甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化學品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)，是公認的變態(tài)反應(yīng)源，也是潛在的強致突變物之一。研究表明，甲醛具有強烈的致癌和促癌作用。甲醛對人體健康的影響主要表現(xiàn)在嗅覺異常、刺激、過敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等方面。其濃度與危害性見表1-1?！ ?/div>
表1 甲醛對人體健康的影響
甲醛濃度（mg/m3）
人體反應(yīng)
0.06-0.07
兒童容易發(fā)生氣喘
0.1
國家標準值/會感覺有異味
0.11
世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定的安全警戒限（超標10%）
0.2
有異味，但馬上就會習慣
0.24-0.55
40％的適齡女性會月經(jīng)不規(guī)則
0.5
異味明顯
0.7以上
極易導致胎兒畸形
1-2
不舒服（眼睛、鼻子有刺激感）
1.5-4.5
適齡女性月經(jīng)異常，表現(xiàn)為痛經(jīng)和月經(jīng)減少
3以上
有強烈的刺激感
5-10
眼、鼻、喉有強烈刺激感
10-20
流淚、咳嗽，呼吸困難
50-100
5-10分鐘就導致呼吸道損傷
萘系減水劑為萘磺酸甲醛縮合物，采用工業(yè)萘經(jīng)濃硫酸磺化后，再用一定量的甲醛與萘磺酸反應(yīng)生成甲醛縮合物，最后用堿來中和，得到萘的磺化甲醛縮合物的鈉鹽和硫酸鈉的混合物，即萘系減水劑。合成分為四個反應(yīng)步驟，即磺化反應(yīng)、水解反應(yīng)、縮合反應(yīng)及中和反應(yīng)。其中縮合反應(yīng)需要用到大量的甲醛，對環(huán)境造成污染。如果生產(chǎn)時合成工藝控制不當，產(chǎn)品很容易帶有大量的游離甲醛，在運輸和使用過程中對環(huán)境造成二次污染。
為了進一步控制室內(nèi)環(huán)境污染，提高民用建筑工程的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，目前國家建設(shè)部及有關(guān)部門提出：加強對混凝土外加劑的甲醛污染控制，提出了在控制混凝土外加劑里面的氨氣污染同時，控制混凝土外加劑里面的甲醛污染，從而有效避免毛坯房室內(nèi)空氣中甲醛超標。聚羧酸減水劑合成采用水溶液自由基聚合，整個過程無甲醛及其他有害釋放物，無廢水廢氣排放，符合綠色建材的發(fā)展方向。
同時，聚羧酸減水劑的使用，有利于緩解CO2溫室效應(yīng)。2008年中國水泥產(chǎn)量13.9億噸，CO2排放量為62億噸，超過美國，位居世界第一。聚羧酸減水劑以其高減水率，可降低10～15％的水泥，可減少1～2億噸CO2排放。
（3）提高混凝土耐久性，促進混凝土高性能化發(fā)展
混凝土工程因其工程量大，耐久性不足對未來社會造成非常沉重的負擔。美國有調(diào)查表明，美國的混凝土基礎(chǔ)設(shè)施工程總價值約為6萬億美元，每年所需維修費或重建費約為3千億美元。美國50萬座公路橋梁中20萬座已有損壞，平均每年有150-200座橋梁部分或完全坍塌，壽命不足20年；美國共建有混凝土水壩3000座，平均壽命30年，其中32%的水壩年久失修。美國對二戰(zhàn)前后興建的混凝土工程，在使用30-50年后進行加固維修所投入的費用，約占建設(shè)總投資的40%-50%以上。目前，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程規(guī)模宏大，每年高達２萬億元人民幣以上，約30-50年后，這些工程也將進入維修期，所需的維修費或重建費將更為巨大。因此，提高混凝土的耐久性對于當前實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，更好地利用資源、節(jié)約能源和保護環(huán)境，都具有十分重要的意義。
眾所周知，堿是誘發(fā)混凝土堿-骨料反應(yīng)[23]的主要因素之一，是影響混凝土耐久性的重要因素。而由于堿-骨料反應(yīng)導致大壩損毀的在國內(nèi)外屢見不鮮，如巴西的Moxoto大壩和法國的Chambon大壩，前者在工程完工3年后便出現(xiàn)了堿-骨料反應(yīng)，后者在建成后50～60年發(fā)生了堿-骨料反應(yīng)?；炷林袎A主要來源于水泥、粉煤灰、減水劑等原材料。世界上對于堿含量的控制也非常重視，南非規(guī)定混凝土堿總量不得超過2.1Kg/m3，美國規(guī)定混凝土堿總量不得超過3.3Kg/m3，我國在三峽工程中規(guī)定混凝土堿總量不得超過2.5Kg/m3，吳中偉院士[24]認為對于中、低強混凝土，這個極限更低，應(yīng)為1.5～2.0kg/m3。而作為混凝土五組分之一的減水劑，堿含量特別是Na2SO4含量直接影響到混凝土的堿總量。
氯離子也是影響混凝土耐久性的一個重要因素。氯離子對鋼筋表面鈍化膜有特殊的破壞作用，當混凝土中氯含量超過標準時，鋼筋會銹蝕，而水和氧的存在是鋼筋被腐蝕的必要條件，因此，若混凝土開裂，造成水和氧的通道，則鋼筋銹蝕加速，促成混凝土裂縫進一步開展，混凝土保護層剝落，最終使構(gòu)件失去承載力。
表2 萘系減水劑勻質(zhì)性指標
檢測項目
1
2
3
4
含固量（%）
91.7
92.0
95.0
94.1
流動度（mm）
195
190
175
230
氯（C1-）含量（%）
1.8
2.0
2.38
0.45
硫酸鈉含量（%）
19.1
22.0
20.35
16.5
表3 聚羧酸減水劑勻質(zhì)性指標
檢測項目
1
2
3
4
含固量（%）
20.5
22.1
25.2
21.6
流動度（mm）
240
255
300
260
氯（C1-）含量（%）
小于0.01
小于0.01
小于0.01
小于0.01
硫酸鈉含量（%）
1.03
0.45
0.21
0.75
堿含量
1.98
0.90
0.46
1.35
表2 、表3分別給出了萘系減水劑與聚羧酸減水劑的勻質(zhì)性指標。由表1-2可知，萘系減水劑的氯離子含量普遍偏高，在0.45～1.8范圍內(nèi)；硫酸鈉含量一般為2～20％不等。從表1-3中可以看出，聚羧酸減水劑具有較低的氯離子含量，一般都小于0.01％；同時堿含量小于2％，硫酸鈉含量在小于1.5％。
目前，萘系減水劑占我國高效減水劑使用量的90%以上，由于萘系減水劑的生產(chǎn)采用濃硫酸磺化、氫氧化鈉中和等工藝，引入大量的堿金屬離子，致使堿含量和硫酸鈉含量過高。有些廠家的萘系減水劑中Na2SO4的含量高達30%，大多數(shù)在10%以上，氯離子含量一般在0.3%以上，有的產(chǎn)品更高。而聚羧酸系減水劑是通過水溶液聚合、非磺化的高性能減水劑，在生產(chǎn)中只需極少量氫氧化鈉（一般約為2％左右）來調(diào)整其pH值，此類減水劑的含堿量極少，基本不含氯離子。因此聚羧酸減水劑具有低堿低氯特點，有利于提高混凝土的耐久性，符合混凝土工業(yè)的可持續(xù)戰(zhàn)略。
（4）實現(xiàn)聚羧酸減水劑的高性能化，推動聚羧酸減水劑市場快速發(fā)展
美國預拌混凝土占所使用混凝土產(chǎn)量的84％，瑞典的比例也與此接近，為83%。緊隨其后的為日本、澳大利亞，而中國目前預拌混凝土所占比例只有20%。隨著國家對環(huán)境和能源的關(guān)注，中國預拌混凝土占混凝土總量的比例將有迅猛的提高。1999年全國總產(chǎn)量為5414萬方，2000年為7833萬方，2002年商品混凝土產(chǎn)量超過百萬立方米的城市就達到26個，這26個城市混凝土的總產(chǎn)量就達到11000萬方。2010年預計將達到40%，實際產(chǎn)量將增長一倍以上。2000～2004商品混凝土年復合增長率為38.38%， 2004～2008復合增長率為19.28%，8年復合增長率為28.48%。未來幾年行業(yè)仍處于高速增長期。行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整勢在必行，現(xiàn)場攪拌混凝土將逐步被預拌混凝土所取代。目前，大多數(shù)商品混凝土都使用萘系減水劑，因此，在商品混凝土中推廣應(yīng)用低成本聚羧酸減水劑對于促進我國減水劑更新?lián)Q代具有重要的意義。
聚羧酸減水劑的性能優(yōu)勢
聚羧酸減水劑以其優(yōu)良的分散性和分散保持性已經(jīng)成為未來減水劑的發(fā)展方向。聚羧酸減水劑在內(nèi)地已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，如高速鐵路、跨江海隧道等工程，用于改善混凝土工作性，優(yōu)化其長期使用性能，促進混凝土高性能化，具體來看，聚羧酸減水劑具有以下特點及用途：
（1）高減水率，提高混凝土流動性；
（2）不離析、不泌水，保持混凝土坍落度的性能更好，可以做到120min之內(nèi)基本無損失，用于改善混凝土施工性能，便于運輸、泵送；
（3）能配制出超高強和超耐久性混凝土，提高混凝土耐久性，實現(xiàn)混凝土百年壽命；
（4）與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好，提高摻合料用量，節(jié)約資源能源，降低環(huán)境負荷；
（5）能有效地降低混凝土早期的絕熱溫升，對大體積混凝土更為有利，降低混凝土收縮提高混凝土體積穩(wěn)定性。
由此可見，聚羧酸系高性能減水劑具備滿足21世紀混凝土超高性能化的要求。
產(chǎn)品性能比較優(yōu)勢
與傳統(tǒng)減水劑相比，聚羧酸減水劑的優(yōu)勢如下：
（1）摻量低、減水率大（摻量通常為膠結(jié)材用量的0.05%～0.5%，減水率可達35%～50%，甚至更高）；
（2）良好的工作性，保持混凝土坍落度的性能更好，可以做到120min之內(nèi)基本無損失；
（3）降低降低化學收縮、干燥收縮、開裂敏感性等，有利于提高混凝土體積穩(wěn)定性；
（4）與水泥、摻合料及其它外加劑相容性好；
（5）分子結(jié)構(gòu)上的自由度大，實現(xiàn)減水劑的高性能化的潛力更大；
（6）由于合成不采用甲醛等對環(huán)境有污染的物質(zhì)，對建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有利；
（7）為推廣使用大摻量粉煤灰、礦渣、鋼渣等工業(yè)廢料提供了技術(shù)保證。
