1、节约能源、资源
目前我国正处于高速发展、建设时期,能源资源相对紧缺是制约快速发展的重要问题。一方面聚羧酸减水剂与掺合料具有良好的匹配性,促进了工业副产品的应用,另一方面以其高减水率,可以节约大量的水泥,这就意味着一个工程可以节约
成千上万吨的水泥,缓解目前资源和能源紧缺的问题,同时减少熟料烧成带来的环境污染方面有着重要的作用,符合绿色
建材的发展方向。
2、低环境负荷,促进绿色建材发展
萘系减水剂为萘磺酸甲醛缩合物,采用工业萘经浓硫酸磺化后,再用一定量的甲醛与萘磺酸反应生成甲醛缩合物,最后用
碱来中和,得到萘的磺化甲醛缩合物的钠盐和硫酸钠的混合物,即萘系减水剂。合成分为四个反应步骤,即磺化反应、水
解反应、缩合反应及中和反应。其中缩合反应需要用到大量的甲醛,对环境造成污染。如果生产时合成工艺控制不当,产
品很容易带有大量的游离甲醛,在运输和使用过程中对环境造成二次污染。
为了进一步控制室内环境污染,提高民用建筑工程的室内环境质量,目前国家建设部及有关部门提出:加强对混凝土外加
剂的甲醛污染控制,提出了在控制混凝土外加剂里面的氨气污染同时,控制混凝土外加剂里面的甲醛污染,从而有效避免
毛坯房室内空气中甲醛超标。聚羧酸减水剂合成采用水溶液自由基聚合,整个过程无甲醛及其他有害释放物,无废水废气
排放,符合绿色建材的发展方向。
同时,聚羧酸减水剂的使用,有利于缓解CO2温室效应。2008年中国水泥产量13.9亿吨,CO2排放量为62亿吨,超过美国,位居世界第一。聚羧酸减水剂以其高减水率,可降低10~15%的水泥,可减少1~2亿吨CO2排放。
3、提高混凝土耐久性,促进混凝土高性能化发展
混凝土工程因其工程量大,耐久性不足对未来社会造成非常沉重的负担。美国有调查表明,美国的混凝土基础设施工程总
价值约为6万亿美元,每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏,平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌,寿命不足20年;美国共建有混凝土水坝3000座,平均寿命30年,其中32%的水坝年久失修。美国对二战前后兴建的混凝土工程,在使用30-50年后进行加固维修所投入的费用,约占建设总投资的40%-50%以上。目前,我国的基础设施建设工程规模宏大,每年高达2万亿元人民币以上,约30-50年后,这些工程也将进入维修期,所需的维修费或重建费将更为巨大。因此,提高混凝土的耐久性对于当前实现可持续发展战略,更好地利用资源、节约能源和保护环境,都具有十分重要的意义。
众所周知,碱是诱发混凝土碱-骨料反应的主要因素之一,是影响混凝土耐久性的重要因素。而由于碱-骨料反应导致大坝
损毁的在国内外屡见不鲜。混凝土中碱主要来源于水泥、粉煤灰、减水剂等原材料。世界上对于碱含量的控制也非常重视
,南非规定混凝土碱总量不得超过2.1Kg/m3,美国规定混凝土碱总量不得超过3.3Kg/m3,我国在三峡工程中规定混凝土碱总量不得超过2.5Kg/m3,对于中、低强混凝土,这个极限更低,应为1.5~2.0kg/m3。而作为混凝土五组分之一的减水剂,碱含量特别是Na2SO4含量直接影响到混凝土的碱总量。
氯离子也是影响混凝土耐久性的一个重要因素。氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用,当混凝土中氯含量超过标准
时,钢筋会锈蚀,而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件,因此,若混凝土开裂,造成水和氧的通道,则钢筋锈蚀加速
,促成混凝土裂缝进一步开展,混凝土保护层剥落,最终使构件失去承载力。
目前,萘系减水剂占我国高效减水剂使用量的90%以上,由于萘系减水剂的生产采用浓硫酸磺化、氢氧化钠中和等工艺,引入大量的碱金属离子,致使碱含量和硫酸钠含量过高。有些厂家的萘系减水剂中Na2SO4的含量高达30%,大多数在10%以上,氯离子含量一般在0.3%以上,有的产品更高。而聚羧酸系减水剂是通过水溶液聚合、非磺化的高性能减水剂,在生产中只需极少量氢氧化钠(一般约为2%左右)来调整其pH值,此类减水剂的含碱量极少,基本不含氯离子。因此聚羧酸减水剂具有低碱低氯特点,有利于提高混凝土的耐久性,符合混凝土工业的可持续战略。
4、实现聚羧酸减水剂的高性能化,推动聚羧酸减水剂市场快速发展
美国预拌混凝土占所使用混凝土产量的84%,瑞典的比例也与此接近,为83%。紧随其后的为日本、澳大利亚,而中国目前预拌混凝土所占比例只有20%。随着国家对环境和能源的关注,中国预拌混凝土占混凝土总量的比例将有迅猛的提高。1999年全国总产量为5414万方,2000年为7833万方,2002年商品混凝土产量超过百万立方米的城市就达到26个,这26个城市混凝土的总产量就达到11000万方。2010年预计将达到40%,实际产量将增长一倍以上。2000~2004商品混凝土年复合增长率为38.38%, 2004~2008复合增长率为19.28%,8年复合增长率为28.48%。未来几年行业仍处于高速增长期。行业产品结构调整势在必行,现场搅拌混凝土将逐步被预拌混凝土所取代。目前,大多数商品混凝土都使用萘系减水剂,因此,在商品混凝土中推广应用低成本聚羧酸减水剂对于促进我国减水剂更新换代具有重要的意义。