【摘要】研制一種近中性水泥清洗劑，并對其性能進行了測試，該清洗劑可以替代傳統的強酸性水泥、砂漿清洗劑，其清洗效果好、環保無毒、使用安全，清洗后污水處理方便。

【關鍵詞】水泥清洗劑；中性；環保

1、 前言

        水泥是現代工業中不可或缺的部分，在城市化建設中起到了至關重要的作用。我國是水泥生產大國，已經連續20多年保持世界第一。水泥大量的使用，使得生產過程的污染不可避免，水泥廠周圍建筑上的水泥粉塵、建筑過程使用的水泥，都會給周圍環境以及使用器械造成污染。因此，如何清洗水泥污垢變得非常迫切。

        常規的清洗方法包括使用各種無機、有機酸作為水泥瓦解劑，從而達到清洗水泥的目的，該類方法分解水泥速度是很快，但是強酸性體系往往會對基材造成一定的腐蝕作用，特別是建筑上的混凝土攪拌機，強酸性清洗劑勢必會對攪拌機的內部造成一定的腐蝕，日積月累，影響機器使用。常用的無機酸強酸包括：鹽酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）。水泥中的硬化層固體組分中的水化氧化鈣，受到無機強酸的作用，形成水溶性的鈣鹽，從而瓦解水泥的硬度，使水泥能夠快速和基材脫離，但是，強酸在使用過程中易腐蝕基材，對人體的也有損傷，因此，在使用過程要非常注意。

        為了降低無機酸的強腐蝕性，人們還使用無機酸鹽，如鹽酸脲作為水泥瓦解劑來處理水泥的表面【1】。但是，無機酸鹽依然具有較強的腐蝕性，對基材會造成一定的腐蝕。然而，有機酸卻不同，有機酸具有較為溫和的酸性特征，而且可以和水泥中的水化氧化鈣形成可溶性的有機鈣鹽，從而腐蝕水泥，達到清洗效果【2】。崔潔【3】利用乳酸作為清洗劑可以實現瓷瓶上的水泥污垢的清洗，該清洗劑具有成本低、安全、操作方便等優點，同時，在實驗過程中，還發現丁酸-醋酸-檸檬酸混合液也具有較好的清洗效果，這也為以后的水泥清洗劑的發展提供了一條思路，使用混合有機酸可以實現水泥的清洗。Saito等人【4】使用甲酸、單氯乙酸以及雙氧水作為混凝土的溶解劑，也取得了較好的效果。

        從無機酸到有機酸，使得水泥清洗劑更加的環保，使用時更加安全方便，但是，有機酸同樣具有一定的酸性，對基材還會具有一定的腐蝕性能，因此，在對基材要求嚴格的地方，如鋼材表面水泥清洗、混凝土攪拌機的清洗、汽車表面的清洗等，酸性清洗劑仍然無法達到使用要求。本文在混合有機酸水泥清洗劑的基礎上，研制出一種新型的近中性（pH=5-6）水泥清洗劑，具有比混合有機酸更好的清洗效果，而且使用起來更加安全，對特殊基材的表面也可以進行清洗。

2、實驗部分

        2.1 主要試劑

       有機酸：草酸、乳酸、檸檬酸、羥基乙酸、乙二胺四乙酸等；表面活性劑；其他助劑。

       2.2 清洗劑物理性能及穩定性檢測

       檢測清洗劑的pH值、密度、固含量、狀態等；以及放置一段時間的狀態。

       2.3 清洗劑對水泥清洗性能檢測

       檢測清洗劑對水泥的瓦解能力：將定量固體水泥加入清洗劑中，常溫放置一段時間，測試水泥的狀態。

     3、 結論與討論

     3.1 原材料的篩選

       原材料的選擇根據水泥的組成以及水泥溶解過程需要的技術需求，同時考慮了環保及使用安全等因素進行篩選。

       3.1.1 水泥腐蝕劑的篩選

       水泥腐蝕劑是對水泥具有瓦解作用的物質，常用的水泥瓦解劑有無機酸（鹽酸、硫酸、硝酸等）和有機酸（草酸、乳酸、檸檬酸、羥基乙酸、乙二胺四乙酸等）。無機酸在使用過程中酸性太強，造成腐蝕性太大，雖然水泥可以快速瓦解，但是對其他材料的腐蝕性較強，因此，在使用過程中已經慢慢被淘汰。有機酸能夠很好的取代無機酸，可以對水泥進行瓦解。利用有機酸的特性，根據配方要求，對各種有機酸的水泥瓦解能力進行篩選。表1給出了各種有機酸的水泥瓦解能力（酸量與水泥量為1:5）。

表1 各種水泥瓦解劑的瓦解性能

       乙二胺四乙酸由于其在水中的溶解性較低，雖然它具有較強的酸性，以及對水泥的瓦解速度較快，還是不太適合作為水泥瓦解劑。草酸具有較強的酸性，水溶性較好，但是與水泥中的鈣鹽結合會形成草酸鈣，附著在水泥表面，阻礙進一步反應。檸檬酸具有相對較小的酸性，其水溶性能好，其與水泥中的鈣形成鈣鹽可以部分溶解，達到一定的效果。羥基乙酸以及乳酸都具有溫和的酸性，其水溶性好，其形成的鈣鹽都具有一定的水溶性。因此，當其與水泥接觸時，可以與Ca形成水化產物，引起水泥晶型及體積發生變化，導致水泥瓦解。雖然，檸檬酸、羥基乙酸以及乳酸都具有一定的水泥瓦解能力，但是，在使用過程中，其水溶液具有一定的酸性，還是會對人體以及基材產生一定的影響。因此，選擇中性的水泥瓦解劑更加適用于人們使用的需求。本文中選擇的復合瓦解劑，具有較強的水泥瓦解能力，且pH值近中性，因此，具有很好的應用前景。

3.1.2 表面活性劑的篩選

        水泥經過瓦解劑的瓦解，形成的可溶或者微溶的鈣鹽需要快速分散到水溶液中，因此，在水泥溶解劑中還需要加入一些表面活性劑作為乳化劑可以加快瓦解劑的瓦解時間。本文篩選了常見的一些表面活性劑進行比較，結果如圖1所示。陰離子表面活性劑、兩性表面活性劑對形成的鈣鹽具有一定的乳化效果，可以加速反應的進行；非離子表面活性劑的效果不是很明顯；陽離子表面活性劑由于可以和酸進行反應，消耗掉一部分酸，因此起到了降低反應速率的效果；而我們通過表面活性劑的復配，可以達到更好的促進效果，比單一表面活性劑起到更好的效果。加入復合表面活性劑，可以使瓦解后形成的鈣鹽迅速從水泥表面脫離，讓新的表面暴露出來，同時，使用陰離子表面活性劑，還可以作為Ca離子的絡合劑，將瓦解劑繼續釋放出來，達到了循環利用的效果，進一步增加瓦解劑的瓦解效率。加入表面活性劑后的清洗劑，可以將水泥的瓦解時間大大縮短，從開始的10小時，縮短到只有6小時。瓦解后的水泥具有較好的粉末效果，因此，也更有利于從基材表面清除。

        為了進一步提高清洗劑的實用性能，該清洗劑中還添加入少量的有機酸、防腐劑、絡合劑等，使體系使用起來可以達到更大的清洗效果。

    

 

圖1、表面活性劑的加入對水泥瓦解時間的影響（1、非離子表面活性劑；2、陽離子表面活性劑；3、陰離子表面活性劑；4、兩性表面活性劑；5、本文復配表面活性劑）

3.1.3 水泥清洗劑的性能測試

通過將水泥瓦解劑以及復配表面活性劑進行混合，加入一些其他助劑，達到了較好的清洗效果。表2給出了清洗劑的各項物理參數。

表2 水泥清洗劑的物理性能參數

該清洗劑的清洗過程如圖2所示，經過清洗劑的浸泡，固體水泥完全瓦解，形成粉末狀水泥，且該清洗劑對石子的腐蝕性小。

圖2 水泥清洗劑對水泥瓦解過程圖

        4、結論

        （1） 將帶水泥的材料直接放到清洗劑中浸泡，噴淋清洗和超聲波清洗都能加快清洗效率；也可以用清洗劑擦拭水泥污染物，擦拭后用清水擦拭即可；

        （2） 該清洗劑安全，對人無毒，對環境無污染，對設備無腐蝕；近中性清洗劑，操作更加簡單、方便；清洗效率高，可靠性能好。

    參考文獻：

       【1】 Patent: Netherton, Jason J. (Kenosha, WI, US), CONCRETE CLEANING AND PREPARATION COMPOSITION, US20090208643, 2009, August.

       【2】 專利：崔久傳，李建勇，馬雪英，程東惠，尚百雨，水泥混凝土結垢清洗劑及及其制備方法，CN103540453A，2013年10月。

       【3】 崔杰，用乳酸清洗劑清洗瓷瓶水泥污垢，《黑龍江電力技術》，1992，14（4），213，216。  

       【4】 Patent: Saito, Toshihiro, Yoshida, Shoji, Fujiwara, Tsuneo, COMPOSITION FOR DISSOLVING OR DETERIORATING CONCRETES, JP2719887, 1997, November.