以天津市建筑材料科學(xué)研究院有限公司（以下簡稱天津建材科研院）、天津天盈新型建材有限公司、中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司為主要完成單位的可再分散瀝青粉末的研制及應(yīng)用研究項目，因創(chuàng)新性地把瀝青這種有機(jī)膠凝材料做成了遇水可再分散的粉體材料，實現(xiàn)有機(jī)膠凝材料——瀝青和無機(jī)膠凝材料——水泥的干粉化混合，獲得了2020年度中國建筑材料聯(lián)合會·中國硅酸鹽學(xué)會建筑材料科學(xué)技術(shù)獎科技進(jìn)步類三等獎。

　　“該項目所用的瀝青為石油煉化的副產(chǎn)物，經(jīng)過技術(shù)處理后，避免了施工現(xiàn)場熬制瀝青，可以明顯改善施工現(xiàn)場工人的作業(yè)環(huán)境，降低環(huán)境污染的風(fēng)險。”天津建材科研院研發(fā)中心副主任孫倩在接受中國建材信息總網(wǎng)采訪時表示，作為金隅集團(tuán)旗下企業(yè)，天津建材科研院始終堅持生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展理念，全面推進(jìn)綠色建材、綠色建筑的研發(fā)及推廣應(yīng)用。這種生態(tài)優(yōu)先、綠色優(yōu)先的發(fā)展理念，在該項目的開發(fā)中有明確的體現(xiàn)。

圖為項目組內(nèi)部技術(shù)討論。

　　實現(xiàn)瀝青材料干粉化生產(chǎn)

　　據(jù)中國建材信息總網(wǎng)了解，可再分散瀝青粉末的研制及應(yīng)用研究項目研究的是一種可再分散瀝青粉末產(chǎn)品，具有良好的再還原性，常溫下遇水迅速還原成乳化瀝青，是良好的水性分散體。該產(chǎn)品可直接與水泥等無機(jī)材料混合，實現(xiàn)干粉化的生產(chǎn)和應(yīng)用。

　　孫倩告訴中國建材信息總網(wǎng)，在該項目中，瀝青粉末應(yīng)用于水泥砂漿中，水泥砂漿加水硬化，瀝青粉末遇水分散，從而形成以水泥為連續(xù)介質(zhì)且含瀝青的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠有效阻止水分及有害介質(zhì)的滲透，實現(xiàn)砂漿防水、防潮、防腐及減震的功能。在此基礎(chǔ)上，輔以減水劑、保水劑等外加劑，又開發(fā)了一系列防水涂料、防水砂漿、修補(bǔ)/防護(hù)砂漿、瀝青水泥混凝土等產(chǎn)品，適用于建筑、市政、港工、海工、水利水電等領(lǐng)域有防水、防潮、防腐要求的工程。

圖為可再分散瀝青粉末成品。

　　該項目的成功為瀝青材料在干混砂漿中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，同時將瀝青材料的防水、防潮性能引入水泥體系，使改性的水泥砂漿/混凝土具有良好的防水性、抗凍性和耐腐蝕性，并拓展了瀝青粉末在防水、防腐、減震等領(lǐng)域的應(yīng)用。

　　孫倩表示，最早關(guān)注到瀝青水泥的復(fù)合材料，是高鐵施工中的水泥瀝青砂漿（簡稱CA砂漿）。CA砂漿是高速鐵路CRTS型板式無砟軌道的核心技術(shù)，主要起到支撐、減震、填充的作用。但到目前為止，這種乳化瀝青水泥砂漿并沒有在高鐵鋪裝以外的其他領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。

　　瀝青本身是一種傳統(tǒng)的且有效防水、防潮、防腐的有機(jī)膠凝材料，但瀝青及其衍生品大多需要熱施工，因而造成施工難度尤其是能耗的大幅增加。同時，瀝青在加熱過程中，釋放出大量的有毒有害物質(zhì)，不可避免地造成環(huán)境污染。而且，瀝青無法與水性的水泥體系直接混合使用，只能將其先做成水性的乳化瀝青，而乳化瀝青需要引入了大量的水，又給儲存和運輸帶來了問題。

　　此外，混凝土耐久性和防護(hù)修補(bǔ)技術(shù)是目前國際、國內(nèi)關(guān)注的熱點問題?；炷聊途眯試?yán)重影響建筑物的使用壽命，甚至危及混凝土建筑物的正常使用和安全。特別是在沿海地區(qū)和寒冷地區(qū)，混凝土腐蝕問題更為嚴(yán)重。全世界每年用于工程修復(fù)和重建費用高達(dá)數(shù)千億美元。因此，開發(fā)一種具有優(yōu)異性能的混凝土防腐材料是非常必要的，而且具有巨大的市場前景。

　　在此背景下，孫倩和她的團(tuán)隊產(chǎn)生了將瀝青做成粉末，與水泥體系混合做成干混砂漿的想法，并最終成功地將瀝青制成了一種可再分散的粉末狀產(chǎn)品，同時充分利用瀝青本身的優(yōu)勢，改善瀝青及其衍生品在使用過程中需要加熱施工或儲存運輸困難等問題，實現(xiàn)了瀝青和水泥體系的干混合。

　　具有良好的經(jīng)濟(jì)社會效益

　　一般情況下，瀝青在常溫下是液體或半固體狀態(tài)，遇熱會變軟、變粘。要實現(xiàn)瀝青材料和水泥材料的混合，必須將瀝青制成粉體材料，且遇水可再分散。而該項目選用的噴霧干燥工藝制粉工藝，需在100℃以上的溫度條件下，使水分快速蒸發(fā)從而得到粉末狀產(chǎn)品。

　　在孫倩看來，噴霧干燥工藝參數(shù)的確定是該項目的最大難點。她說，剛開始的時候，她和團(tuán)隊成員嘗試了多種制粉工藝，但制備的瀝青粉末不能實現(xiàn)與水性體系的共混，也無法實現(xiàn)遇水后還原成液體并發(fā)揮其本身的性能。后來，經(jīng)過大量的系統(tǒng)實驗，篩選了很多種改性劑，最終才實現(xiàn)了噴霧干燥工藝制粉?？上驳氖?，通過噴霧干燥工藝得到的粉末，可以遇水還原成液體，并保證產(chǎn)品在應(yīng)用于水泥體系時，加水后還可以釋放瀝青本身的性能。

圖為KYL瀝青防水砂漿應(yīng)用于道路防撞墻修補(bǔ)防護(hù)工程。

　　可再分散瀝青粉末的開發(fā)，打破了傳統(tǒng)瀝青的使用方法，使得瀝青這種具有優(yōu)異防腐、防水、防潮性能的材料得以應(yīng)用于水泥基干混砂漿中，并在道路、橋梁、建筑等各個方面得到應(yīng)用和推廣。同時，項目成果擴(kuò)展了瀝青材料的應(yīng)用領(lǐng)域，為瀝青材料在干混砂漿中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，對促進(jìn)防水防腐材料的技術(shù)發(fā)展也具有重要意義。

　　據(jù)孫倩介紹，可再分散瀝青粉末產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)瀝青改性的水泥基干混砂漿或混凝土，應(yīng)用于有防水、防潮、防腐要求的工程領(lǐng)域中。目前，產(chǎn)品已經(jīng)在天津市赤峰橋、富民橋、天津港碼頭、鐵路隧道等工程中應(yīng)用，效果良好，給企業(yè)創(chuàng)造利益的同時，也為客戶創(chuàng)造了價值，且節(jié)約了大量維修維護(hù)資金，延長了建筑物的使用壽命，具有很好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

　　國家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排、綠色發(fā)展，其中防水防腐材料也發(fā)揮了重要作用。該項目研究的可再分散的瀝青粉末，既解決了傳統(tǒng)瀝青在熱施工中給環(huán)境帶來的污染，又替代傳統(tǒng)乳化瀝青應(yīng)用于建筑、道路、橋梁等領(lǐng)域，同時簡化現(xiàn)場混合工序，降低運輸成本，明顯提高砂漿、混凝土的耐腐蝕性能和耐久性能，為道路、橋梁、港口、碼頭、污水處理等工程鋼筋混凝土的腐蝕修補(bǔ)提供解決方案，有效延長混凝土建筑物的使用壽命。

　　主要技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平

　　2016年，可再分散瀝青粉末的研制項目被天津市科學(xué)技術(shù)評價中心組織的專家組鑒定為成果達(dá)到國際先進(jìn)水平；2020年，可再分散瀝青粉末的研制及應(yīng)用研究項目被中國建筑材料聯(lián)合會組織的專家組鑒定為成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。

圖為KYL瀝青防水砂漿用于天津市赤峰橋人行天橋鋼橋橋面鋪裝。

　　孫倩認(rèn)為，該項目成果被鑒定為國際先進(jìn)水平主要有3個關(guān)鍵技術(shù)和主要創(chuàng)新點。一是通過優(yōu)選乳化劑、保護(hù)膠體和隔離劑、優(yōu)化乳化和噴霧干燥工藝，解決了瀝青材料遇熱軟化變黏而無法進(jìn)行噴霧干燥、易結(jié)團(tuán)的技術(shù)難題，成功研制了遇水可再分散的瀝青粉末，為瀝青材料在干混砂漿中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);二是研發(fā)的可再分散瀝青粉末摻入到水泥砂漿后顯著提高了砂漿的防水、抗?jié)B、抗凍、柔韌性等物理力學(xué)性能;三是采用可再分散瀝青粉末制備的特種干混砂漿具有防水、防腐功能，抗裂性、柔韌性好等特點，與現(xiàn)有的可再分散膠粉產(chǎn)品相比具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，可應(yīng)用于防水、防腐、人行橋面鋪裝等工程領(lǐng)域。

　　截至目前，該項目已獲授權(quán)發(fā)明專利1件，實用新型專利4件，制定產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項，建成生產(chǎn)線一條。

　　孫倩充滿信心地說，不管是瀝青粉末還是干粉的瀝青水泥砂漿，目前在市場上都還是個新材料，后續(xù)她將和團(tuán)隊成員系統(tǒng)地研究瀝青粉末用于水泥體系中的作用機(jī)理，為應(yīng)用研究提供理論依據(jù)，不斷拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域，加大市場推廣力度，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的市場占有率。

　　金隅集團(tuán)黨委書記、董事長曾勁指出，創(chuàng)新是推動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的第一動力。堅持創(chuàng)新發(fā)展，轉(zhuǎn)變觀念理念、創(chuàng)新方式方法，持續(xù)增強(qiáng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展動力。孫倩表示，天津建材科研院研發(fā)團(tuán)隊也將一如既往地踐行社會責(zé)任，積極響應(yīng)建材市場發(fā)展需求，堅決貫徹落實金隅集團(tuán)“四個發(fā)展”總要求，大力踐行金隅干事文化，不遺余力推進(jìn)新型綠色建材技術(shù)、綠色建材產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)，為建材行業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。