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推广聚羧酸减水剂的重要意义


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
甲醛为较高毒性的物质,在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质,是公认的变态反应源,也是潜在的强致突变物之一。研究表明,甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度与危害性见表1-1。  
表1  甲醛对人体健康的影响
甲醛浓度(mg/m3
人体反应
0.06-0.07
儿童容易发生气喘
0.1
国家标准值/会感觉有异味
0.11
世界卫生组织(WHO)规定的安全警戒限(超标10%)
0.2
有异味,但马上就会习惯
0.24-0.55
40%的适龄女性会月经不规则
0.5
异味明显
0.7以上
极易导致胎儿畸形
1-2
不舒服(眼睛、鼻子有刺激感)
1.5-4.5
适龄女性月经异常,表现为痛经和月经减少
3以上
有强烈的刺激感
5-10
眼、鼻、喉有强烈刺激感
10-20
流泪、咳嗽,呼吸困难
50-100
5-10分钟就导致呼吸道损伤
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[23]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,如巴西的Moxoto大坝和法国的Chambon大坝,前者在工程完工3年后便出现了碱-骨料反应,后者在建成后50~60年发生了碱-骨料反应。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,吴中伟院士[24]认为对于中、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。
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