萘系高效減水劑發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)工業(yè)萘的需求分析

　　近30年來，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，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，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。[Page]

　　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?；炷镣饧觿┊a(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19.38萬噸。而自l998年開始，產(chǎn)量增幅加大，2003年產(chǎn)量73萬噸，比1998年增加265%；2005年產(chǎn)量達(dá)到111萬噸，比2003年增加52％。2007年外加劑總產(chǎn)量達(dá)到 424.79萬噸，其中合成減水劑達(dá)到284.54萬噸，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)損失的問題。

　　4）尋求解決混凝土外加劑與水泥／摻合料的適應(yīng)性問題的有效措施?；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）問題開展系列研究。降低摻減水劑混凝土的收縮開裂問題已成為研究熱點(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）無氯、低堿型外加劑的開發(fā)研制，以及無害、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。[Page]

　　三、萘系高效減水劑的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)今后萘系減水劑產(chǎn)量的預(yù)測(cè)

　　1.混凝土減水劑的品種

　　按照標(biāo)準(zhǔn)，混凝土減水劑分為普通減水劑、高效減水劑和高性能減水劑。普通減水劑是指減水率為8％～14％的減水劑，主要指木質(zhì)素磺酸鹽減水劑；高效減水劑指減水率在14%以上和25％以下的減水劑，包括萘系減水劑、蒽系減水劑、洗油系減水劑、脂肪族減水劑、密胺系減水劑和氨基磺酸減水劑；高性能減水劑則指減水率為25％以上的減水劑，主要指聚羧酸系減水劑。

　　在減水劑家族中，高效減水劑約占67％，而在幾種高效減水劑中，以工業(yè)萘、蒽油和洗油為原材料的減水劑就占到83.95％，從這一點(diǎn)來看，只要高效減水劑在減水劑家族中所占比例不動(dòng)搖，萘系減水劑仍大有發(fā)展?jié)摿Α?/FONT>