國內(nèi)外加劑技術(shù)成就及重點(diǎn)研究方向
我國聚羧酸系高性能減水劑的研究始于20世紀(jì)90年代中后期，工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用始于21世紀(jì)初期，其推廣應(yīng)用進(jìn)程目前正以人們始料不及的速度迅猛發(fā)展。特別自2005年8月北京"第一屆全國聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù)交流會"召開以來的兩年時間內(nèi)，聚羧酸系高性能減水劑在我國發(fā)展極為迅速，聚羧酸系高性能減水劑研發(fā)水平與生產(chǎn)水平獲得了很大提高，甚至在某些方面，已經(jīng)達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平，其應(yīng)用技術(shù)水平也不斷提高、工程使用量不斷擴(kuò)大。近幾年來聚羧酸系高性能減水劑在鐵路、橋梁、水利水電等混凝土工程建設(shè)領(lǐng)域得到了快速發(fā)展并成功推廣應(yīng)用，并且在自密實(shí)混凝土、清水混凝土、高強(qiáng)混凝土、高耐久性混凝土、海工混凝土、混凝土預(yù)制構(gòu)件等工程中也開始得到應(yīng)用，我國混凝土質(zhì)量水平不斷提高。由于聚羧酸系高性能減水劑所具有的綜合性能優(yōu)勢及其自身的環(huán)保特點(diǎn)，幾乎在我國許多地區(qū)及上述已建或在建混凝土工程中已經(jīng)大量、廣泛、成功應(yīng)用了聚羧酸系高性能減水劑，而且產(chǎn)生了巨大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，今后還會有大量工程將要使用聚羧酸系高性能減水劑。大量混凝土工程成功的應(yīng)用對聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù)的提高與發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。在短短的幾年時間里，我國的聚羧酸系高性能減水劑市場已成為全世界外加劑最強(qiáng)勁的市場，這一新技術(shù)、新產(chǎn)品、新格局，引起了國內(nèi)外同行的極大關(guān)注，已成為混凝土行業(yè)的焦點(diǎn)與主題。
但是，任何新產(chǎn)品、新技術(shù)在推廣應(yīng)用過程中都不可避免會出現(xiàn)各種各樣的問題，重要的是及時發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、解決問題，以確保聚羧酸系高性能減水劑健康發(fā)展。這也是我們這次會議的重要目的之一。
近兩年以來聚羧酸系高性能減水劑及其工程應(yīng)用在中國的發(fā)展概況。指出該類產(chǎn)品在生產(chǎn)及工程應(yīng)用等方面存在的技術(shù)難點(diǎn)，分析發(fā)展趨勢，提出該類產(chǎn)品在我國健康發(fā)展的建議。
近兩年以來，聚羧酸系高性能減水劑及其工程應(yīng)用在國內(nèi)得到了長足的發(fā)展，為將來的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。聚羧酸系高性能減水劑能否在我國得到全面的推廣應(yīng)用，我們認(rèn)為主要取決以下幾個方面：
（1）原材料能否主要立足國內(nèi)。
（2）大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)施是否已建立。
?。?）復(fù)配技術(shù)是否已熟練掌握。
?。?）摻聚羧酸系高性能減水劑混凝土的工程應(yīng)用是否深入、全面。
下面主要分析我國在上述幾個方面在過去兩年來的發(fā)展。具體初步分析總結(jié)如下。
1.1工業(yè)化生產(chǎn)體系初步建立
1.1.1.原材料生產(chǎn)供應(yīng)體系初步建立
?。?）、聚乙二醇單甲醚、烯丙基聚乙二醇（統(tǒng)簡稱為聚醚）等生產(chǎn)、供應(yīng)規(guī)模不斷發(fā)展
到目前為止，國內(nèi)聚醚生產(chǎn)廠家如浙江皇馬化工集團(tuán)有限公司、遼陽奧克化學(xué)集團(tuán)有限公司、上海臺界化工有限公司、遼寧科隆化工實(shí)業(yè)有限公司、南京威爾化工有限公司、上海天助化工有限公司、撫順市宏大精細(xì)化工廠、江蘇宜興市雙輝化工廠等已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，有些廠家的產(chǎn)品質(zhì)量已接近國外產(chǎn)品水平。國內(nèi)生產(chǎn)聚醚等原材料企業(yè)最初不了解用于生產(chǎn)聚羧酸系高性能減水劑聚醚的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，基本是按照化工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，直接提供給聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)廠家用以合成混凝土外加劑。國產(chǎn)原料的產(chǎn)品售價稍低，不過其性能與質(zhì)量會有波動、不穩(wěn)定的現(xiàn)象。兩年前，采用國內(nèi)聚醚生產(chǎn)出的聚羧酸系減水劑，與國外產(chǎn)品相比，主要存在減水率較低、混凝土坍落度損失較大、強(qiáng)度低等缺陷，經(jīng)過近兩年來的研發(fā)與攻關(guān)，到目前為止，國內(nèi)有些廠家的聚醚產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，質(zhì)量水平已開始接近國外產(chǎn)品的質(zhì)量水平，并開始得到推廣應(yīng)用。所以，聚醚這一主要原材料立足于國內(nèi)供應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)已經(jīng)形成。
但盡管國內(nèi)原材料企業(yè)生產(chǎn)的聚醚質(zhì)量已經(jīng)有很大的提高，使用國產(chǎn)原料生產(chǎn)的聚羧酸系高性能減水劑與使用國外原材料相比，在產(chǎn)品性能和質(zhì)量穩(wěn)定性等方面，仍然存在一定差距，并且在聚醚的研發(fā)、生產(chǎn)工藝控制、檢測等方面，國外企業(yè)要比國內(nèi)企業(yè)有更高的投入。
目前，國內(nèi)大型的聚羧酸系減水劑生產(chǎn)企業(yè)主要還是采用如德國、日本、韓國等國家的聚醚，同時國內(nèi)生產(chǎn)廠家的聚醚也在逐步得到應(yīng)用。在今后幾年內(nèi)將是進(jìn)口產(chǎn)品和國內(nèi)產(chǎn)品共用的局面，并且由于國內(nèi)環(huán)氧乙烷比較充足，并且價格相對較低，預(yù)計(jì)聚醚將會充足供應(yīng)，價格由于國內(nèi)外產(chǎn)品的相互競爭也會穩(wěn)中有降。
聚醚是聚羧酸系高性能減水劑的主要原材料之一，近兩年來國內(nèi)外的聚醚生產(chǎn)廠家都在全力開發(fā)產(chǎn)品、開拓市場，生產(chǎn)供應(yīng)能力大大提高，所以未來幾年我國聚羧酸系高性能減水劑的發(fā)展已經(jīng)具備了雄厚的原材料基礎(chǔ)。
?。?）、國內(nèi)甲基丙烯酸、丙烯酸產(chǎn)品開始得到應(yīng)用
聚羧酸系高性能減水劑的另一主要原材料是甲基丙烯酸和丙烯酸，目前，國內(nèi)的有關(guān)生產(chǎn)廠家正在提高質(zhì)量、擴(kuò)大規(guī)模，預(yù)計(jì)將會滿足一部分需求。但由于國內(nèi)生產(chǎn)甲基丙烯酸的原材料供應(yīng)不足，在今后幾年內(nèi)，該類原材料主要可能還要依靠進(jìn)口產(chǎn)品，國內(nèi)產(chǎn)品只是補(bǔ)充。另外，從目前的生產(chǎn)實(shí)踐來看，用于聚羧酸系高性能減水劑的其它單體與輔助原材料完全可以立足國內(nèi)。
?。?）、生產(chǎn)酯化大單體的專業(yè)廠家開始出現(xiàn)
隨著酯化技術(shù)水平的提高與發(fā)展，國內(nèi)開始出現(xiàn)酯化產(chǎn)品的專業(yè)化生產(chǎn)工廠。大家知道，在聚羧酸系高性能減水劑的生產(chǎn)過程中，酯化產(chǎn)物的生產(chǎn)過程一直是難點(diǎn)與重點(diǎn)，酯化產(chǎn)物的質(zhì)量及其穩(wěn)定性對于最終減水劑產(chǎn)品的質(zhì)量及其穩(wěn)定性影響很大。該類專業(yè)企業(yè)的出現(xiàn)，對于聚羧酸系減水劑的進(jìn)一步推廣應(yīng)用具有積極的推進(jìn)作用，它可以使外加劑生產(chǎn)企業(yè)把主要精力放在如何保持質(zhì)量穩(wěn)定性和復(fù)配改性等應(yīng)用技術(shù)的研究與工程應(yīng)用上。
1.1.2生產(chǎn)合成技術(shù)進(jìn)一步得到提高與普及。產(chǎn)品生產(chǎn)形式多樣化、規(guī)模不斷擴(kuò)大
眾所周知，近兩年以來，國內(nèi)各種類型的聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍般層出不窮，由于技術(shù)來源不同，到目前為止，國內(nèi)有關(guān)的聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生了不同的生產(chǎn)方式，歸納起來，主要有如下幾種形式：
?。?）、大單體酯化+混合單體聚合
該類生產(chǎn)企業(yè)一般具有較雄厚的技術(shù)實(shí)力，生產(chǎn)能力較強(qiáng)、生產(chǎn)規(guī)模較大，是我國聚羧酸系高性能減水劑母料的生產(chǎn)企業(yè)。但該類企業(yè)也可能存在易技術(shù)泄密、重合成技術(shù)輕應(yīng)用技術(shù)的弊端。目前，國內(nèi)如此形式的生產(chǎn)企業(yè)估計(jì)不超過十家，單釜生產(chǎn)能力目前最大達(dá)10噸。另外，最近，還出現(xiàn)直接采用烯丙基聚乙二醇和其它單體共聚合的一步法合成工藝生產(chǎn)聚羧酸系高性能減水劑。
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（2）、購買酯化大單體和其它單體共聚合
該類生產(chǎn)企業(yè)一般具有較雄厚的推廣應(yīng)用實(shí)力，產(chǎn)品市場占有率高、生產(chǎn)規(guī)模較大，復(fù)配能力強(qiáng)、售后服務(wù)到位等，他們是我國聚羧酸系減水劑推廣應(yīng)用的主體之一。該類企業(yè)還具有技術(shù)保密性較強(qiáng)的特點(diǎn)，預(yù)計(jì)國內(nèi)該種類型的生產(chǎn)企業(yè)將會越來越多。
?。?）、購買高濃度產(chǎn)品直接加水等稀釋、復(fù)配
該類企業(yè)屬于聚羧酸系高性能減水劑的復(fù)配加工企業(yè)。由于生產(chǎn)供應(yīng)聚羧酸系減水劑母料的國內(nèi)外企業(yè)越來越多，使該類企業(yè)的靈活性更強(qiáng)，可選擇性更大，并可以把不同廠家的母料復(fù)合使用，組合復(fù)配的形式多種多樣，以便滿足不同的現(xiàn)場施工要求。
1.2 復(fù)配技術(shù)發(fā)展很快
我國混凝土外加劑的復(fù)配技術(shù)是世界上最先進(jìn)、最完善的。近幾年伴隨聚羧酸系高性能減水劑的發(fā)展，其復(fù)配技術(shù)的發(fā)展也可謂突飛猛進(jìn)、日新月異，為聚羧酸系高性能減水劑的推廣與應(yīng)用起到了積極作用。
在聚羧酸系高性能減水劑得以廣泛應(yīng)用的過程中，幾乎很少有聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)品未經(jīng)復(fù)配而直接應(yīng)用到混凝土工程的實(shí)例，外加劑供應(yīng)商和混凝土供應(yīng)商大都根據(jù)施工要求、混凝土性能要求及其設(shè)計(jì)要求，采用物理復(fù)配的方式，選擇相容性較好的消泡劑、引氣劑、緩凝、早強(qiáng)、防凍組分或其它相關(guān)組分等與聚羧酸系高性能減水劑母液混合，通過反復(fù)多次現(xiàn)場混凝土性能試驗(yàn)，最終確定用于實(shí)際混凝土工程復(fù)配好的聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)品配方。事實(shí)上，許多生產(chǎn)規(guī)模大、技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的外加劑企業(yè)或混凝土攪拌站都具備相當(dāng)?shù)耐饧觿?fù)配技術(shù)，他們部分借鑒、沿用了傳統(tǒng)減水劑的復(fù)配技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合聚羧酸系高性能減水劑的產(chǎn)品性能特點(diǎn)，研究開發(fā)了一系列有效的復(fù)配技術(shù)，積累并總結(jié)了許多應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，使我國聚羧酸系高性能減水劑能夠順利、安全應(yīng)用于高速鐵路、港口碼頭、水電大壩、市政工程等許多重點(diǎn)工程。諸多成功應(yīng)用復(fù)配技術(shù)的聚羧酸系高性能減水劑混凝土工程充分證明，采用科學(xué)合理正確的復(fù)配技術(shù)，是確保聚羧酸系高性能減水劑健康發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。我們不難預(yù)期，未來幾年，隨著我國聚羧酸系高性能減水劑技術(shù)的不斷發(fā)展，其復(fù)配技術(shù)水平也將不斷提高與進(jìn)步。
誠然，聚羧酸系高性能減水劑的復(fù)配技術(shù)尚不成熟，尚存不少缺陷。例如：一是聚羧酸系減水劑與不同牌號、不同品種的引氣劑、消泡劑以及早強(qiáng)、緩凝、防凍等組分之間存在相容性問題，表現(xiàn)在物理變化，如懸浮、變色、變味；二是與不同牌號、不同品種的引氣劑、消泡劑、增稠劑或緩凝、早強(qiáng)、防凍等組分復(fù)配后的聚羧酸系減水劑與水泥之間的相容性也存在差異，這些差異對混凝土相關(guān)性能影響也不同，有的不能獲得較好的塑化性和引氣效果，有的還會出現(xiàn)含氣量損失、波動等不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此繼續(xù)深入研究并解決聚羧酸系高性能減水劑復(fù)配技術(shù)是對聚羧酸高性能減水劑應(yīng)用技術(shù)瓶頸的重大突破。
1.3工程應(yīng)用質(zhì)量提高、數(shù)量增加
近年來，聚羧酸高性能減水劑在高速鐵路、港口碼頭、水電大壩、市政工程等許多重點(diǎn)工程中得到廣泛應(yīng)用?？瓦\(yùn)高速鐵路工程幾乎全部使用聚羧酸系高性能減水劑，包括到2006年底已開工的武廣、京津、鄭西、石太、合武、甬臺溫、膠濟(jì)、達(dá)成、溫福、福廈等十一條客運(yùn)專線，其累計(jì)總里程約3000公里，還有目前處于開工準(zhǔn)備階段的京滬、太中銀、廣珠、哈大等四條客運(yùn)專線，總里程約3000余公里?？焖倏瓦\(yùn)專線設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)滿足100年，這正是聚羧酸系高性能減水劑發(fā)揮性能優(yōu)勢的極好機(jī)會。實(shí)踐證明，聚羧酸系高性能減水劑對于保證鐵路工程建設(shè)的進(jìn)度和質(zhì)量發(fā)揮了十分重要的作用。也正是鐵路工程高度重視混凝土耐久性，極大地推動了聚羧酸系高性能減水劑在鐵路工程建設(shè)中的快速推廣。
重大海洋工程對混凝土的耐久性要求很高，在這一領(lǐng)域聚羧酸系高性能減水劑同樣顯示出獨(dú)特的技術(shù)性能優(yōu)勢。東海大橋、杭州灣跨海大橋等海洋工程在設(shè)計(jì)中明確提出了百年耐久性的概念，為此，工程建設(shè)過程中使用了聚羧酸系高性能減水劑，經(jīng)實(shí)際測試驗(yàn)證，使用效果良好。
南水北調(diào)工程是一項(xiàng)大規(guī)模、遠(yuǎn)距離、跨流域的、十分復(fù)雜、龐大、艱巨的系統(tǒng)工程，所經(jīng)過區(qū)域地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，工程要求混凝土具備高抗?jié)B性能、高抗凍性能等高耐久性。為此，工程建設(shè)中也首選了聚羧酸系高性能減水劑，應(yīng)用效果良好。三峽工程同樣是一項(xiàng)舉世驚嘆的宏大工程，更是一項(xiàng)關(guān)系到國計(jì)民生的曠世工程，對混凝土的耐久性要求十分苛刻，為此，該工程也成功使用了大量的聚羧酸系高性能減水劑。
北京首都國際機(jī)場、中央電視臺新臺址、上海環(huán)球金融中心等重點(diǎn)工程同樣十分重視混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和施工和易性，也選擇了聚羧酸系高性能減水劑作為技術(shù)保證措施之一。
1.4聚羧酸系高性能減水劑生產(chǎn)及工程應(yīng)用中存在的問題與解決措施
國內(nèi)外大量的工程實(shí)踐都證明，推廣應(yīng)用聚羧酸系減水劑是混凝土質(zhì)量向高性能化方向發(fā)展的必然要求。通過近兩年以來工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐和較大規(guī)模的工程應(yīng)用，在證明了聚羧酸系高性能減水劑所具有綜合性能優(yōu)勢的同時，也出現(xiàn)了一些新情況、新問題?，F(xiàn)就該類產(chǎn)品在生產(chǎn)復(fù)配及施工應(yīng)用過程中已出現(xiàn)和可能出現(xiàn)的問題及解決措施總結(jié)如下。
1.4.1生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的問題
在某些方面聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)品的生產(chǎn)條件較萘系等其他減水劑更為苛刻，對此應(yīng)引起生產(chǎn)企業(yè)重視。一是要選用完好無損的搪瓷反應(yīng)釜；二是對生產(chǎn)用水有一定的技術(shù)要求；三是在原材料的選擇方面，要針對產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)性能要求，選用的原材料技術(shù)指標(biāo)應(yīng)有所不同。再者是生產(chǎn)工藝問題，一定要研究科學(xué)合理的"分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)"方法及簡便實(shí)用的合成技術(shù)工藝，還應(yīng)特別注意生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制。
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1.4.2產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性問題
?。?）、聚羧酸系高性能減水劑母液質(zhì)量穩(wěn)定性問題
① 顏色問題
由于不同企業(yè)生產(chǎn)時對原材料選擇及技術(shù)路線不同，其聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)品的顏色不盡相同，有的深，有的淺，有的偏紅，有的偏黃，這種顏色差異是正常的，不會影響產(chǎn)品性能。
?、?氣味問題
同樣地由于不同企業(yè)生產(chǎn)時對原材料選擇及技術(shù)路線不同，其聚羧酸系高性能減水劑產(chǎn)品的氣味也不盡相同，有的基本無味；有的則有較強(qiáng)烈的刺激性氣味，主要可能是聚合過程中單體聚合不完全，成品中還存在著未聚合的單體，這些單體的存在，除產(chǎn)生環(huán)保問題以外，也有可能影響混凝土的性能，所以，生產(chǎn)廠家應(yīng)采取措施，減少未聚合的單體，消除氣味。使用單位也要注意不要使用有強(qiáng)烈刺激性氣味的產(chǎn)品。
?。?）、復(fù)配后的聚羧酸系高性能減水劑質(zhì)量穩(wěn)定性問題