          0.2
          有異味,但馬上就會習慣
          0.24-0.55
          40%的適齡女性會月經不規則
          0.5
          異味明顯
          0.7以上
          極易導致胎兒畸形
          1-2
          不舒服(眼睛、鼻子有刺激感)
          1.5-4.5
          適齡女性月經異常,表現為痛經和月經減少
          3以上
          有強烈的刺激感
          5-10
          眼、鼻、喉有強烈刺激感
          10-20
          流淚、咳嗽,呼吸困難
          50-100
          5-10分鐘就導致呼吸道損傷
          萘系減水劑為萘磺酸甲醛縮合物,采用工業萘經濃硫酸磺化后,再用一定量的甲醛與萘磺酸反應生成甲醛縮合物,最后用堿來中和,得到萘的磺化甲醛縮合物的鈉鹽和硫酸鈉的混合物,即萘系減水劑。合成分為四個反應步驟,即磺化反應、水解反應、縮合反應及中和反應。其中縮合反應需要用到大量的甲醛,對環境造成污染。如果生產時合成工藝控制不當,產品很容易帶有大量的游離甲醛,在運輸和使用過程中對環境造成二次污染。
          為了進一步控制室內環境污染,提高民用建筑工程的室內環境質量,目前國家建設部及有關部門提出:加強對混凝土外加劑的甲醛污染控制,提出了在控制混凝土外加劑里面的氨氣污染同時,控制混凝土外加劑里面的甲醛污染,從而有效避免毛坯房室內空氣中甲醛超標。聚羧酸減水劑合成采用水溶液自由基聚合,整個過程無甲醛及其他有害釋放物,無廢水廢氣排放,符合綠色建材的發展方向。
          同時,聚羧酸減水劑的使用,有利于緩解CO2溫室效應。2008年中國水泥產量13.9億噸,CO2排放量為62億噸,超過美國,位居世界第一。聚羧酸減水劑以其高減水率,可降低10~15%的水泥,可減少1~2億噸CO2排放。
          (3)提高混凝土耐久性,促進混凝土高性能化發展
          混凝土工程因其工程量大,耐久性不足對未來社會造成非常沉重的負擔。美國有調查表明,美國的混凝土基礎設施工程總價值約為6萬億美元,每年所需維修費或重建費約為3千億美元。美國50萬座公路橋梁中20萬座已有損壞,平均每年有150-200座橋梁部分或完全坍塌,壽命不足20年;美國共建有混凝土水壩3000座,平均壽命30年,其中32%的水壩年久失修。美國對二戰前后興建的混凝土工程,在使用30-50年后進行加固維修所投入的費用,約占建設總投資的40%-50%以上。目前,我國的基礎設施建設工程規模宏大,每年高達2萬億元人民幣以上,約30-50年后,這些工程也將進入維修期,所需的維修費或重建費將更為巨大。因此,提高混凝土的耐久性對于當前實現可持續發展戰略,更好地利用資源、節約能源和保護環境,都具有十分重要的意義。
          眾所周知,堿是誘發混凝土堿-骨料反應[23]的主要因素之一,是影響混凝土耐久性的重要因素。而由于堿-骨料反應導致大壩損毀的在國內外屢見不鮮,如巴西的Moxoto大壩和法國的Chambon大壩,前者在工程完工3年后便出現了堿-骨料反應,后者在建成后50~60年發生了堿-骨料反應?;炷林袎A主要來源于水泥、粉煤灰、減水劑等原材料。世界上對于堿含量的控制也非常重視,南非規定混凝土堿總量不得超過2.1Kg/m3,美國規定混凝土堿總量不得超過3.3Kg/m3,我國在三峽工程中規定混凝土堿總量不得超過2.5Kg/m3,吳中偉院士[24]認為對于中、低強混凝土,這個極限更低,應為1.5~2.0kg/m3。而作為混凝土五組分之一的減水劑,堿含量特別是Na2SO4含量直接影響到混凝土的堿總量。
          氯離子也是影響混凝土耐久性的一個重要因素。氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用,當混凝土中氯含量超過標準時,鋼筋會銹蝕,而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件,因此,若混凝土開裂,造成水和氧的通道,則鋼筋銹蝕加速,促成混凝土裂縫進一步開展,混凝土保護層剝落,最終使構件失去承載力。
          表2 萘系減水劑勻質性指標
          檢測項目
          1
          2
          3
          4
          含固量(%)
          91.7
          92.0
          95.0
          94.1
          流動度(mm)
          195
          190
          175
          230
          氯(C1-)含量(%)
          1.8
          2.0
          2.38
          0.45
          硫酸鈉含量(%)
          19.1
          22.0
          20.35
          16.5
          表3 聚羧酸減水劑勻質性指標
          檢測項目
          1
          2
          3
          4
          含固量(%)
          20.5
          22.1
          25.2
          21.6
          流動度(mm)
          240
          255
          300
          260
          氯(C1-)含量(%)
          小于0.01
          小于0.01
          小于0.01
          小于0.01
          硫酸鈉含量(%)
          1.03
          0.45
          0.21
          0.75
          堿含量
          1.98
          0.90
          0.46
          1.35
          表2 、表3分別給出了萘系減水劑與聚羧酸減水劑的勻質性指標。由表1-2可知,萘系減水劑的氯離子含量普遍偏高,在0.45~1.8范圍內;硫酸鈉含量一般為2~20%不等。從表1-3中可以看出,聚羧酸減水劑具有較低的氯離子含量,一般都小于0.01%;同時堿含量小于2%,硫酸鈉含量在小于1.5%。
          目前,萘系減水劑占我國高效減水劑使用量的90%以上,由于萘系減水劑的生產采用濃硫酸磺化、氫氧化鈉中和等工藝,引入大量的堿金屬離子,致使堿含量和硫酸鈉含量過高。有些廠家的萘系減水劑中Na2SO4的含量高達30%,大多數在10%以上,氯離子含量一般在0.3%以上,有的產品更高。而聚羧酸系減水劑是通過水溶液聚合、非磺化的高性能減水劑,在生產中只需極少量氫氧化鈉(一般約為2%左右)來調整其pH值,此類減水劑的含堿量極少,基本不含氯離子。因此聚羧酸減水劑具有低堿低氯特點,有利于提高混凝土的耐久性,符合混凝土工業的可持續戰略。
          (4)實現聚羧酸減水劑的高性能化,推動聚羧酸減水劑市場快速發展
          美國預拌混凝土占所使用混凝土產量的84%,瑞典的比例也與此接近,為83%。緊隨其后的為日本、澳大利亞,而中國目前預拌混凝土所占比例只有20%。隨著國家對環境和能源的關注,中國預拌混凝土占混凝土總量的比例將有迅猛的提高。1999年全國總產量為5414萬方,2000年為7833萬方,2002年商品混凝土產量超過百萬立方米的城市就達到26個,這26個城市混凝土的總產量就達到11000萬方。2010年預計將達到40%,實際產量將增長一倍以上。2000~2004商品混凝土年復合增長率為38.38%, 2004~2008復合增長率為19.28%,8年復合增長率為28.48%。未來幾年行業仍處于高速增長期。行業產品結構調整勢在必行,現場攪拌混凝土將逐步被預拌混凝土所取代。目前,大多數商品混凝土都使用萘系減水劑,因此,在商品混凝土中推廣應用低成本聚羧酸減水劑對于促進我國減水劑更新換代具有重要的意義。
          聚羧酸減水劑的性能優勢
          聚羧酸減水劑以其優良的分散性和分散保持性已經成為未來減水劑的發展方向。聚羧酸減水劑在內地已經得到了廣泛應用,如高速鐵路、跨江海隧道等工程,用于改善混凝土工作性,優化其長期使用性能,促進混凝土高性能化,具體來看,聚羧酸減水劑具有以下特點及用途:
          (1)高減水率,提高混凝土流動性;
          (2)不離析、不泌水,保持混凝土坍落度的性能更好,可以做到120min之內基本無損失,用于改善混凝土施工性能,便于運輸、泵送;
          (3)能配制出超高強和超耐久性混凝土,提高混凝土耐久性,實現混凝土百年壽命;
          (4)與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好,提高摻合料用量,節約資源能源,降低環境負荷;
          (5)能有效地降低混凝土早期的絕熱溫升,對大體積混凝土更為有利,降低混凝土收縮提高混凝土體積穩定性。
          由此可見,聚羧酸系高性能減水劑具備滿足21世紀混凝土超高性能化的要求。
          產品性能比較優勢
          與傳統減水劑相比,聚羧酸減水劑的優勢如下:
          (1)摻量低、減水率大(摻量通常為膠結材用量的0.05%~0.5%,減水率可達35%~50%,甚至更高);
          (2)良好的工作性,保持混凝土坍落度的性能更好,可以做到120min之內基本無損失;
          (3)降低降低化學收縮、干燥收縮、開裂敏感性等,有利于提高混凝土體積穩定性;
          (4)與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好;
          (5)分子結構上的自由度大,實現減水劑的高性能化的潛力更大;
          (6)由于合成不采用甲醛等對環境有污染的物質,對建筑業的可持續發展有利;
          (7)為推廣使用大摻量粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業廢料提供了技術保證。
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