田培：我所經(jīng)歷的混凝土外加劑研發(fā)歷程

  中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)自1986年10月22～23日在江蘇常州召開(kāi)成立大會(huì)以來(lái)，至今已經(jīng)有30年了。這30年間，中國(guó)的混凝土外加劑行業(yè)經(jīng)歷了成長(zhǎng)、發(fā)展和壯大。目前，我國(guó)外加劑產(chǎn)量已達(dá)世界之最，且品種齊全，應(yīng)用廣泛，我們可以自豪地說(shuō)：中國(guó)是當(dāng)今世界外加劑研究、生產(chǎn)和應(yīng)用的大國(guó)，列世界各國(guó)之首。而中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)，在推動(dòng)混凝土外加劑生產(chǎn)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮了巨大的作用！

  我本人是上世紀(jì)70年代初就開(kāi)始從事混凝土外加劑的研究，并在外加劑協(xié)會(huì)籌備成立時(shí)做了一些工作，協(xié)會(huì)成立后，又長(zhǎng)期負(fù)責(zé)協(xié)會(huì)的相關(guān)工作，對(duì)我國(guó)混凝土外加劑的研發(fā)及協(xié)會(huì)工作許多都是親身經(jīng)歷或親眼目睹的。值協(xié)會(huì)成立30年之際，協(xié)會(huì)秘書(shū)處約我寫(xiě)篇文章，談協(xié)會(huì)所經(jīng)歷的30年。由于這30年所經(jīng)歷事情實(shí)在太多，在這里我只想寫(xiě)一些自己在工作中感受較深而難忘的事，以此慶賀外加劑協(xié)會(huì)輝煌的30年歷程。

  回憶往事，歷歷在目。我于1962年到建材研究院參加工作，當(dāng)時(shí)主要是從事水泥新品種的研究?！拔幕蟾锩焙笃谖冶幌路诺健拔迤摺备尚＃?971年初回院，重拾研究工作。記得有一天下午，室主任拿著一個(gè)樣品走進(jìn)我們的辦公室，很認(rèn)真地對(duì)項(xiàng)目組同事說(shuō)：“這是一個(gè)設(shè)計(jì)單位送來(lái)的樣品，加入混凝土中可以提高混凝土的密實(shí)性，防止尿素造粒塔混凝土被腐蝕，提高其使用壽命。”上世紀(jì)70年代初，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，我國(guó)引進(jìn)大量化肥廠，為了解決尿素造粒塔的使用壽命問(wèn)題，急需這種密實(shí)劑。由于我們剛從科技信息隔絕的干校回來(lái)，大家拿著樣品反復(fù)觀看，還是不知是什么東西。為了搞清楚這是什么，項(xiàng)目組由此踏入外加劑的研究之路，對(duì)此進(jìn)行探索研究。由此時(shí)起，我就成了外加劑探索研究的一員。要解決眼前的問(wèn)題，道路只有一條，盡快了解當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外情況。通過(guò)邊研究邊與建材院技術(shù)情報(bào)所合作，并與當(dāng)時(shí)來(lái)華訪問(wèn)的日本專家近藤連一進(jìn)行座談，較快地掌握了國(guó)外的情況，編譯了“國(guó)外高強(qiáng)混凝土減水劑”一書(shū)，并于1975年5月出版發(fā)行?，F(xiàn)在重新翻閱該書(shū)，感覺(jué)內(nèi)容還是相當(dāng)豐富。該書(shū)介紹了美國(guó)的外加劑品種和混凝土減水劑—普蜀里，日本研制的水泥分散劑—B-萘磺酸甲醛縮合物，西德研制的三聚氰胺外加劑，對(duì)剛踏上混凝土外加劑研究之路的研究人員來(lái)說(shuō)，還是很有指導(dǎo)意義的。

  上世紀(jì)70年代初，國(guó)內(nèi)許多單位開(kāi)展混凝土外加劑的研究，當(dāng)時(shí)的開(kāi)發(fā)研究還是有一些特點(diǎn)的：

  一、當(dāng)時(shí)研究單位與高校、生產(chǎn)廠的研究基本上是開(kāi)放的，相互之間可以無(wú)保留地進(jìn)行交流。例如，萘系減水劑是日本服部建一發(fā)明的，但其生產(chǎn)工藝與NNO基本上是相近的，主要是改變了萘與甲醛摩爾比，為了盡快研究萘系減水劑，我們當(dāng)時(shí)可以去助劑廠學(xué)習(xí)，掌握NNO的生產(chǎn)工藝，廠里可以將生產(chǎn)技術(shù)教會(huì)你。

  二、針對(duì)不同的研究課題，基本上都是以科研院所單位為主體，由幾個(gè)單位組成課題協(xié)作組。如MF減水劑、建１減水劑、N減水劑、AF減水劑、UNF減水劑、木質(zhì)磺酸鹽減水劑，項(xiàng)目研究進(jìn)展是相當(dāng)?shù)目臁．?dāng)時(shí)發(fā)表的資料真實(shí)可靠，特別是在外加劑制備方面，你看懂了就可以制備出來(lái)。這一點(diǎn)與現(xiàn)在的技術(shù)就是商品、使用它就要付價(jià)的現(xiàn)狀有很大不同。

  三、當(dāng)時(shí)技術(shù)管理部門(mén)對(duì)于將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力非常重視，如果生產(chǎn)單位接產(chǎn)新的科技成果，生產(chǎn)單位改建、擴(kuò)建生產(chǎn)線，資金上有困難，科研單位可以向其主管部門(mén)申請(qǐng)協(xié)助解決，沒(méi)有技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)之說(shuō)。

  四、萘系減水劑開(kāi)始研究時(shí)，按國(guó)外專利，大多數(shù)單位采用精萘為原料，而生產(chǎn)的產(chǎn)品中和后大都是經(jīng)過(guò)過(guò)濾的高濃產(chǎn)品。但由于當(dāng)時(shí)精萘產(chǎn)量少且價(jià)格較貴，此后許多單位轉(zhuǎn)用工業(yè)萘為原料。后來(lái)，又因當(dāng)時(shí)我國(guó)水泥供應(yīng)緊張，大多供應(yīng)的是礦渣水泥，經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，用未過(guò)濾的產(chǎn)品（現(xiàn)在稱為低濃產(chǎn)品）摻入混凝土還有一定的早強(qiáng)作用，所以后來(lái)生產(chǎn)的產(chǎn)品工藝就簡(jiǎn)化了，多為未過(guò)濾的低濃產(chǎn)品。目前，只有某些特殊要求（如防止堿骨料反應(yīng)，要求低堿或出口的萘系減水劑）才用高濃的萘系減水劑。

  五、上世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)工業(yè)萘供應(yīng)貨源也較緊張，許多單位在研究萘系減水劑過(guò)程中都注意到工業(yè)副產(chǎn)品的利用。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院對(duì)煤焦油中的副產(chǎn)品（如甲基萘、甲基萘油、蒽油等）進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，并制出相應(yīng)的高效減水劑，如MF減水劑（以甲基萘為原料）；建1減水劑（以萘油為原料）；AF減水劑（以蒽油為原料）：UNF減水劑研究組以U萘（煉焦的副產(chǎn)品）為原料研制相應(yīng)的高效減水劑等。

  六、上世紀(jì)７０年代我國(guó)基本建設(shè)水泥是計(jì)劃供應(yīng)物資，施工單位把節(jié)約水泥放在重要位置，使用了外加劑可大幅度提高混凝土強(qiáng)度，節(jié)約水泥，完成更多工程量。因此，外加劑的推廣使用，深受施工單位歡迎，但對(duì)混凝土的單價(jià)方面問(wèn)題，要協(xié)助施工單位進(jìn)行解決。

  七、萘系減水劑初期產(chǎn)品干燥多以蒸汽為熱源，經(jīng)過(guò)熱交換進(jìn)行干燥，干燥效率低，能耗消耗多。后來(lái)，經(jīng)有關(guān)單位研究采用熱風(fēng)經(jīng)除塵直接進(jìn)行噴霧干燥，從而大幅度地提高了干燥效率，降低了能耗。再后來(lái)，又采用熱風(fēng)進(jìn)行離心干燥，這兩種干熱方式（噴霧和離心）目前仍用于外加劑生產(chǎn)企業(yè)。

  八、剛開(kāi)始研究和生產(chǎn)時(shí)，外加劑企業(yè)合成減水劑所用的設(shè)備反應(yīng)釜的容積都很小，大多是1000～2000升，3000～5000升的很少，更談不上半自動(dòng)、全自動(dòng)的生產(chǎn)線?，F(xiàn)在合成的外加劑生產(chǎn)線半自動(dòng)、全自動(dòng)的已經(jīng)較多，特別是一些大型企業(yè)，自動(dòng)化生產(chǎn)線的水平是相當(dāng)高的，反應(yīng)釜的容積也很大，如大的反應(yīng)釜達(dá)10000～20000升，甚至有50000升或更大的。我還記得1989年，混凝土外加劑協(xié)會(huì)受?chē)?guó)外同行協(xié)會(huì)的邀請(qǐng)，到其國(guó)家參觀訪問(wèn)。在研發(fā)初期，我們是非常渴望見(jiàn)到他們的生產(chǎn)線的。但我們代表團(tuán)只能在其車(chē)間外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，或安排到非外加劑廠去參觀，這使我們感覺(jué)有點(diǎn)失望?，F(xiàn)在我們可以說(shuō)，經(jīng)過(guò)外加劑行業(yè)同事的努力，我們今天有了先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線。在這里，我想順便說(shuō)一下，我國(guó)萘系減水劑生產(chǎn)配料大多采用高酸、高甲醛，采用這樣的配方，對(duì)環(huán)境影響較大。隨著我國(guó)生產(chǎn)設(shè)備的大型化，產(chǎn)能也有所富余，在這種情況下，適當(dāng)降低酸和甲醛的用量，改變某些工藝參數(shù)，可減少對(duì)環(huán)境的污染，同樣可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，萘系減水劑生產(chǎn)廠可以自行嘗試著做一下。

  九、萘系劑產(chǎn)量由初期幾萬(wàn)噸逐漸發(fā)展到幾百萬(wàn)噸產(chǎn)品時(shí)，工業(yè)萘的供應(yīng)也日趨緊張，供不應(yīng)求，最貴時(shí)達(dá)到每噸1萬(wàn)多元，嚴(yán)重影響到萘系減水劑的生產(chǎn)和應(yīng)用。上世紀(jì)末，出現(xiàn)了聚羧酸系減水劑，由于聚羧酸系減水劑性能方面的特點(diǎn)顯著，得到了快速發(fā)展。2013年，聚羧酸系減水劑產(chǎn)量達(dá)到近500萬(wàn)噸（以20%濃度計(jì)），從而減輕了減水劑對(duì)萘的需求，使萘價(jià)回落到正常價(jià)位，萘系減水劑得以正常生產(chǎn)和應(yīng)用。

  本世紀(jì)初，聚羧酸系高性能減水劑其發(fā)展速度很快，性能上又有許多優(yōu)點(diǎn)，是不是聚羧酸系高性能減水劑會(huì)很快取代萘系高效減水劑，萘系高效減水劑將不復(fù)存在了呢？對(duì)于這一問(wèn)題，從我國(guó)外加劑的發(fā)展史就可以明確回答。我國(guó)外加劑較大規(guī)模地應(yīng)用始于上世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)同時(shí)出現(xiàn)了萘系高效減水劑和密胺系高效減水劑，這兩種高效減水劑在其各自最佳摻量時(shí)，在混凝土中的性能基本上是相同的。但是萘系高效減水劑2013年產(chǎn)量達(dá)357.6萬(wàn)噸，而密胺系減水劑的產(chǎn)量?jī)H0.8萬(wàn)噸，兩者產(chǎn)量差距非常大。究其原因，萘系高效減水劑與密胺高效減水劑相比，前者的價(jià)格長(zhǎng)期低于后者，且性價(jià)比高，所以萘系高效減水劑得到較快的增長(zhǎng)。密胺高效減水劑由于價(jià)格較貴，僅用于特殊的一些地方，如耐火混凝土、清水混凝土等，所以直到現(xiàn)在產(chǎn)量仍然很少。上世紀(jì)80年代和90年代，出現(xiàn)氨基磺酸鹽減水劑和脂肪族減水劑。它們都有過(guò)快速增長(zhǎng)期，氨基磺酸鹽減水劑是處于苯酚價(jià)較便宜的時(shí)期，而脂肪族減水劑快速發(fā)展時(shí)期是處于其原料丙酮價(jià)格較低時(shí)?？v觀各種外加劑的發(fā)展和產(chǎn)量，可以說(shuō)，制約外加劑產(chǎn)品生存和發(fā)展的主要因素首先是其性能要好，次之其性價(jià)比要高，第三是生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境負(fù)面影響要小。這些因素是決定外加劑生產(chǎn)規(guī)模的主要因素。隨著聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用的推廣，萘系高效減水劑對(duì)工業(yè)萘的需求會(huì)有所減少，那種萘系高效減水劑幾乎用掉國(guó)產(chǎn)的所有工業(yè)萘，在產(chǎn)銷(xiāo)不平衡的情況下，工業(yè)萘的價(jià)格不斷上漲，影響萘系減水劑的生產(chǎn)和應(yīng)用的價(jià)格因素將會(huì)有所減弱。當(dāng)前，萘系高效減水劑和聚羧酸系高性能減水劑是我國(guó)使用量最大和使用面最廣的兩種減水劑，哪一種外加劑在今后的應(yīng)用和產(chǎn)量上會(huì)占據(jù)主導(dǎo)位置，將取決于其原料價(jià)格的高低。這兩種原材料價(jià)格的漲落將會(huì)大幅度地影響其產(chǎn)量和應(yīng)用，氨基磺酸鹽減水劑和脂肪族減水劑也是如此。因此，在應(yīng)用上由于聚羧酸系高性能減水劑和萘系高效減水劑都有自己的特性，所以聚羧酸系高性能減水劑和其他各種高效減水劑將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)共存發(fā)展，并在共存發(fā)展中不斷完善和提高其性能。

  我國(guó)混凝土外加劑經(jīng)歷了30年的發(fā)展，目前已經(jīng)培養(yǎng)出一支技術(shù)實(shí)力雄厚、富有創(chuàng)新精神的科技隊(duì)伍，且有一批大規(guī)模的自動(dòng)化生產(chǎn)廠，完全有理由可以相信，我國(guó)在今后外加劑的研發(fā)工作中必將走在世界外加劑創(chuàng)新的前列。