田培：我所經(jīng)歷的混凝土外加劑研發(fā)歷程

  中國建材聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)自1986年10月22～23日在江蘇常州召開成立大會(huì)以來，至今已經(jīng)有30年了。這30年間，中國的混凝土外加劑行業(yè)經(jīng)歷了成長、發(fā)展和壯大。目前，我國外加劑產(chǎn)量已達(dá)世界之最，且品種齊全，應(yīng)用廣泛，我們可以自豪地說：中國是當(dāng)今世界外加劑研究、生產(chǎn)和應(yīng)用的大國，列世界各國之首。而中國建材聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)，在推動(dòng)混凝土外加劑生產(chǎn)發(fā)展過程中發(fā)揮了巨大的作用！

  我本人是上世紀(jì)70年代初就開始從事混凝土外加劑的研究，并在外加劑協(xié)會(huì)籌備成立時(shí)做了一些工作，協(xié)會(huì)成立后，又長期負(fù)責(zé)協(xié)會(huì)的相關(guān)工作，對我國混凝土外加劑的研發(fā)及協(xié)會(huì)工作許多都是親身經(jīng)歷或親眼目睹的。值協(xié)會(huì)成立30年之際，協(xié)會(huì)秘書處約我寫篇文章，談協(xié)會(huì)所經(jīng)歷的30年。由于這30年所經(jīng)歷事情實(shí)在太多，在這里我只想寫一些自己在工作中感受較深而難忘的事，以此慶賀外加劑協(xié)會(huì)輝煌的30年歷程。

  回憶往事，歷歷在目。我于1962年到建材研究院參加工作，當(dāng)時(shí)主要是從事水泥新品種的研究?！拔幕蟾锩焙笃谖冶幌路诺健拔迤摺备尚＃?971年初回院，重拾研究工作。記得有一天下午，室主任拿著一個(gè)樣品走進(jìn)我們的辦公室，很認(rèn)真地對項(xiàng)目組同事說：“這是一個(gè)設(shè)計(jì)單位送來的樣品，加入混凝土中可以提高混凝土的密實(shí)性，防止尿素造粒塔混凝土被腐蝕，提高其使用壽命?！鄙鲜兰o(jì)70年代初，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，我國引進(jìn)大量化肥廠，為了解決尿素造粒塔的使用壽命問題，急需這種密實(shí)劑。由于我們剛從科技信息隔絕的干?；貋?，大家拿著樣品反復(fù)觀看，還是不知是什么東西。為了搞清楚這是什么，項(xiàng)目組由此踏入外加劑的研究之路，對此進(jìn)行探索研究。由此時(shí)起，我就成了外加劑探索研究的一員。要解決眼前的問題，道路只有一條，盡快了解當(dāng)前的國內(nèi)外情況。通過邊研究邊與建材院技術(shù)情報(bào)所合作，并與當(dāng)時(shí)來華訪問的日本專家近藤連一進(jìn)行座談，較快地掌握了國外的情況，編譯了“國外高強(qiáng)混凝土減水劑”一書，并于1975年5月出版發(fā)行?，F(xiàn)在重新翻閱該書，感覺內(nèi)容還是相當(dāng)豐富。該書介紹了美國的外加劑品種和混凝土減水劑—普蜀里，日本研制的水泥分散劑—B-萘磺酸甲醛縮合物，西德研制的三聚氰胺外加劑，對剛踏上混凝土外加劑研究之路的研究人員來說，還是很有指導(dǎo)意義的。

  上世紀(jì)70年代初，國內(nèi)許多單位開展混凝土外加劑的研究，當(dāng)時(shí)的開發(fā)研究還是有一些特點(diǎn)的：

  一、當(dāng)時(shí)研究單位與高校、生產(chǎn)廠的研究基本上是開放的，相互之間可以無保留地進(jìn)行交流。例如，萘系減水劑是日本服部建一發(fā)明的，但其生產(chǎn)工藝與NNO基本上是相近的，主要是改變了萘與甲醛摩爾比，為了盡快研究萘系減水劑，我們當(dāng)時(shí)可以去助劑廠學(xué)習(xí)，掌握NNO的生產(chǎn)工藝，廠里可以將生產(chǎn)技術(shù)教會(huì)你。

  二、針對不同的研究課題，基本上都是以科研院所單位為主體，由幾個(gè)單位組成課題協(xié)作組。如MF減水劑、建１減水劑、N減水劑、AF減水劑、UNF減水劑、木質(zhì)磺酸鹽減水劑，項(xiàng)目研究進(jìn)展是相當(dāng)?shù)目臁．?dāng)時(shí)發(fā)表的資料真實(shí)可靠，特別是在外加劑制備方面，你看懂了就可以制備出來。這一點(diǎn)與現(xiàn)在的技術(shù)就是商品、使用它就要付價(jià)的現(xiàn)狀有很大不同。

  三、當(dāng)時(shí)技術(shù)管理部門對于將科研成果及時(shí)轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力非常重視，如果生產(chǎn)單位接產(chǎn)新的科技成果，生產(chǎn)單位改建、擴(kuò)建生產(chǎn)線，資金上有困難，科研單位可以向其主管部門申請協(xié)助解決，沒有技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)之說。

  四、萘系減水劑開始研究時(shí)，按國外專利，大多數(shù)單位采用精萘為原料，而生產(chǎn)的產(chǎn)品中和后大都是經(jīng)過過濾的高濃產(chǎn)品。但由于當(dāng)時(shí)精萘產(chǎn)量少且價(jià)格較貴，此后許多單位轉(zhuǎn)用工業(yè)萘為原料。后來，又因當(dāng)時(shí)我國水泥供應(yīng)緊張，大多供應(yīng)的是礦渣水泥，經(jīng)過大量試驗(yàn)，用未過濾的產(chǎn)品（現(xiàn)在稱為低濃產(chǎn)品）摻入混凝土還有一定的早強(qiáng)作用，所以后來生產(chǎn)的產(chǎn)品工藝就簡化了，多為未過濾的低濃產(chǎn)品。目前，只有某些特殊要求（如防止堿骨料反應(yīng)，要求低堿或出口的萘系減水劑）才用高濃的萘系減水劑。

  五、上世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)工業(yè)萘供應(yīng)貨源也較緊張，許多單位在研究萘系減水劑過程中都注意到工業(yè)副產(chǎn)品的利用。中國建筑材料科學(xué)研究院對煤焦油中的副產(chǎn)品（如甲基萘、甲基萘油、蒽油等）進(jìn)行開發(fā)利用，并制出相應(yīng)的高效減水劑，如MF減水劑（以甲基萘為原料）；建1減水劑（以萘油為原料）；AF減水劑（以蒽油為原料）：UNF減水劑研究組以U萘（煉焦的副產(chǎn)品）為原料研制相應(yīng)的高效減水劑等。

  六、上世紀(jì)７０年代我國基本建設(shè)水泥是計(jì)劃供應(yīng)物資，施工單位把節(jié)約水泥放在重要位置，使用了外加劑可大幅度提高混凝土強(qiáng)度，節(jié)約水泥，完成更多工程量。因此，外加劑的推廣使用，深受施工單位歡迎，但對混凝土的單價(jià)方面問題，要協(xié)助施工單位進(jìn)行解決。

  七、萘系減水劑初期產(chǎn)品干燥多以蒸汽為熱源，經(jīng)過熱交換進(jìn)行干燥，干燥效率低，能耗消耗多。后來，經(jīng)有關(guān)單位研究采用熱風(fēng)經(jīng)除塵直接進(jìn)行噴霧干燥，從而大幅度地提高了干燥效率，降低了能耗。再后來，又采用熱風(fēng)進(jìn)行離心干燥，這兩種干熱方式（噴霧和離心）目前仍用于外加劑生產(chǎn)企業(yè)。

  八、剛開始研究和生產(chǎn)時(shí)，外加劑企業(yè)合成減水劑所用的設(shè)備反應(yīng)釜的容積都很小，大多是1000～2000升，3000～5000升的很少，更談不上半自動(dòng)、全自動(dòng)的生產(chǎn)線。現(xiàn)在合成的外加劑生產(chǎn)線半自動(dòng)、全自動(dòng)的已經(jīng)較多，特別是一些大型企業(yè)，自動(dòng)化生產(chǎn)線的水平是相當(dāng)高的，反應(yīng)釜的容積也很大，如大的反應(yīng)釜達(dá)10000～20000升，甚至有50000升或更大的。我還記得1989年，混凝土外加劑協(xié)會(huì)受國外同行協(xié)會(huì)的邀請，到其國家參觀訪問。在研發(fā)初期，我們是非?？释姷剿麄兊纳a(chǎn)線的。但我們代表團(tuán)只能在其車間外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，或安排到非外加劑廠去參觀，這使我們感覺有點(diǎn)失望?，F(xiàn)在我們可以說，經(jīng)過外加劑行業(yè)同事的努力，我們今天有了先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線。在這里，我想順便說一下，我國萘系減水劑生產(chǎn)配料大多采用高酸、高甲醛，采用這樣的配方，對環(huán)境影響較大。隨著我國生產(chǎn)設(shè)備的大型化，產(chǎn)能也有所富余，在這種情況下，適當(dāng)降低酸和甲醛的用量，改變某些工藝參數(shù)，可減少對環(huán)境的污染，同樣可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，萘系減水劑生產(chǎn)廠可以自行嘗試著做一下。

  九、萘系劑產(chǎn)量由初期幾萬噸逐漸發(fā)展到幾百萬噸產(chǎn)品時(shí)，工業(yè)萘的供應(yīng)也日趨緊張，供不應(yīng)求，最貴時(shí)達(dá)到每噸1萬多元，嚴(yán)重影響到萘系減水劑的生產(chǎn)和應(yīng)用。上世紀(jì)末，出現(xiàn)了聚羧酸系減水劑，由于聚羧酸系減水劑性能方面的特點(diǎn)顯著，得到了快速發(fā)展。2013年，聚羧酸系減水劑產(chǎn)量達(dá)到近500萬噸（以20%濃度計(jì)），從而減輕了減水劑對萘的需求，使萘價(jià)回落到正常價(jià)位，萘系減水劑得以正常生產(chǎn)和應(yīng)用。

  本世紀(jì)初，聚羧酸系高性能減水劑其發(fā)展速度很快，性能上又有許多優(yōu)點(diǎn)，是不是聚羧酸系高性能減水劑會(huì)很快取代萘系高效減水劑，萘系高效減水劑將不復(fù)存在了呢？對于這一問題，從我國外加劑的發(fā)展史就可以明確回答。我國外加劑較大規(guī)模地應(yīng)用始于上世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)同時(shí)出現(xiàn)了萘系高效減水劑和密胺系高效減水劑，這兩種高效減水劑在其各自最佳摻量時(shí)，在混凝土中的性能基本上是相同的。但是萘系高效減水劑2013年產(chǎn)量達(dá)357.6萬噸，而密胺系減水劑的產(chǎn)量僅0.8萬噸，兩者產(chǎn)量差距非常大。究其原因，萘系高效減水劑與密胺高效減水劑相比，前者的價(jià)格長期低于后者，且性價(jià)比高，所以萘系高效減水劑得到較快的增長。密胺高效減水劑由于價(jià)格較貴，僅用于特殊的一些地方，如耐火混凝土、清水混凝土等，所以直到現(xiàn)在產(chǎn)量仍然很少。上世紀(jì)80年代和90年代，出現(xiàn)氨基磺酸鹽減水劑和脂肪族減水劑。它們都有過快速增長期，氨基磺酸鹽減水劑是處于苯酚價(jià)較便宜的時(shí)期，而脂肪族減水劑快速發(fā)展時(shí)期是處于其原料丙酮價(jià)格較低時(shí)?？v觀各種外加劑的發(fā)展和產(chǎn)量，可以說，制約外加劑產(chǎn)品生存和發(fā)展的主要因素首先是其性能要好，次之其性價(jià)比要高，第三是生產(chǎn)過程對環(huán)境負(fù)面影響要小。這些因素是決定外加劑生產(chǎn)規(guī)模的主要因素。隨著聚羧酸系高性能減水劑應(yīng)用的推廣，萘系高效減水劑對工業(yè)萘的需求會(huì)有所減少，那種萘系高效減水劑幾乎用掉國產(chǎn)的所有工業(yè)萘，在產(chǎn)銷不平衡的情況下，工業(yè)萘的價(jià)格不斷上漲，影響萘系減水劑的生產(chǎn)和應(yīng)用的價(jià)格因素將會(huì)有所減弱。當(dāng)前，萘系高效減水劑和聚羧酸系高性能減水劑是我國使用量最大和使用面最廣的兩種減水劑，哪一種外加劑在今后的應(yīng)用和產(chǎn)量上會(huì)占據(jù)主導(dǎo)位置，將取決于其原料價(jià)格的高低。這兩種原材料價(jià)格的漲落將會(huì)大幅度地影響其產(chǎn)量和應(yīng)用，氨基磺酸鹽減水劑和脂肪族減水劑也是如此。因此，在應(yīng)用上由于聚羧酸系高性能減水劑和萘系高效減水劑都有自己的特性，所以聚羧酸系高性能減水劑和其他各種高效減水劑將在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)共存發(fā)展，并在共存發(fā)展中不斷完善和提高其性能。

  我國混凝土外加劑經(jīng)歷了30年的發(fā)展，目前已經(jīng)培養(yǎng)出一支技術(shù)實(shí)力雄厚、富有創(chuàng)新精神的科技隊(duì)伍，且有一批大規(guī)模的自動(dòng)化生產(chǎn)廠，完全有理由可以相信，我國在今后外加劑的研發(fā)工作中必將走在世界外加劑創(chuàng)新的前列。