解(jie)決混凝土(tu)行業含泥量問(wen)題的創新技術“穩態(tai)劑(ji)”
（2021云南昆(kun)明混凝(ning)土外加劑年會(hui)演(yan)講稿）
混(hun)凝土(tu)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)的(de)應用始于(yu)20世紀(ji)(ji)50年代，從第一(yi)代木質素(su)類(lei)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)（木鈣(gai)和木鈉(na)）到(dao)(dao)到(dao)(dao)70年代萘系高性能(neng)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)出(chu)現(xian)(xian)，直至21世紀(ji)(ji)聚羧(suo)(suo)酸(suan)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)誕生，減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)經歷了(le)(le)三(san)代歷史。2005年，蘇州弗(fu)克技術(shu)股份有限(xian)公司（以下簡稱“弗(fu)克”）是中國(guo)(guo)本土(tu)最早(zao)合成生產(chan)聚羧(suo)(suo)酸(suan)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)的(de)企業之(zhi)一(yi)，之(zhi)后(hou)聚羧(suo)(suo)酸(suan)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)技術(shu)在(zai)中國(guo)(guo)如雨后(hou)春筍般迅速發(fa)展(zhan)，現(xian)(xian)在(zai)聚羧(suo)(suo)酸(suan)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)已經成為混(hun)凝土(tu)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)行業的(de)主流(liu)產(chan)品。最近(jin)幾年，聚羧(suo)(suo)酸(suan)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)(ji)(ji)在(zai)混(hun)凝土(tu)中的(de)有效性受到(dao)(dao)了(le)(le)砂(sha)石材料含泥(ni)量的(de)嚴(yan)重挑戰。2021年，弗(fu)克又(you)首次研(yan)發(fa)出(chu)了(le)(le)一(yi)種“穩(wen)態劑(ji)(ji)(ji)”的(de)創(chuang)新技術(shu)，用來解(jie)決混(hun)凝土(tu)中的(de)含泥(ni)量問題，并(bing)將混(hun)凝土(tu)和易性明顯(xian)提升了(le)(le)一(yi)個(ge)層(ceng)次。
中(zhong)國經過(guo)幾十年(nian)的(de)大規模土(tu)(tu)建(jian)的(de)蓬勃發展，砂(sha)石等天然原材料的(de)開采已(yi)經過(guo)了(le)高峰期，好品(pin)質(zhi)砂(sha)石材料變得(de)越來越匱乏，“一砂(sha)難求”的(de)現(xian)象越發嚴重。合(he)格的(de)砂(sha)石材料礦(kuang)產越來越少，天然砂(sha)成為建(jian)材行業(ye)的(de)“奢(she)侈品(pin)”，含泥含粉(fen)量高的(de)劣質(zhi)山砂(sha)和(he)機制砂(sha)有著(zhu)一統天下(xia)的(de)趨勢。用這種材料配制的(de)混(hun)凝土(tu)(tu)保坍性(xing)、和(he)易(yi)性(xing)都變得(de)相當差(cha)，無(wu)法滿(man)足(zu)基本的(de)混(hun)凝土(tu)(tu)質(zhi)量要(yao)求。僅(jin)僅(jin)通(tong)過(guo)傳統的(de)聚羧酸減水劑和(he)保坍型減水劑手(shou)段已(yi)經無(wu)法解決問題(ti)。
外(wai)加劑(ji)(ji)是(shi)混(hun)凝(ning)土在砂(sha)(sha)、石、水(shui)(shui)泥(ni)和水(shui)(shui)之后的(de)第五組(zu)份，其中減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)是(shi)混(hun)凝(ning)土的(de)核心技術。自從減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)誕生以來，它一直決定(ding)了(le)混(hun)凝(ning)土的(de)性能指標(biao)。但是(shi)這樣傳統技術，在最近被(bei)打(da)破了(le)，原因就(jiu)是(shi)砂(sha)(sha)石材(cai)料的(de)品(pin)質明顯惡化。為(wei)了(le)降低(di)含泥(ni)含粉(fen)量，可將砂(sha)(sha)進行(xing)清洗(xi)，稱為(wei)“水(shui)(shui)洗(xi)砂(sha)(sha)”。由(you)于環保要(yao)求，洗(xi)砂(sha)(sha)的(de)水(shui)(shui)必(bi)須經過(guo)回(hui)用(yong)處理(li)，水(shui)(shui)處理(li)要(yao)用(yong)絮(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)，如聚丙烯(xi)酰胺(an)、聚合氯(lv)化鋁等等。這樣雖然(ran)砂(sha)(sha)看上去是(shi)洗(xi)干凈了(le)，但殘(can)留在水(shui)(shui)洗(xi)砂(sha)(sha)中的(de)絮(xu)凝(ning)劑(ji)(ji)將使(shi)得混(hun)凝(ning)土工作性變差。由(you)于含泥(ni)量高(gao)等問題(ti)造成(cheng)減(jian)水(shui)(shui)劑(ji)(ji)失效，已經成(cheng)為(wei)混(hun)凝(ning)土行(xing)業的(de)普遍現象，混(hun)凝(ning)土技術遇(yu)到了(le)前所未有的(de)挑(tiao)戰。
混凝(ning)(ning)土(tu)(tu)是基礎(chu)(chu)建設的基體材(cai)(cai)料，混凝(ning)(ning)土(tu)(tu)質量(liang)關系到中國(guo)建設的百年(nian)(nian)大計，解決(jue)砂(sha)石(shi)材(cai)(cai)料差的問(wen)題迫(po)在眉(mei)睫。弗(fu)克(ke)(ke)于2019年(nian)(nian)開(kai)始針對混凝(ning)(ning)土(tu)(tu)含(han)泥量(liang)問(wen)題成(cheng)(cheng)立了課題組，專門研究“可以穩定高含(han)泥量(liang)混凝(ning)(ning)土(tu)(tu)工作(zuo)性狀態(tai)的外加劑(ji)”。2021年(nian)(nian)初(chu)成(cheng)(cheng)功合成(cheng)(cheng)生(sheng)產(chan)出原創(chuang)產(chan)品(pin)，取名為“穩態(tai)劑(ji)”，并為這一技術申請了發明專利(li)和企業(ye)質量(liang)標準備(bei)案。這種(zhong)新型外加劑(ji)在國(guo)外研究相(xiang)對比(bi)較冷門，因(yin)為他們的基礎(chu)(chu)建設沒有(you)中國(guo)那么(me)強(qiang)勁，砂(sha)石(shi)原材(cai)(cai)料的開(kai)采沒有(you)中國(guo)那么(me)快速而(er)廣泛(fan)，砂(sha)石(shi)材(cai)(cai)料的品(pin)質問(wen)題也相(xiang)對沒有(you)中國(guo)那么(me)嚴峻(jun)。在缺乏(fa)國(guo)際參考(kao)文獻(xian)的情況下，弗(fu)克(ke)(ke)的研究是原創(chuang)性的。
從原理上講，砂石材料(liao)中(zhong)(zhong)的(de)(de)泥、粉和絮凝(ning)劑(ji)都可以被稱為“吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)物質”，這些(xie)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)物質對減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)量特(te)別(bie)大，造成減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)在混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)(zhong)失(shi)(shi)效。為了達(da)到混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)(de)初始工作(zuo)性(xing)，減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)的(de)(de)用量必須增加，讓混(hun)凝(ning)土(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)物質足(zu)夠吸(xi)附(fu)(fu)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)，然后(hou)多(duo)出來的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)才能(neng)對水(shui)泥漿(jiang)的(de)(de)初始流(liu)動性(xing)起正常作(zuo)用。但(dan)隨著時間(jian)的(de)(de)變(bian)化，吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)物質會進一步吸(xi)附(fu)(fu)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)，使得水(shui)泥漿(jiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)水(shui)劑(ji)濃(nong)度平衡被破壞，水(shui)泥漿(jiang)流(liu)動度下降，混(hun)凝(ning)土(tu)失(shi)(shi)去工作(zuo)性(xing)，發生坍落(luo)度損(sun)失(shi)(shi)快等現象。
穩(wen)態(tai)(tai)劑(ji)(ji)(ji)技術是一種競(jing)爭(zheng)性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)平衡(heng)原理設(she)計(ji)，就(jiu)是通過(guo)合成一種對(dui)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)物(wu)質(zhi)具(ju)有更(geng)強(qiang)競(jing)爭(zheng)性(xing)的(de)選擇性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，從(cong)而有效(xiao)(xiao)降(jiang)低吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)物(wu)質(zhi)對(dui)減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，防止了(le)減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)在(zai)體系中的(de)失效(xiao)(xiao)。為了(le)防止減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)失效(xiao)(xiao)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力越(yue)強(qiang)，用(yong)(yong)穩(wen)態(tai)(tai)劑(ji)(ji)(ji)來(lai)平衡(heng)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)需求量(liang)(liang)就(jiu)越(yue)大。當(dang)加入足(zu)夠量(liang)(liang)的(de)穩(wen)態(tai)(tai)劑(ji)(ji)(ji)后，減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)就(jiu)可以(yi)不(bu)被(bei)選擇性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)，也就(jiu)不(bu)會因此失效(xiao)(xiao)。當(dang)控(kong)制了(le)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)物(wu)質(zhi)對(dui)減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)量(liang)(liang)后，只要正常的(de)減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)摻量(liang)(liang)就(jiu)能(neng)滿足(zu)混(hun)凝土的(de)工作性(xing)需求，這(zhe)個(ge)量(liang)(liang)可以(yi)是比較小的(de)。所(suo)以(yi)，使用(yong)(yong)了(le)穩(wen)態(tai)(tai)劑(ji)(ji)(ji)后，減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)的(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)就(jiu)能(neng)明(ming)顯(xian)減(jian)(jian)少(shao)。這(zhe)時(shi)如果不(bu)相應(ying)減(jian)(jian)少(shao)減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)(liang)，混(hun)凝土就(jiu)會出現減(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)(ji)的(de)過(guo)摻現象(xiang)，即坍(tan)落(luo)度過(guo)大、泌水(shui)(shui)(shui)(shui)、離析(xi)、露(lu)石、扒底等，這(zhe)些(xie)都不(bu)是優(you)質(zhi)混(hun)凝土應(ying)有的(de)和易性(xing)和均勻性(xing)表(biao)現。
穩(wen)態劑(ji)(ji)的(de)(de)特(te)點是(shi)抵抗(kang)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)物(wu)質對減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)，所以(yi)它的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)需要(yao)與(yu)減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)進行合理配伍。一(yi)(yi)般(ban)在用(yong)(yong)穩(wen)態劑(ji)(ji)的(de)(de)同時(shi)，要(yao)減(jian)(jian)(jian)(jian)少(shao)一(yi)(yi)定量(liang)(liang)的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)(liang)。因為穩(wen)態劑(ji)(ji)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)可(ke)以(yi)使(shi)原來(lai)會被(bei)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)物(wu)質吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)解放(fang)出(chu)來(lai)。吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)物(wu)質的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)越強，可(ke)吸(xi)(xi)附(fu)減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)量(liang)(liang)越多，這時(shi)穩(wen)態劑(ji)(ji)需要(yao)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)就越大，之(zhi)后減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)被(bei)釋放(fang)量(liang)(liang)也越大。減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)相對不(bu)加(jia)(jia)(jia)穩(wen)態劑(ji)(ji)時(shi)的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)會更加(jia)(jia)(jia)明顯(xian)地減(jian)(jian)(jian)(jian)少(shao)。實際應用(yong)(yong)表明，對于吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)很差的(de)(de)山砂(sha)，減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)和穩(wen)態劑(ji)(ji)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)質量(liang)(liang)比可(ke)以(yi)到(dao)1：7，穩(wen)態劑(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)(liang)遠大于減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)。穩(wen)態劑(ji)(ji)/減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)特(te)點是(shi)，一(yi)(yi)方(fang)面增(zeng)加(jia)(jia)(jia)穩(wen)態劑(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)(liang)，一(yi)(yi)方(fang)面又降低減(jian)(jian)(jian)(jian)水(shui)(shui)(shui)(shui)劑(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)(liang)，這樣它們(men)總計在混凝土(tu)中的(de)(de)用(yong)(yong)量(liang)(liang)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)不(bu)一(yi)(yi)定多，成本也提高不(bu)大。
穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)，使得原來具(ju)有大吸附量(liang)的(de)(de)(de)(de)不良砂(sha)(sha)(sha)石(shi)材(cai)料變得相對(dui)正常，砂(sha)(sha)(sha)石(shi)中的(de)(de)(de)(de)含泥含粉量(liang)將成為一種(zhong)無害的(de)(de)(de)(de)填(tian)料存(cun)在于混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)中，從(cong)而(er)解(jie)決(jue)了當前砂(sha)(sha)(sha)石(shi)材(cai)料礦產越(yue)來越(yue)稀(xi)缺、質量(liang)越(yue)來越(yue)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)問題。2021年春節(jie)以(yi)(yi)來，弗克開展了“征集最(zui)差(cha)(cha)砂(sha)(sha)(sha)活動”，在混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)攪(jiao)拌站和(he)基礎建設工程(cheng)項目上，尋(xun)找質量(liang)差(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)石(shi)材(cai)料，進行穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)試用(yong)(yong)性(xing)(xing)研究。經過幾十家攪(jiao)拌站的(de)(de)(de)(de)送樣和(he)試配，確定了穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)特點和(he)問題混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)解(jie)決(jue)方(fang)案。現(xian)場應(ying)用(yong)(yong)表明，穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)以(yi)(yi)解(jie)決(jue)絕(jue)大多數的(de)(de)(de)(de)砂(sha)(sha)(sha)石(shi)材(cai)料問題，穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)取決(jue)于材(cai)料差(cha)(cha)的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du)，材(cai)料越(yue)差(cha)(cha)，穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)用(yong)(yong)量(liang)越(yue)大，效果越(yue)明顯。穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)在混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)中的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)不僅僅是保坍(tan)，還有其(qi)他一系列作用(yong)(yong)來提高(gao)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)品質，比如穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)可(ke)以(yi)(yi)明顯提高(gao)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)和(he)易性(xing)(xing)和(he)均(jun)勻性(xing)(xing)，防止大坍(tan)落(luo)度(du)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)離析、泌(mi)水(shui)、露石(shi)和(he)扒底。對(dui)C60以(yi)(yi)上高(gao)強度(du)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)，穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)具(ju)有降低(di)粘度(du)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，有效提高(gao)了混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)泵送性(xing)(xing)。穩(wen)(wen)態(tai)劑(ji)(ji)(ji)(ji)是一種(zhong)穩(wen)(wen)定新(xin)拌高(gao)性(xing)(xing)能混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)綜(zong)合狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)新(xin)型外(wai)加(jia)劑(ji)(ji)(ji)(ji)，對(dui)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)土(tu)(tu)技術提供了一個(ge)有效的(de)(de)(de)(de)手段。
隨著砂石材料問題(ti)的(de)長期存(cun)在，穩態劑將(jiang)成為混凝(ning)(ning)土的(de)一個(ge)新(xin)型的(de)必(bi)(bi)要(yao)組份，為保證混凝(ning)(ning)土質量將(jiang)起著必(bi)(bi)不(bu)可少的(de)重要(yao)作用。