混凝土外加剂护航国家重点工程探析
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说起混凝土行业的“幕后英雄”，不得不提到混凝土外加剂。它是混凝土中最重要的原材料之一，不仅可以改善混凝土工作性、物理力学性能与耐久性，确保混凝土的安全性与长期服役性能，还是一种绿色环保低碳产品。自20世纪30年代诞生以来，它经历了从使用木质素、萘系等直至如今的聚羧酸高效减水剂的发展过程。可以说，混凝土行业对建筑施工领域的支撑，离不开外加剂的更新迭代。近年来，我国对混凝土外加剂的研究越来越深入，不断扩大其应用领域，并向着绿色、环保、低碳的方向发展。无论是改善混凝土拌合物流变性能的外加剂、可调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂、改善混凝土抗侵蚀作用的外加剂、强化混凝土物理力学性能的外加剂，还是使混凝土具有特殊性能的外加剂，在改善混凝土的耐久性能、工作性能的同时，对减少混凝土和水泥用量、大规模无害化处置固体废弃物和工业尾矿等都发挥了重要作用，是水泥与混凝土行业实现“双碳”目标的助推器。
一、解决工程技术难题
我国是全世界混凝土生产和消费量最大的国家，作为混凝土的重要材料，目前我国混凝土外加剂的研究与生产技术处于世界的前列，其产量约占全球的60%。近年来，随着我国建筑业的发展，国家重点工程不断出现。在这个过程中，混凝土外加剂的作用越来越综合化、多样化。港珠澳大桥横越珠江口伶仃洋海域，是我国继三峡工程、青藏铁路、京沪高铁后又一项超级工程，是桥—岛—隧一体化集群工程，规模大、标准高、技术复杂。在整个大桥项目中岛隧工程是控制性节点部分，连接大桥东、西人工岛的沉管隧道是我国首条在外海建设的超大型海底隧道，设计使用寿命为120年。在建造过程中，江苏苏博特新材料股份有限公司作为沉管隧道混凝土减水剂的唯一供应商，针对减水剂与大掺量矿物掺和料之间的适应性问题，通过减水剂分子结构设计，提升减水剂在非水泥粉体颗粒表面吸附能力、优化吸附进程、调控平稳保坍、降低浆体粘度、增强混凝土拌合物稳定性。苏博特产品应用领域广泛，在田湾核电站、阳江核电站、溪洛渡水电站、向家坝水电站、兰新高铁、南水北调工程、青岛胶州湾隧道等一大批国家和地方重点工程也成功应用。除此之外，身为混凝土外加剂行业的龙头企业、行业领先的新型土木工程材料供应商，近年来公司在混凝土外加剂的研发、生产和销售，在防水与修复材料、交通工程材料等功能性产品的研发和推广方面都取得了新突破。垒知·科之杰新材料集团有限公司为垒知集团旗下核心子集团，是混凝土外加剂产品生产与应用技术方案一体化的提供商。公司拥有聚羧酸合成、萘系合成、脂肪族合成、氨基合成、速凝剂等多种外加剂生产线，可提供100余种混凝土添加剂及相关产品。近年来，科之杰还不断推动科技进步，致力于行业共享工厂、智慧工厂等新型模式建设，为行业创新和持续发展建立标杆。在重点工程建设方面，科之杰自主研发的Point—聚羧酸系高性能减水剂创下了多个“之最”。其中，在中国国际丝路中心大厦建设过程中，曾创下国内混凝土最快浇筑速度，36小时浇筑3.18万立方米，有效解决了筏板浇筑的方量大、强度等级高、厚度大、浇筑时间短等技术难题。在建设恒丰贵阳中心过程中，创下混凝土最高强度等级C130的纪录。建设舟山跨海大桥时，面对混凝土的粘性大，水泥、砂石等原材料波动的情况下，减水剂的敏感度高；箱梁表观、强度、凝结时间的控制严格；降低C55箱梁一次连续浇筑700多立方米混凝土的水化热；防止C45墩身裂缝的产生等一系列问题，科之杰再次助力，圆满完成国内最长、最重的整孔预制箱梁的制作。
二、护航项目顺利完工
创新是推动企业发展的源动力，在混凝土外加剂行业企业十分注重自主创新的技术研发、技术更新与升级换代。广东红墙新材料股份有限公司是我国第一家以混凝土外加剂为单一主营业务的民营上市公司。公司的技术引路人为我国混凝土学科奠基人吴中伟院士。26年来，广东红墙专注于混凝土外加剂的研发、生产和销售，目前企业已成为国家高新技术企业，在我国混凝土外加剂行业里实力不容小觑。北京大兴国际机场的建设难度惊叹了全世界。在混凝土施工过程中，广东红墙根据当时的特殊情况，开发了抗敏感型外加剂产品，对多种特殊混凝土进行技术支持。如针对不便振捣成型的工程部位，提供了免振自密实混凝土技术服务，使施工易操作，加快混凝土的流动性，既节省了人工又加快了施工进度；他们还针对北方寒冷地区冷热交替的情况提供了抗冻融混凝土技术服务等。江苏奥莱特新材料股份有限公司是一家专业从事混凝土外加剂研究、开发和产业化的高新技术企业，曾获得“江苏省优秀企业”等称号。公司参与过许多国内外重点工程的建设，是我国高铁外加剂持续领跑品牌。公司生产的聚羧酸减水剂和无碱液体速凝剂、管桩专用聚羧酸减水剂已达到国际领先水平。其中，ART-JR聚羧酸缓凝型减水剂是奥莱特自主研制开发、拥有知识产权的具有碱反应活性的羧酸类接枝共聚物混凝土外加剂，具有超强保坍功能。产品对混凝土配制材料适应性强，掺量低。特别适用于需要长时间流动性保持，高温保坍，中低坍落度保持，预制、泵送等混凝土工程。中建西部建设新材料科技有限公司作为中建西部建设股份有限公司搭建的化学建材领域发展平台，现已成为集科技研发、产业转化、生产制造、技术服务、运营销售于一体的化学建材专业化高科技公司。中建新材依托两大国家级科技创新平台及五个省部级科技创新平台，研发出应用于预拌混凝土、预制构件、基础设施等一系列高性能外加剂产品，以及建筑涂料、防腐涂料系列等核心产品。中建新材借助中建集团在国内建筑行业的龙头地位，依托中建西部建设参与了全国各大城市数百个重点工程、代表性工程和特殊工程的产品应用。中建新材生产的高性能外加剂成功应用于天津117工程，并创下一次泵送621米的吉尼斯世界纪录；采用中建新材高性能外加剂的LC40高强轻骨料混凝土，在武汉中心工程中创造一次泵送402米的世界记录。成都蜀峰中心绿地468项目作为中国西部第一高楼，巨型柱腔体、核心筒内有大量的竖向钢筋、肋板，钢筋密布，无法采用振捣设备进行振捣，因此需采用C70、C60自密实混凝土进行浇筑，并且泵送管线长、楼层高泵压大，混凝土到达布料机后需要从10米左右的串筒溜下，对混凝土的粘聚性、和易性要求高。混凝土除了满足施工时间内流动性和流动保持能力外，混凝土的粘度和匀质性也必须维持在一个最佳状态。中建新材根据项目结构的特殊要求，组织攻关小组，从保坍减水母液、复合型高强降粘母液、缓凝剂三个方面改善混凝土性能，达到降低单方用水量、提升混凝土出泵工作性及推迟水化峰值、降低开裂风险的目的。从公司现有产品中选取四种母液搭配增稠、引气、消泡剂等小料，复配成绿地468超高层泵送专用外加剂，在绿地468超高层泵送过程中效果良好，实现了过程零堵管的优异成绩，得到商混站及项目方的高度认可。类似的项目还有很多。为了让更多的人了解混凝土外加剂这个“幕后英雄”，进一步展示混凝土外加剂企业创新技术和产品，今年12月2日至4日中国混凝土与水泥制品协会举办的“2021中国混凝土展”还特别设立了“混凝土外加剂专区”，展示企业参与重大工程的案例，推荐技术与产品，与上下游企业、施工建设单位等相互交流信息，为推动我国混凝土行业的发展牵线搭桥。混凝土外加剂日益广泛的应用促进了混凝土技术的提升，技术的发展又将推动混凝土外加剂市场的开拓。两者相辅相成、相互依存。混凝土外加剂领域的不断创新将继续护航国家重点工程，作出更大贡献。
作者:吴跃 单位:中国建材报
