聚羧酸減水劑與摻合料具有良好的匹配性,促進(jìn)了工業(yè)副產(chǎn)品的應(yīng)用,另一方面以其高減水率,可以節(jié)約大量的水泥,這就意味著一個工程可以節(jié)約成千上萬噸的水泥,緩解目前資源和能源緊缺的問題,同時減少熟料燒成帶來的環(huán)境污染方面有著重要的作用,符合綠色建材的發(fā)展方向。
甲醛為較高毒性的物質(zhì),在我國有毒化學(xué)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)10%)
0.2
有異味,但馬上就會習(xí)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(dǎo)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(dǎo)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(dāng),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(jìn)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(biāo)。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(jìn)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(fù)擔(dān)。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(jìn)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(dá)2萬億元人民幣以上,約30-50年后,這些工程也將進(jìn)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(dāng)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(hù)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(dǎo)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(rèn)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(dāng)混凝土中氯含量超過標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)一步開展,混凝土保護(hù)層剝落,最終使構(gòu)件失去承載力。