利用混凝土外加剂减碳“很划算”――访东南大学首席教授、苏博特高性能土木工程材料国家重点实验室首席科学家冉千平
国家重点实验室
江苏苏博特新材料股份有限公司/供图
多年前记者第一次见到东南大学首席教授、江苏苏博特高性能土木工程材料国家重点实验室首席科学家冉千平时，就从他的言谈举止间感受到他对外加剂行业的热爱。他可以把见到的所有液体都形容成外加剂。
冉千平是我国高性能混凝土外加剂行业的领军人物，自2000年正式踏上混凝土外加剂的研究之路以来，一直走在科研路上。近日在接受记者采访时，冉千平表示，混凝土外加剂是制备现代高性能高耐久混凝土必不可少的第五组分，在混凝土制备工程中加入“微量”化学外加剂，可显著调节混凝土性能。可以说，利用混凝土外加剂来减碳是最划算、最简便的方式之一。
不容忽视的减碳力量
经过20多年的发展，我国混凝土外加剂品种越来越齐全，产业链也更加完整。混凝土外加剂生产企业越来越重视生产规模化和自动化，部分企业已经实现了全面自动化，并逐步向生产数字化、智能化升级。
“如今，现代新型工程结构对混凝土流动性、早强、高强、速凝、缓凝、低温升、抗冻融、抗渗透等各种超高性能要求，均可以通过应用混凝土外加剂得以满足，很多人已经了解了混凝土外加剂的重要性，但很少有人了解它的减碳力量。”冉千平告诉记者，以聚羧酸高性能减水剂为例，它可以在满足混凝土拌合物施工性能和硬化性能的同时，大幅减少水泥的用量。通常生产1m3大流态抗压强度为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，当采用聚羧酸高性能减水剂，折固掺量仅500g左右，水泥用量可降至240kg以下，拌合用水也只需要160kg不到，节约了约1/3的水泥用量。2021年全国商品混凝土生产总量达32.93亿m3，按照聚羧酸减水剂在混凝土生产过程中可节约的水泥用量估算，去年全年可减少碳排放相当于3个江苏省面积大小的树林一年的吸收量。
“除此之外，使用外加剂提升混凝土力学强度，减少建筑物中梁、柱等结构用混凝土质量，早强型外加剂的应用可大幅减少混凝土预制构件的养护能耗，甚至实现免蒸汽养护，抗裂剂可降低混凝土收缩与开裂风险，可做到无一条结构性裂缝出现，阻锈剂可降低钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀风险，引气剂可以提升混凝土抗冻融能力，防水剂可提高混凝土抗水渗透能力，多种外加剂协同作用可大幅提升混凝土的使用寿命，这些都是外加剂为建筑行业减碳作出的大贡献。”冉千平如数家珍地说。
正视一个个挑战
“尽管我国混凝土外加剂行业取得了长足的发展，但仍存在外加剂产能过剩、市场集中度低，市场监管力度不足等问题；混凝土外加剂生产企业在企业合规性、安全生产保障和节能环保水平方面还有待于进一步提高。”
混凝土外加剂生产线
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面对现状，冉千平指出，混凝土外加剂是多种化工原料通过化学反应合成或者复配生产出来的，均不同程度上涉及化学品甚至大量危险化学品的使用，且生产过程还需要使用到压力容器，涉及高危工艺等。而且当前由于外加剂行业整体素质不高，行业中部分生产企业以追求生产利润最大化为目标，对生产企业的规范性、安全生产和环境保护管理工作没有足够重视，以致造成事故，给企业和社会造成严重的损失。
另外，混凝土外加剂作为高性能混凝土的重要组成部分，其质量的稳定对混凝土的施工质量、强度和耐久性有直接的影响。目前，混凝土外加剂企业的生产管理能力和质量控制水平差距非常大，大型企业对生产线进行针对性设计，花巨资投入提高生产线的自动化水平，以提高生产线的本质安全度和参数控制准确性，从而保证产品品质；而部分小型企业由于技术、资金、管理等方面的不足，对产品质量保障不充分，可能造成工程质量问题，甚至工程事故。
“当前我国混凝土外加剂水平已经很高，品种非常齐全，有工程需求的产品基本都可以满足。在我看来，开发新型外加剂提升混凝土韧性是目前极具挑战性的研究工作。此外，从工程角度追求耐久性是无止境的，国家应从工程全寿命周期来选择和使用优质外加剂，而不是最低价中标。”冉千平说。
技术提升要重视人才培养
冉千平是国家杰出青年科学基金获得者、国家万人计划科技创新领军人才、享受国务院特殊津贴专家。2000年进入缪昌文院士团队以来，为我国混凝土外加剂实现国产化以及技术突破作出了突出贡献。在冉千平眼里，重视人才培养正是苏博特技术提升的制胜法宝。
“2000年我来单位时只有几个技术人员，如今专职科研人员有210余人，其中中国工程院院士2人，国家杰出青年基金获得者2人，国家‘万人计划’入选者5人，其他省部级以上人才20余人。”冉千平指出，外加剂是化学、化工、材料、建筑多学科交叉的行业，为了使公司始终走在技术研发的最前沿，公司几乎有一半人在从事工程、材料方面的研究，了解工程应用端的专家也比较多。也正是因为如此，苏博特近年来在技术方面不断取得突破。
国家重点实验室一角
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“江苏苏博特高性能土木工程材料国家重点实验室研究成果已获国家科技进步二等奖6项，国家技术发明二等奖2项，省、部级科技进步奖30余项，拥有授权专利700余件，其中国际专利24件，中国发明专利620余件，发表论文800余篇，出版论著5部，主编或参编各类标准70余项。这些成果应用于水利水电、核电、高铁、桥梁、港口、市政、工民建等工程，解决了许多技术难题，这一切成绩的取得都离不开公司对人才的培养。”冉千平说。
未来仍有很多事情要做
现代混凝土流动性调控与超早强关键技术、混凝土收缩与裂缝控制关键技术、超高性能混凝土成套制备技术、新型自密实混凝土设计与制备技术及应用、严酷环境中混凝土结构耐久性技术都是江苏苏博特高性能土木工程材料国家重点实验室的研究方向。此外，苏博特还在关注如混凝土增韧技术、防护修复材料、智能感知材料、先进涂层材料的研发。
“未来，可能加入某种外加剂就可以感知混凝土裂缝或渗水，加强对灾害的预警；涂上涂层就可以让混凝土表面超疏水，从而大大提高混凝土耐久性。研发的路很长，未来还有很多事情要做。”谈到未来冉千平说。
众所周知，在国家建设量持续增长和混凝土外加剂行业稳定发展的时期，制定行业发展标准，对企业在合规性认证、节能环保、清洁生产、安全生产和产品品质保证等方面进行引导和管理是十分有指导意义的。对此，他建议：一是对年产量低于5万吨的新建混凝土外加剂企业项目的资质审批严加控制，避免重复建设，合理分配产能。二是凡使用危险化学品的混凝土外加剂，必须进入专属化学工业园区进行生产，严格按照化工项目建设流程对生产线进行设计和建设、安全环保评价及安环设施设备的规范投用、投入生产后安环管理制度及执行情况进行严加管控，提高企业的合规性。三是完善建立绿色建材产品评价认证体系，对企业质保体系运行和产品品质进行认证，对未通过评定的企业进行资质限定，在工程投标时进行选择性排除。
除此之外，冉千平还认为，要从重大工程开始，从全生命周期重视工程质量，并建立绿色建材产品资质评定制度，对企业合规性、生产能力、安全环保管理、产品品质稳定性及质保措施有效性进行认证，保证合规高水平企业的利益，提供明确的产品结构发展指导，促进混凝土外加剂行业更好更快发展。