生物法在混凝土减水剂中应用

颜义¹，方世昌¹，邓妮¹

（1.贵州石博士科技有限公司，贵州 贵阳550001）

 

摘要：简要综述了国内外生物法在混凝土减水剂应用，主要分为生物法在聚醚大单体中的应用、生物法在减水剂中的应用、生物法在减水剂复配中的应用，期通过分享能给生物法在减水剂中的应用带来更多启发和推广。

关键词：混凝土减水剂；生物法

前言

石油资源是一种紧缺难再生资源，大量的开发和利用也会造成大气和其他类型环境污染与生态破坏。加之当前由美国发起贸易战更是对国际市场油价以及我国石油进口带来巨大影响，伴随国家对人民基建福祉和拉动内需的加大投入，混凝土减水剂行业发展潜力巨大。

不过同时中兴事件也告诫一个企业自主创新及知识产权的重要性，所以对于混凝土减水剂行业来说加快产业升级转型、发展绿色清洁新能源、控制企业成产成本、增强企业核心竞争力尤为重要。市场上主流的混凝土减水剂聚羧酸减水剂主要采取将聚醚大单体和丙烯酸及其他辅料进行共聚得到半成品的合成方式，再经过减水剂复配（主要是缓凝时间调整）而得到成品直接作用于混凝土中。

1.生物法在聚醚大单体中的应用-生物法制EO

聚醚大单体是聚羧酸减水剂上游主要的原材料，目前市场上应用的大单体TPEG和HPEG以及新开发的EPEG和VPEG都是以不同的起始剂与EO（环氧乙烷）进行开环聚合而来，主要物质EO传统的方式主要通过石脑油制乙烯然后乙烯氧化制备，还有一种就是MTO法，主要是通过煤制甲醇经氧化乙烯再氧化的过程，而生物法制EO主要先由生物质（主要用可再生的玉米乙醇、秸秆乙醇或木薯乙醇等为原料）先制乙醇后制乙烯再氧化的过程，国内的工艺产品主要有SD和SHELL两种，其特点是产品绿色环保、能耗低、零排放，其缺点是由于国家对国内对粮食市场的稳定控制，乙醇价格总体较高，导致生产企业生产的聚醚大单体成本不低，需要在EO价格高走的时候才能良好的生存^[1]。

2. 生物法在混凝土减水剂中的应用

生物法在混凝土减水剂中的应用起初体现在1935年美国Acripturet等^[2]就研制成功了以木质素磺酸盐为主要成分的混凝土减水剂，经过长时间的发展，生物法在混凝土减水剂中的已经有了较多应用。

2.1淀粉基减水剂

淀粉基减水剂产品起早由Kolainan等在1970年提出，程发等、Zhang D F等、王田堂等、马健岩等、吕生华等、吴家瑶等、张艳飞等以不同成分的淀粉材料通过分子链降解、氧化、酯化、醚化、接枝改性以及复合变性等方式进行改性得到混凝土减水剂^[3]。

2.2其他基减水剂

王立久等、Maimaiti等、Rouzi等、Huang等、Mishra等对纤维素以及废弃物进行改性处理，得到有一定减水率和缓凝效果的减水剂。除了纤维素、淀粉及其降解衍生物改性作减水剂外、壳聚糖、树叶等原料也开发出了混凝土减水剂^[4]。

2.3聚羧酸减水剂

汪海林^[5]用马来酸酐和葡萄糖内酯合成葡萄糖内酯马来酸酯，王文平等^[6-8]用蔗糖酯、山梨醇、柠檬酸等改性聚羧酸减水剂，付新建等^[9]用羟丙基纤维素改性聚羧酸减水剂、陈妍等^[10]研制新型蔗糖基聚羧酸高性能减水剂，主要是将天然存在的可再生资源通过酯化等形式接枝到梳妆的聚羧酸减水剂上，天然生物身边都是宝来源丰富价格低廉，一方面降低了成本，另一方面性能往往比纯的生物减水剂好的多。

3生物法在减水剂复配中应用

减水剂的复配主要为了增强母料对原材料的适应性、适应客户对母料的需求以及调整缓凝时间等，其中主要以缓凝时间调整尤为重要。

葡萄糖酸钠以其出众的的缓凝效果、较好的溶解性能以及较低的价格已成为市场上主流的缓凝剂，而葡萄糖酸钠以生物发酵法尤为著名，该方法具有发酵速度快、发酵过程易于控制、产品易提取等特点，但同时也有一定缺陷，如产品色泽不易控制、无菌化要求程度高等^[11]。

每年每地都有大量的果汁废液处理，陈涛等^[12]利用过期果汁废液作缓凝剂作用于混凝土中，其在混凝土缓凝效果、状态以及外观等方面表现优异，废弃物循环利用既环保又廉价，混合果汁缓凝效果更好。

3结语

目前混凝土减水剂中多数生物法依然停留在实验室，其主要是因为生产工艺复杂，成本过高等特点，而且天然高分子基原材料往往结构比较复杂且多变，生产稳定性控制也是一个问题，到了高温的时候的还要注意防腐工作。所以如何简化工艺、降低成本、提升性能、稳定生产、防腐等等问题需要有更多的科研从业人员继续努力开发和探索。 

参考文献

 

[1]. 投资33亿元绿色化工项目落户吉林经开区[J].经济视角,2010(06):7.

[2]. Scripture E W,Heights J S,Drawing O N.Indurating composition for concerte:US,2081642[P].1937-05-25.

[3]. 郑昌海,石海信,王爱荣,梁冠秋.淀粉基减水剂研究现状及其改性方法研究进展[J].化工技术与开发,2017,46(08):27-31.

[4]. 何辉,陈志健,吴家瑶,周新文,朱亮.天然高分子基混凝土减水剂研究进展[J].高分子材料科学与工程,2016,32(11):178-183.

[5]. 汪海林. 葡萄糖酸内酯改性聚羧酸减水剂的常温合成[A]. .中国化学外加剂及矿物外加剂研究与应用新进展2016年科隆杯优秀论文汇编[C].:,2016:4.

[6]. 王文平,朱国军,沈强,査文兵,赵鹤翔.蔗糖酯改性聚羧酸减水剂的合成[J].新型建筑材料,2010,37(08):24-26.

[7]. 王文平,汪慧,江腾飞,宋跃峰.山梨醇改性聚羧酸减水剂的合成[J].新型建筑材料,2014,41(08):56-59.

[8]. 王文平,吕晓勇,丁伟良,唐家元,汪慧.柠檬酸改性聚羧酸减水剂的合成[J].新型建筑材料,2012,39(07):9-12.

[9]. 付新建,张战营,朱孔赞,赵洪义,朱化雨.羟丙基纤维素改性聚羧酸减水剂的合成及性能研究[J].混凝土,2014(11):111-114.

[10]. 陈妍,刘瑾.新型蔗糖基聚羧酸减水剂的合成与性能[J].安徽建筑大学学报,2014,22(04):77-81.

[11]. 梁洁,王冲,刘红梅,杨文玲.葡萄糖酸钠的制备方法[J].河北化工,2007(01):12-14.

[12]. 陈涛,陈健,王亚妹,杜维上,李飞.过期果汁在聚羧酸外加剂中的再利用研究[J].混凝土,2012(11):75-76+83.

 

[作者简介]颜义（1988-），男，研发工程师，主要从事混凝土外加剂研发及应用工作。 [联系方式]15285117114 [联系地址]贵州省贵阳市观山湖区二铺至朱昌公路600米处