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利用混凝土外加劑減碳“很劃算”——訪東南大學首席教授、蘇博特高性能土木工程材料國家重點實驗室首席科學家冉千平
時間:2022-10-12    來源:中國建材報    分享:
冉千平表示,混凝土外加劑是制備現(xiàn)代高性能高耐久混凝土必不可少的第五組分,在混凝土制備工程中加入“微量”化學外加劑,可顯著調(diào)節(jié)混凝土性能??梢哉f,利用混凝土外加劑來減碳是最劃算、最簡便的方式之一。




國家重點實驗室

蘇蘇博特新材料股份有限公司/供圖



多年前記者第一次見到東南大學首席教授、江蘇蘇博特高性能土木工程材料國家重點實驗室首席科學家冉千平時,就從他的言談舉止間感受到他對外加劑行業(yè)的熱愛。他可以把見到的所有液體都形容成外加劑。


冉千平是我國高性能混凝土外加劑行業(yè)的領軍人物,自2000年正式踏上混凝土外加劑的研究之路以來,一直走在科研路上。近日在接受記者采訪時,冉千平表示,混凝土外加劑是制備現(xiàn)代高性能高耐久混凝土必不可少的第五組分,在混凝土制備工程中加入“微量”化學外加劑,可顯著調(diào)節(jié)混凝土性能。可以說,利用混凝土外加劑來減碳是最劃算、最簡便的方式之一。


不容忽視的減碳力量




經(jīng)過20多年的發(fā)展,我國混凝土外加劑品種越來越齊全,產(chǎn)業(yè)鏈也更加完整。混凝土外加劑生產(chǎn)企業(yè)越來越重視生產(chǎn)規(guī)?;妥詣踊?,部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了全面自動化,并逐步向生產(chǎn)數(shù)字化、智能化升級。


“如今,現(xiàn)代新型工程結構對混凝土流動性、早強、高強、速凝、緩凝、低溫升、抗凍融、抗?jié)B透等各種超高性能要求,均可以通過應用混凝土外加劑得以滿足,很多人已經(jīng)了解了混凝土外加劑的重要性,但很少有人了解它的減碳力量?!比角礁嬖V記者,以聚羧酸高性能減水劑為例,它可以在滿足混凝土拌合物施工性能和硬化性能的同時,大幅減少水泥的用量。通常生產(chǎn)1m3大流態(tài)抗壓強度為30~35MPa的混凝土,需要使用360kg以上的水泥和220kg以上的拌合用水,當采用聚羧酸高性能減水劑,折固摻量僅500g左右,水泥用量可降至240kg以下,拌合用水也只需要160kg不到,節(jié)約了約1/3的水泥用量。2021年全國商品混凝土生產(chǎn)總量達32.93億m3,按照聚羧酸減水劑在混凝土生產(chǎn)過程中可節(jié)約的水泥用量估算,去年全年可減少碳排放相當于3個江蘇省面積大小的樹林一年的吸收量。


“除此之外,使用外加劑提升混凝土力學強度,減少建筑物中梁、柱等結構用混凝土質量,早強型外加劑的應用可大幅減少混凝土預制構件的養(yǎng)護能耗,甚至實現(xiàn)免蒸汽養(yǎng)護,抗裂劑可降低混凝土收縮與開裂風險,可做到無一條結構性裂縫出現(xiàn),阻銹劑可降低鋼筋混凝土結構中鋼筋銹蝕風險,引氣劑可以提升混凝土抗凍融能力,防水劑可提高混凝土抗水滲透能力,多種外加劑協(xié)同作用可大幅提升混凝土的使用壽命,這些都是外加劑為建筑行業(yè)減碳作出的大貢獻。”冉千平如數(shù)家珍地說。


正視一個個挑戰(zhàn)




“盡管我國混凝土外加劑行業(yè)取得了長足的發(fā)展,但仍存在外加劑產(chǎn)能過剩、市場集中度低,市場監(jiān)管力度不足等問題;混凝土外加劑生產(chǎn)企業(yè)在企業(yè)合規(guī)性、安全生產(chǎn)保障和節(jié)能環(huán)保水平方面還有待于進一步提高。”



混凝土外加劑生產(chǎn)線
江蘇蘇博特新材料股份有限公司/供圖


面對現(xiàn)狀,冉千平指出,混凝土外加劑是多種化工原料通過化學反應合成或者復配生產(chǎn)出來的,均不同程度上涉及化學品甚至大量危險化學品的使用,且生產(chǎn)過程還需要使用到壓力容器,涉及高危工藝等。而且當前由于外加劑行業(yè)整體素質不高,行業(yè)中部分生產(chǎn)企業(yè)以追求生產(chǎn)利潤最大化為目標,對生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)范性、安全生產(chǎn)和環(huán)境保護管理工作沒有足夠重視,以致造成事故,給企業(yè)和社會造成嚴重的損失。


另外,混凝土外加劑作為高性能混凝土的重要組成部分,其質量的穩(wěn)定對混凝土的施工質量、強度和耐久性有直接的影響。目前,混凝土外加劑企業(yè)的生產(chǎn)管理能力和質量控制水平差距非常大,大型企業(yè)對生產(chǎn)線進行針對性設計,花巨資投入提高生產(chǎn)線的自動化水平,以提高生產(chǎn)線的本質安全度和參數(shù)控制準確性,從而保證產(chǎn)品品質;而部分小型企業(yè)由于技術、資金、管理等方面的不足,對產(chǎn)品質量保障不充分,可能造成工程質量問題,甚至工程事故。


“當前我國混凝土外加劑水平已經(jīng)很高,品種非常齊全,有工程需求的產(chǎn)品基本都可以滿足。在我看來,開發(fā)新型外加劑提升混凝土韌性是目前極具挑戰(zhàn)性的研究工作。此外,從工程角度追求耐久性是無止境的,國家應從工程全壽命周期來選擇和使用優(yōu)質外加劑,而不是最低價中標?!比角秸f。


技術提升要重視人才培養(yǎng)




冉千平是國家杰出青年科學基金獲得者、國家萬人計劃科技創(chuàng)新領軍人才、享受國務院特殊津貼專家。2000年進入繆昌文院士團隊以來,為我國混凝土外加劑實現(xiàn)國產(chǎn)化以及技術突破作出了突出貢獻。在冉千平眼里,重視人才培養(yǎng)正是蘇博特技術提升的制勝法寶。


“2000年我來單位時只有幾個技術人員,如今專職科研人員有210余人,其中中國工程院院士2人,國家杰出青年基金獲得者2人,國家‘萬人計劃’入選者5人,其他省部級以上人才20余人?!比角街赋?,外加劑是化學、化工、材料、建筑多學科交叉的行業(yè),為了使公司始終走在技術研發(fā)的最前沿,公司幾乎有一半人在從事工程、材料方面的研究,了解工程應用端的專家也比較多。也正是因為如此,蘇博特近年來在技術方面不斷取得突破。


國家重點實驗室一角

江蘇蘇博特新材料股份有限公司/供圖


“江蘇蘇博特高性能土木工程材料國家重點實驗室研究成果已獲國家科技進步二等獎6項,國家技術發(fā)明二等獎2項,省、部級科技進步獎30余項,擁有授權專利700余件,其中國際專利24件,中國發(fā)明專利620余件,發(fā)表論文800余篇,出版論著5部,主編或參編各類標準70余項。這些成果應用于水利水電、核電、高鐵、橋梁、港口、市政、工民建等工程,解決了許多技術難題,這一切成績的取得都離不開公司對人才的培養(yǎng)?!比角秸f。


未來仍有很多事情要做




現(xiàn)代混凝土流動性調(diào)控與超早強關鍵技術、混凝土收縮與裂縫控制關鍵技術、超高性能混凝土成套制備技術、新型自密實混凝土設計與制備技術及應用、嚴酷環(huán)境中混凝土結構耐久性技術都是江蘇蘇博特高性能土木工程材料國家重點實驗室的研究方向。此外,蘇博特還在關注如混凝土增韌技術、防護修復材料、智能感知材料、先進涂層材料的研發(fā)。


“未來,可能加入某種外加劑就可以感知混凝土裂縫或滲水,加強對災害的預警;涂上涂層就可以讓混凝土表面超疏水,從而大大提高混凝土耐久性。研發(fā)的路很長,未來還有很多事情要做?!闭劦轿磥砣角秸f。


眾所周知,在國家建設量持續(xù)增長和混凝土外加劑行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展的時期,制定行業(yè)發(fā)展標準,對企業(yè)在合規(guī)性認證、節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、安全生產(chǎn)和產(chǎn)品品質保證等方面進行引導和管理是十分有指導意義的。對此,他建議:一是對年產(chǎn)量低于5萬噸的新建混凝土外加劑企業(yè)項目的資質審批嚴加控制,避免重復建設,合理分配產(chǎn)能。二是凡使用危險化學品的混凝土外加劑,必須進入專屬化學工業(yè)園區(qū)進行生產(chǎn),嚴格按照化工項目建設流程對生產(chǎn)線進行設計和建設、安全環(huán)保評價及安環(huán)設施設備的規(guī)范投用、投入生產(chǎn)后安環(huán)管理制度及執(zhí)行情況進行嚴加管控,提高企業(yè)的合規(guī)性。三是完善建立綠色建材產(chǎn)品評價認證體系,對企業(yè)質保體系運行和產(chǎn)品品質進行認證,對未通過評定的企業(yè)進行資質限定,在工程投標時進行選擇性排除。


除此之外,冉千平還認為,要從重大工程開始,從全生命周期重視工程質量,并建立綠色建材產(chǎn)品資質評定制度,對企業(yè)合規(guī)性、生產(chǎn)能力、安全環(huán)保管理、產(chǎn)品品質穩(wěn)定性及質保措施有效性進行認證,保證合規(guī)高水平企業(yè)的利益,提供明確的產(chǎn)品結構發(fā)展指導,促進混凝土外加劑行業(yè)更好更快發(fā)展。





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