兰州市室内建筑用混凝土外加剂的氨释放水平
    

摘要:目的调查兰州市建筑业普遍使用的3类混凝土外加剂氨释放量状况,考察碱性条件下外加剂氨释放量的变化规律。方法于2005年12月一2006年3月采用GB 18588-2001《混凝土外加剂中释放氨的限量》标准推荐方法测定兰州市场上销售的防冻剂、减水剂、早强剂共33种外加剂氨释放量。结果在测定的33种外加剂样品中,有12种超过国家规定的氨释放量续0.10%的质量标准,占样本总数的36.4%,最大氨释放量为0.136%,其余为合格产品,占63.6%。减水剂、防冻剂、早强剂氨释放量均值分别为0.071%,0.070%,0.069%,差异无统计学意义(P>0.05)ap H=9,pH =11 ,pH =13 时混凝土外加剂氨释放量均值分别为0.012%,0.024%,0.081%,随着pH值的增大,氨释放量也随之增加,且pH值对淡酸类外加剂影响较磺酸类显著。结论兰州市室内建筑用混凝土外加剂氨释放量存在超标现象。较高的pH值会造成外加剂氨的快速释放,使得室内氨浓度迅速升高。

关键词:空气污染,室内;氨;混凝土外加剂

中图分类号:R122.2 文献标识码;A

  混凝土外加剂是指在混凝土拌制过程中掺人,用以改善混凝土性能的物质[III。少量外加剂掺入可以显著改善新拌混凝土的性能,提高硬化混凝土的物理力学性能和耐久性,改善混凝土的生产和施工工艺。常用混凝土外加剂按其功能可分为减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、速凝剂、膨胀剂以及其他用途外加剂,其化学成分主要分为无机盐类和有机物类[2]。目前,外加剂已经成为现代建筑业的基础用材,应用十分广泛。然而,国内外研究表明,进人室内墙体的一些混凝土外加剂会随着温度、湿度等环境因素的改变从墙体内缓慢释放出氨,在室内空气中长期存在,严重危害人群健康[31。国家建设部于2001年颁布了GB18588-2001假凝土外加剂中释放氨的限量》,规定混凝土外加剂氨释放量-0.10%。目前,有关混凝土外加剂氨释放量研究国内报道不多,而有关兰州地区市售混凝土外加剂氨释放量现状以及由此引起的室内氨污染问题尚未见报道。因此,笔者选择兰州地区市场销量较大的3类共33种外加剂产品,对氨释放量进行测定和评价,从而为有关部门提高产品质量,加强市场监管以及消费者选择合格环保混凝土外加剂产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

  试样从兰州市数家建筑公司、混凝土外加剂生产厂家及建材市场获得,样品产地包括兰州、北京、西安等市,均为施工中用量较大的产品。样品包括3类共33个品种,其中防冻剂15种(含硝酸盐、亚硝酸盐类、萘系、萘系早强、萘系磺盐类),减水剂10种,早强剂8种,同一厂家外加剂为同一生产批号产品。

1.2 测定方法

  采用GB18588-2001推荐方法。固体样品在干燥器中放置24 h后测定,液体样品可直接测定。外加剂中氨释放量以氨的质量分数表示。

1.3 不同pH值条件下氨释放量的测定

  随机抽取所调查样本中的11种外加剂(防冻剂4种,减水剂7种),对每种外加剂,控制溶液的pH值分别为9,11,13,在相同实验条件下分别检测氨释放量。

1.4 统计分析

  采用 SPS S1 0.0软件,通过单因素方差分析,比较不同种类及不同pH值条件下混凝土外加剂氨释放量。

2 结果

2.1 混凝土外加剂氨释放量

  表1可见,12种外加剂不符合GB1 8588-2001的要求(NH,-::0.10%),占样本总数的36.4%,其中防冻剂有5种(萘系防冻剂3种,萘系早强防冻剂2种),最大氨释放量为0.109%,不合格率为33.3%;减水剂有4种,最大氨释放量为0.136%,不合格率为40%;早强剂有3种,最大氨释放量为0.116%,不合格率为37.5%;其余为合格产品(63.6%)。外加剂氨释放均值排序为:减水剂(0.071%)>防冻剂(0.070%)>早强剂(0.069%),差异无统计学意义(F=0.005,P> 0.05)。

2.2 不同pH条件下混凝土外加剂氨释放量

  水是混凝土生产和施工过程中必不可少的生产要素,考虑到各地地表水以及地下水pH值的差异性,本研究除了按照GB 18588-2001中推荐的方法,在pH>12条件下测定混凝土外加剂氨释放量外(如表2),还考察了不同pH值对外加剂氨释放量的影响见表2,3。结果显示,pH值为9,11、13时,混凝土外加剂氨释放量均值分别为0.012%,0.024%,0.081%,经单因素方差分析,差异有统计学意义(F=28.577,P < 0.001);经SNK-q检验,3种pH值条件下氨释放量两两比较,差异均有统计学意义(均P<0.001),说明不同pH值条件下,外加剂氨释放量不同。经计算,pH=13时氨释放量比pH=11时平均增加0.057%,是pH=9时氨释放量的4.8倍。可见,当pH<ll 时,氨释放量有增加趋势,但较缓慢,且梭酸类外加剂变化趋势较磺酸类显著。当pH>ll 时 ,氨释放量变化较快,随着溶液pH值的增大,外加剂氨释放量增加。在pH<12时,氨释放量均小于0.10%.

  注:**两两比较,经方差分析和SNK-q检验,均P<0.001

3 讨论

  萧瑛等[4]检 测了44种外加剂,有4种外加剂氨释放量超标,占样本总数的9.1%,其余为合格产品(90.9%)a本研究测定的33种外加剂样品中,超标12种,占样本总数的36.4%,其余为合格产品(63.6%)。防冻剂主要成分为有机化合物、亚硝酸盐、硝酸盐、萘磺酸盐及无机盐混合物。按照外加剂主要化学组成来分析,硝酸盐及亚硝酸盐类防冻剂氨释放量和以往报道结果(0.015%)14,5]相一致,而萘系防冻剂和萘系早强防冻剂氨释放量(均值为0.087%)相比以往报道结果叹均值为1.326%)明显降低,这是由于以往检测的早期萘系防冻剂和萘系早强防冻剂中一般掺有尿素,而尿素在水中溶解度较高,在强碱环境中遇热即可分解产生大量氨气。本研究测定的萘系防冻剂和萘系早强防冻剂没有掺加尿素成分,因此氨释放量较以往明显降低。这一结果说明自GB 18588-2001颁布以来,防冻剂的质量有明显提高。但是减水剂和早强剂氨释放量则高于以往报道结果[4,5]

  减水剂是目前混凝土外加剂中用量最多的一种,主要合成原料为萘系物,氨基苯磺酸、苯酚、甲醛(氨基磺酸盐系)、磺化三聚氰胺甲醛树脂(三聚氰胺系)、木质磺酸盐系等,经磺化、缩合、中和、浓缩等生产工艺制得。一般情况下减水剂主要成分为阴离子表面活性剂,易溶于水,在强碱性和高温条件下,其氨基易电离出NH4+,继而转变成氨。早强剂以复合型为主,主要是三乙丙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有机胺的混合物与无机盐复合而成,实际生产中往往选择价格便宜的三乙醇胺残渣,该类早强剂本身吸潮性强并稍有氨味,其主要成分有机胺属阳离子表面活性剂,遇强碱、高温可分解生成氨。另外减水剂和早强剂在合成过程中,亦可能存在生产技术不规范,生产条件控制不严,原辅材料纯度不够等自然、人为因素,合成的外加剂中可能存在其他含氨副产物,高温高碱条件下释放出氨。和以往报道结果相比,本研究所调查的防冻剂氨释放量虽然降低,但仍有超标,尤以减水剂和早强剂为甚。

  一般情况下外加剂是在碱性条件(pH>8)下合成。复合型防冻剂和减水剂成分中含有的氨基磺酸盐、木质素磺酸盐、氨基竣酸盐等离子型表面活性剂分子中含有的氨基在强碱性条件下不稳定而释放出氨。研究表明,以磺酸为主导官能团的外加剂没有明显的主侧链,是强阴离子电解质大分子聚合物,受pH值影响较小,性能比较稳定;而以竣酸为主导官能团的外加剂主侧链明显,竣酸根为弱电解质阴离子,受pH值的影响较大,性能不稳定,因此,梭酸类外加剂释放氨的量变化趋势较磺酸类显著。结果提示,生产和施工过程中,高碱性有助于氨的释放[6]。建筑物在使用过程中,地表和地下水通过毛细作用进人建筑墙体,高pH有可能会造成氨的快速释放,使得室内氨浓度迅速升高。

  混凝土外加剂在高层建筑业应用非常广泛,而建筑物室内空气与居住者的健康密切相关。本调查结果表明,兰州地区混凝土外加剂氨释放量超标现象依然严重。生产厂家应加强原料、技术和质量控制,保证产品氨释放量符合质量标准。消费者应提高自己的健康意识,建筑物使用前应进行全面室内空气质量检测和评价,投人使用后,应该加强室内通风,维持良好的室内空气环境。

参考文献:

  [1]刘代祥,混凝土外加剂的应用与发展[J].芜湖职业技术学院学报,2005 ,7 (3):59-60.

  [2]吴方贵,邓茂萍,胡庆军.混凝土外加剂的选用与调配方法[J]混凝土, 20 05 ,(9):72-82.

  [3] 梁宝生.关于我国氨室内空气质量评价标准的建议[J].中国环境监测, 20 05 ,21 (4):78-81.

  [4]萧瑛,谢钮,宋治华,等《混凝土外加剂中释放氨的限量》国家标准技术指标与测定方法探讨[J].中国建材科技,2002,(1 ):51-54

  [5]陈的混凝土外加剂中氨的来源、释放量及其控制[J].江苏建材,200 4, (1 ):35-37.

  [6]萘希高.高性能外加剂特殊化学结构与作用机理[J]混凝土,2005,(4): 3- 6.

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    收录时间:2016年11月10日 07:57:21 来源:中国混凝土网 作者:陈玉娟,刘兴荣,李思
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