仪器信息网APP
选仪器、听讲座、看资讯

精细化工技术在防灾减灾中的应用初探

  • 省部重点实验室
    2012/02/25
  • 私聊

常用设备综合讨论

  • 精细化工技术在防灾减灾中的应用初探

    高连连,张会平,鄢瑛,郎雪梅,

    (华南理工大学化工与能源学院,广州 510640)



    摘要:道路、桥梁、沿海码头等基础设施与人类生产生活息息相关,它们能否保持良好的安全状况直接

    影响着国民经济生活的方方面面。本文针对道路、桥梁、沿海基础设施等存在的问题以及造成的灾害,分

    别从道路养护、道路除雪、沿海基础设施防腐三个方面,就精细化工技术的具体应用进行了综述。

    关键词:道路养护;除雪;融雪剂;防腐;

    中图分类号:U418.5, U445.7 文献标识码:A 文章编号:

    Application of Fine Chemical industry in Disaster

    Prevention and Mitigation



    GAO Lianlian, ZHANG Huiping, YAN Ying LANG Xuemei

    (The school of Chemical and Energy Engineering, South China University of technology, Guangzhou, 510640)



    Abstract: Roadsbridges and coastal basic establishments are closely linked to people’s daily life.

    Whether they are in a safe state has a direct effect on national economy and people’s life. Based on

    the problems and the existing disasters, the detailed applications of fine chemical industry in road

    maintenanceremoving snow and icecorrosion protection of coastal establishment are introduced

    respectively.

    Key words: road maintenance; remove snow and ice; deicing agent; corrosion protection



    引言[1]

    精细化工技术在国民经济生活中扮演着一个极其重要的角色。道路、桥梁、沿海码头等基础设施与人类生产生活息息相关。近些年来随着国民经济的发展,我国的公路与沿海港口建设飞速发展,道路交通客货运输与港口运输迅速增长, 公路桥梁码头等基础设施在我国交通运输中占有越来越重要的地位,它们能否保持良好的安全状况将直接影响着国民经济生活的方方面面。精细化工技术在这些基础设施的建设和维护中,起了很大的作用,有些技术还有着极为广阔的发展前景。

    1. 精细化工业与路面养护

    公路最敏感的部位是路面。畅通的交通对于维持正常的生活、经济运转等具有重要的意义。近年来,随着汽车数量逐年增多,轴载增大,超载现象普遍,加之路面经常遭受热、冻、紫外线辐射等较恶劣自然条件的影响,路面经常在较短时间内就遭到破坏。道路一旦遭到破坏,轻者造成一定的行车不便,重者可能需要封锁道路,从而造成较大的经济损失。以广东为例,作为一个经济强省,如果某条主干道出现大修而被迫关闭,其造成的连串影响和后果将不堪设想。而道路养护正是希望在一定程度上预防、减轻、弥补道路出现的破坏。

    在众多的养护机械和养护材料中,很多都有赖于精细化工技术和产品。截至2003年底,全国公路总里程达到了180.98万公里,公路养护产品的需求也会随之形成一个巨大的市场,这也将为精细化工提供一个更为广阔的发展空间。

    1.1 旧沥青再生

    近几年,再生技术已经成为养护技术的一个热点。我国道路沥青每年需求量在400万吨以上,而高等级公路的使用寿命一般在10年左右,如能对旧沥青路面进行再生利用,将具有经济可持续、环境可持续等行业发展战略意义。

    研制和使用性能良好的再生剂是路面真正“再生”的关键,使用路面再生材料后,路面会呈均匀黝黑色覆盖,并形成一个密封层,抵御水、紫外线、化学品对沥青路面的侵蚀,另外还能恢复老化沥青活性,从而使路面恢复延度和柔韧性,降低硬化程度和脆性,使路面不再剥落、龟裂或者脱层,从而极大改善路面情况、延长道路使用寿命。

    用作再生剂的一般有抽出油、废油,树脂油分合成,抽提组分合成类等[1]。常用作再生剂的是一些低粘度油料,如:润滑油、机油、减压油及其废料等。工程上为了降低造价常用各种油料的废料入废机油、废润滑油等。有些植物油也可以做再生剂。我国20 世纪80 年代初期所使用的再生剂就是石油工业生产出来的轻质油或者它们的混合物,国外的再生剂主要采用石油工业生产的低粘度油分和树脂的混合物[2]

    再生技术在我国还是刚刚起步,与国外还有很大差距。再生剂作为一种精细化工产品,将在提高旧沥青混合料的再生利用、降低道路建设维修费用、提高道路维修质量、保护生态环境、节约社会资源等多方面为社会造福。

    1.2 改性沥青

    现代交通的发展对沥青路面的综合性能提出了更高的要求,常规的沥青已经不能满足沥青路面的高强、安全、稳定、耐久等使用性能的要求,所以各国纷纷开始研究和使用改性沥青。改性沥青通过在沥青中添加改性剂来提高其性能,是一种性能非常好的优质沥青。

    改性剂一般可以分为热塑性弹性体、橡胶类、树脂类三类[2],可以极大改善沥青性能,使沥青针入度、软化点、延度、黏度、脆点等均发生一定变化,使沥青路面的感温性、耐久性、抗变形能力、抗滑性、防水性等都有明显提高,从而降低道路病害出现频率,延长道路使用寿命,同时还能降低行车噪音,提高行车舒适性等。改性剂直接决定着改性沥青的性能,是制备改性沥青的关键。

    近些年来,国内外普遍使用的道路改性沥青主要是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)弹性体改性沥青、丁苯橡胶(SBR)改性沥青以及乙烯-醋酸-乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯(PE)树脂类改性沥青[3]

    改性沥青不仅具有优异性能, 还包括改性沥青的用量只是普通沥青的40 %~60 %。在石油资源日益匮乏的今天, 开发新型的复合沥青材料、延长沥青路面的使用寿命, 从长远来看是一项收益显著的工作。但是改性沥青在我国还刚刚起步, 目前主要是依靠进口或依靠国外技术在国内生产,其在我国还有很大的发展空间。

    2 精细化工与道路除雪

    北方地区的道路养护中很重要的一项工作就在于冰雪的移除。北方冬季降雪频繁,有些地区降雪量较多,路面积雪和结冰问题,严重影响路况,影响正常的交通秩序并造成巨大的安全隐患。因此雪后的除雪化冰工作成了一个十分重要的问题。在众多的除雪方式中,化学除雪方式—喷洒融雪剂,因其较高的除雪效率、较低的人力物力消耗得到了极大的应用。

    目前,很多国家使用的融雪剂以碱金属或者碱土金属氯盐类融雪剂为主,特别是氯化钠化冰盐,由于其低廉的价格、充足的来源以及高效的解冻性,在世界范围内广泛使用。但是人们逐渐发现,氯化钠化冰盐在给人们带来便利的同时,也带来了巨大的灾害。它们会对城市道路路面、路基和车辆产生腐蚀作用,使钢筋生锈,混凝土剥落,缩短基础设施使用寿命,还会对生态环境造成影响,污染地下水源、污染土壤、使道路两旁的树木枯萎、死亡等[4-5]

    在开发和生产经济、环保型的新型融雪剂方面国内外在都进行了一定的探索,但是并没有大规模投入使用的产品被研制出来。目前研究较多的是一些有机酸盐醋酸钾、醋酸钙镁等,利用酿酒、农作物加工过程生产的废液开发的有机环保型融雪剂以及复合型的融雪剂等,还有一些针对飞机和飞机跑道的专用融雪剂。

    基于我国的国情,我们不可能在融雪剂使用量这么大的情况下购买每吨上百或上千美金的环保型融雪剂。所以研究环保、经济的新型融雪剂就给我国的研究者们提出了一个更高的要求。

    另外,我们知道对于沥青路面,它们的性能也一定程度上影响着冰雪的融化速度。新建的道路路面颜色深,吸热多,化雪速度必定比较快,而使用比较较久的路面,会随着日晒、紫外线辐射等原因,逐渐老化,从而使颜色变浅,影响热量的吸收。所以使用良好的沥青或养护材料,保证良好的路面状况对于道路除雪、减少融雪剂使用量从而减轻对路基钢筋的腐蚀也具有一定的意义。



    第一作者:高连连(1983-),女,硕士研究生 020-22236913(O),

    E-mail: gaolianlian150@sohu.com

    +关注 私聊
  • 省部重点实验室

    第1楼2012/02/25

    3 精细化工与沿海基础设施防腐

    沿海的道路、跨海桥梁与码头等基础设施因处于一个特殊的环境之下,长期受海水浸泡、干湿交替、日光曝晒、沿海盐雾、海生生物及潮湿空气的腐蚀,金属材料锈蚀严重,使这些基础设施的使用寿命大大缩短,造成了极大的经济损失。据统计,我国每年因海洋腐蚀带来的损失近千亿美元[6-7],比因火灾、风灾、水灾、地震等自然灾害的损失总和还大。腐蚀不仅造成材料的浪费,更严重的是造成灾难性事故,造成环境污染和人员伤亡,所以腐蚀的防护研究具有很重要的意义,精细化工产品在金属防腐方面发挥了巨大的作用,极大地降低了金属的腐蚀速率,延长了基础设施的使用寿命。

    3. 1 有机涂料保护性涂层

    保护性涂层是防止和控制金属腐蚀的最常见的措施之一,可以防止氯离子、氧气、二氧化碳等的渗入。

    涂料可以涂刷在混凝土和钢筋表面。由于混凝土是多孔材料,在其表面布施涂料以隔离或限制它与侵蚀性介质的接触和碱骨料反应的发生,既可提高混凝土的耐久性,又可使混凝土中的钢筋免遭腐蚀。根据混凝土的高碱性、含水性和多孔性的特点,涂料应具备耐碱性、耐水性和浸渍性的性能并具备良好的耐侯性。混凝土表面涂层是延缓钢筋腐蚀的第一道防线,也是一种简单、经济和有效的辅助性保护措施。

    钢筋表层涂刷防腐涂料,目前采用较多的是环氧涂层钢筋,由于其是在钢厂流水线上涂覆的,因此一般可以保证涂层的高质量,使钢筋与周围混凝土隔开,即使有害物质大量侵入混凝土,也可长期保护钢筋,使钢筋免遭腐蚀。有的涂料借助内部组分如红丹、铬锌黄等具有阴蚀性的颜料与金属反应,使金属表面钝化或生成保护性的物质以提高涂层的防护作用。有的涂料中含有活性比铁高的如锌等作填料,会起到牺牲阳极的保护作用,并且锌的腐蚀产物是盐基性的氧化锌、碳酸锌,会填充到涂层膜的孔隙,使膜紧密,从而使腐蚀大大下降。

    常用的防腐蚀涂料有酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、乙烯树脂、橡胶类防腐蚀涂料等。随着科技发展逐渐出现了重防腐蚀涂料和水下防腐蚀涂料等新的涂料[8]。近年由于熔结环氧粉末涂装技术的发展,以及其一系列优良的物化性能,环氧型涂料应用的较多。

    涂层保护是防止金属腐蚀的第一层外衣,今后其将向高固体份涂料、水性涂料、粉末涂料发展,并会出现一些新型涂料如纳米聚合乳液等,从而使涂料具有更好防腐效果。

    3.2 混凝土外加剂

    防止钢筋混凝土腐蚀的最佳措施是杜绝各种侵蚀介质进入混凝土的孔隙、毛细孔,除了在其表面进行涂层保护以外,而可以通过改善混凝土结构进行防腐。例如通过添加一些外加剂,如高效减水剂、引气剂、缓蚀剂等,使混凝土的致密性提高,强度和抗冻性增强,从而提高混凝土的抗腐蚀性。在众多外加剂中,最常用、研究也较多地是缓蚀剂的使用。

    缓蚀剂可以说是涂层保护以外的第二层屏障,它是一种用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀且无不良影响的添加剂,是一种经济效益较高且适应性强的金属防护措施。钢筋阻锈剂的作用是钢筋钝化膜被破坏时能够自行再生,自动维持,从而避免钢筋腐蚀,这比人为的涂层更加经济、简便。亚硝酸盐是目前应用最广的钢筋阻锈剂[9]。它具有缓蚀效率高、对混凝土无劣化作用且价格低廉的优点。但是使用钢筋阻锈剂会加大混凝土含碱量,而且亚硝酸钙阻锈剂对人身有害,施工中需要特别注意。这也决定了研究绿色、经济、高效的其他缓蚀剂的必要性。

    4 结束语

    综上可以看出,精细化工技术已经深入到国民经济生活的方方面面之中,在道路养护、道路除雪、海工设施防腐等领域发挥着不可替代的作用。随着人们生活水平的提高,科技的不断进步,以及人们对环境的要求的不断提高,精细化工技术和产品也必将在更多的领域发挥更大的作用,其必将迎来一个更加辉煌灿烂的明天。

    References

    [1]Hung Xiaoming,Li Haijun. Development Status and Study of Asphalt Regenerating Agent [J]China Highway200415147-149.

    [2]Zhao Yu,Property of Modified Asphalt[J],West-China Exploration Engineering,2006.4265-267

    [3]Zhang Baochang,Hao Yimei,An Qinglin. Talk about Modified Asphalt[J],Journal of Changchun University2004146);82-84.

    [4] Hong Naifeng Salt disaster and Deicing Agent [J],City and Disaster Mitigation,2003 (1) :29 – 32

    [5] Liu Xiaoping, Chen Yong, Urban Melting Snow Measure Influence on Environment and Prevention and Control Countermeasure [J]. Environmental Protection of Xinjiang 2005 ,27(2) : 2932



    [6]Zhu Xiangrong,Wang Xiangrun, Corrosion and Protection of Coastal Metal[M],Beijing, Publication of National Defence University,1999

    [7] Cai Yingtao, Corrosion and Protection of Coastal Reinforced Concrete [J], Corrosion Protection 2004156):38-43.

    [8] Wang Yonghou, Corrosion and Protection Enchiridion using Coating [M],Beijing, Metallurgical Industry Press, 1994.

    [9]Wu Zonghao. Corrosion and Protection of Reinforced Concrete[J],China Science and Technology Information ,20

0
    +关注 私聊
  • tangtang

    第3楼2012/02/26

    那年南方雪灾的时候,融雪剂用的量很大啊,现在不知道环境恢复了没有。

0
    +关注 私聊
  • ghcily

    第4楼2012/02/27

    最好不用啊!

    tangtang(tangtang) 发表:那年南方雪灾的时候,融雪剂用的量很大啊,现在不知道环境恢复了没有。

0
    +关注 私聊
  • wangjunyu

    第5楼2012/02/29

    应助工程师

    会对环境造成什么危害呢

    ghcily(ghcily) 发表:最好不用啊!

0
猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐
举报帖子

执行举报

点赞用户
好友列表
加载中...
正在为您切换请稍后...