論我國(guó)混凝土膨脹劑生產(chǎn)的發(fā)展方向
關(guān)鍵詞:膨脹劑; 補(bǔ)償收縮混凝土; 膨脹劑質(zhì)量控制; 膨脹劑生產(chǎn)
1、前言
混凝土膨脹劑是從膨脹水泥發(fā)展而來(lái)的,中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院從60 年代起研制成功了硅酸鹽膨脹水泥、鋁酸鹽膨脹水泥和明礬石膨脹水泥等,并在此基礎(chǔ)上于80年代中期研制成功了UEA 等多種膨脹劑。通過(guò)科研、設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)部門(mén)的大力推動(dòng),我國(guó)補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用得到蓬勃發(fā)展,膨脹劑的年銷(xiāo)量已經(jīng)達(dá)到35~40萬(wàn)噸,居世界之首。
來(lái)自各方面的反映,膨脹劑在各種抗裂防滲工程和特種工程的應(yīng)用總體效果是良好的,但也必須看到,有些工程使用膨脹劑后并未取得明顯效果,甚至出現(xiàn)負(fù)面作用。雖然造成混凝土結(jié)構(gòu)裂滲的原因很復(fù)雜,但膨脹劑質(zhì)量水平不高、質(zhì)量波動(dòng)大是其中主要原因之一。因此,要保證補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用效果,首先要選擇合理的生產(chǎn)技術(shù)工藝和原材料,確保膨脹劑質(zhì)量穩(wěn)定可靠;其次,要加大補(bǔ)償收縮混凝土應(yīng)用技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)力度,制訂完善的膨脹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范;第三,必須整頓膨脹劑市場(chǎng),清除假冒偽劣產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品。只有這樣才能保證膨脹劑行業(yè)獲得持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。
2、膨脹劑生產(chǎn)狀況
從80 年代初起,我國(guó)膨脹劑生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)歷了從高堿到低堿、高摻到低摻的發(fā)展過(guò)程。明礬石膨脹劑的堿(R2O)含量為1.5%~2.5%,摻量為15%~20%,屬于高堿高摻的第一代膨脹劑產(chǎn)品。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院在80 年代中期先后研制成功UEA 等多種膨脹劑,堿含量降至1.0%以下,摻量降至10%~12%。1998 年《混凝土膨脹劑》JC476-1998 建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定膨脹劑的堿含量≤0.75%,膨脹劑摻量≤12%,生產(chǎn)企業(yè)按標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)工藝配方改進(jìn)后生產(chǎn)的低堿膨脹劑屬第二代混凝土膨脹劑。
日本膨脹劑熟料的主要礦物組成為無(wú)水硫鋁酸鈣、游離氧化鈣等,粉磨至比表面積為250~280m2/kg.由于該產(chǎn)品生產(chǎn)工藝技術(shù)復(fù)雜,煅燒難度較大,加之由膨脹熟料直接粉磨制成,因此生產(chǎn)成本偏高,價(jià)格高國(guó)內(nèi)用戶(hù)難于接受。
表 1 國(guó)內(nèi)外膨脹劑質(zhì)量對(duì)比
3. 膨脹劑生產(chǎn)的發(fā)展方向
當(dāng)膨脹劑中雜質(zhì)較多且摻量較大時(shí),必然會(huì)使混凝土的早期強(qiáng)度降低,坍落度損失加快。另外,由于膨脹劑市場(chǎng)較混亂,部分無(wú)任何檢測(cè)設(shè)備和質(zhì)量控制手段的小廠也生產(chǎn)膨脹劑,假冒偽劣產(chǎn)品仍然充斥市場(chǎng),在一定程度上影響了膨脹劑的聲譽(yù)。
在膨脹劑的開(kāi)發(fā)應(yīng)用早期,考慮生產(chǎn)成本等問(wèn)題,采用工業(yè)廢渣生產(chǎn)膨脹劑具有一定的合理性,但不應(yīng)提倡。隨著混凝土膨脹劑銷(xiāo)量的急劇增多,出現(xiàn)裂滲的工程事故也增多,雖然有材料、施工、環(huán)境等多方面的原因,但是作為混凝土膨脹劑生產(chǎn)企業(yè),首先必須保證產(chǎn)品質(zhì)量,不斷提高膨脹劑的科技含量和質(zhì)量管理水平。
根據(jù)中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院研究的成果,欲提高膨脹劑的質(zhì)量,必須采用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的含鋁膨脹熟料。早在70 年中期中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院就研制出來(lái)類(lèi)似日本的硫鋁酸鈣膨脹劑(CSA),1986年, 研制成功以CSA熟料為主的第一代UEA-I,與此同時(shí),研制成功以高鋁水泥熟料為主的鋁酸鈣膨脹劑(AEA),以石灰系熟料為主的復(fù)合膨脹劑(CEA)。近年來(lái),有的廠生產(chǎn)CSA 膨脹劑,有的廠生產(chǎn)以硫鋁酸鹽熟料和高鋁水泥熟料雙摻的膨脹劑(FEA),有的廠生產(chǎn)硫硫酸鹽熟料和石灰雙摻的膨脹劑。中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院北京中巖特種工程材料公司于2000 年生產(chǎn)以改性鋁酸鈣膨脹熟料與石膏磨制的第四代UEA-ZY膨脹劑,摻量為6%~8%,堿含量小于0.3%,適應(yīng)了北京建筑市場(chǎng)之需要。我們正在研制前所未有的“鋁酸鈣—硫鋁酸鈣水泥熟料(ASC)”( 專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?2103898.6), 專(zhuān)用于制造高性能膨脹劑。日本CSA 膨脹劑和石灰系膨脹劑是用100%膨脹熟料磨制而成,故其膨脹率高,膨脹速度快,但對(duì)混凝土強(qiáng)度影響大。我國(guó)膨脹劑則以膨脹熟料與硬石膏磨制而成,膨脹速率適中,對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不大。各有優(yōu)缺點(diǎn)。日本膨脹劑約500美元/ 噸,比我國(guó)膨脹劑貴4~6倍。
研究表明,采用適當(dāng)化學(xué)成分的生料,在回轉(zhuǎn)窯煅燒而成的含鋁膨脹熟料與硬石膏磨制而成的膨脹劑,其礦物組成可控制,化學(xué)成分穩(wěn)定,其限制膨脹率和強(qiáng)度可調(diào)整。我們認(rèn)為,這應(yīng)是我國(guó)混凝土膨脹劑生產(chǎn)的發(fā)展方向。這樣,我們才能生產(chǎn)出真正的低摻量的高性能的膨脹劑,才能保證補(bǔ)償收縮混凝土的應(yīng)用效果更好、更廣泛。隨著市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng),采用天然原料和工業(yè)廢渣生產(chǎn)的膨脹劑將會(huì)逐漸被淘汰。
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