摘要:
各種混凝土外加劑的應(yīng)用改善了新拌和硬化混凝土的性能，促進(jìn)了混凝土新技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了工業(yè)副產(chǎn)品在膠凝材料系統(tǒng)中更多的應(yīng)用，有助于節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)，已經(jīng)逐步成為優(yōu)質(zhì)混凝土必不可少的材料。20世紀(jì)30年代，國(guó)外就開始使用木質(zhì)素磺酸鹽減水劑，60年代初，日本和西德先后研制成萘系和三聚氰胺系高效減水劑，從90年代開始，日本和歐洲開始使用聚羧酸系高性能減水劑，混凝土外加劑進(jìn)入了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用時(shí)代。在歐洲，90%的混凝土中使用各種混凝土外加劑，其中70%是各種類型的減水劑。我國(guó)外加劑的起步較國(guó)外稍晚，20世紀(jì)50年代開始木質(zhì)素磺酸鹽和引氣劑的研究和應(yīng)用，70年代以后，外加劑的科研、生產(chǎn)和應(yīng)用取得重大進(jìn)展，2000年前后逐漸開始對(duì)高性能減水劑進(jìn)行研究，以聚羧酸系減水劑為代表的高性能減水劑在近5年的時(shí)間里應(yīng)用量連續(xù)翻番增長(zhǎng)。國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)保持高速增長(zhǎng)，鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、煤礦、市政工程、核電站、大壩等工程對(duì)混凝土外加劑的需求一直很旺盛，我國(guó)的混凝土外加劑行業(yè)也一直處于高速發(fā)展階段。
一、混凝土外加劑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
1．外加劑產(chǎn)品的發(fā)展情況
2010年1月~3月，中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)混凝土外加劑分會(huì)組織協(xié)會(huì)會(huì)員單位、各省市的理事和各地有關(guān)專家、行業(yè)管理部門共同參與了2009年全國(guó)混凝土外加劑產(chǎn)品產(chǎn)量調(diào)查，在對(duì)全國(guó)各省市外加劑生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行大量調(diào)查工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)多個(gè)渠道匯總的各省市外加劑產(chǎn)量數(shù)據(jù)累加，2009年全國(guó)各品種外加劑產(chǎn)量見下表。
目前，全國(guó)外加劑品種齊全，混凝土外加劑總產(chǎn)量達(dá)722.52萬噸。各種合成減水劑產(chǎn)量約484.68萬噸，各種高效減水劑（萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸鹽、脂肪族和蒽系減水劑）占全部合成減水劑總量的67%，聚羧酸系高性能減水劑占26%，普通減水劑（木質(zhì)素磺酸鹽減水劑）占7%。2009年其他外加劑的產(chǎn)量分別為引氣劑1.6317萬噸、膨脹劑126.362萬噸、速凝劑100.71萬噸（其中固體速凝劑占74.32%，液體速凝劑占25.68%）、緩凝劑（葡萄糖酸鈉、糖鈣、糖蜜等）9.15萬噸。據(jù)估算，上述外加劑銷售產(chǎn)值達(dá)到277.8億元。
（1）高效減水劑
高效減水劑是在混凝土工作性大致相同時(shí)，具有較高減水率的一種外加劑，2009年全國(guó)總產(chǎn)量為322.79萬噸，其中萘系占高效減水劑總產(chǎn)量的82.53%、脂肪族占12.85%、氨基磺酸鹽占2.85%、蒽系占1.32%、三聚氰胺系占0.45%。萘系產(chǎn)量占全部合成減水劑總產(chǎn)量的55%，與2007年相比有所下降；聚羧酸系減水劑占全部合成減水劑的26%，與2007年相比有所上升，但萘系仍然是減水劑中使用量大面廣的品種。2009年脂肪族減水劑產(chǎn)量比2007年增長(zhǎng)29.93萬噸，增加較多，這是由于脂肪族減水劑價(jià)格較為便宜，主要用于外加劑的復(fù)配，河南、浙江兩省為脂肪族減水劑生產(chǎn)的大省。
（2）高性能減水劑
以聚羧酸鹽類為主要成分的高性能減水劑具有一定的引氣性、較高減水率和良好的坍落度保持性能，是環(huán)保型的外加劑。國(guó)外20世紀(jì)90年代開始使用，日本現(xiàn)在的使用率占高效減水劑的60%～70%，歐美約占20%左右。
從2000年前后，我國(guó)混凝土工程界逐漸認(rèn)識(shí)聚羧酸系減水劑。近幾年來，在高速鐵路建設(shè)的帶動(dòng)下，高性能減水劑發(fā)展迅猛，并得到了大量推廣應(yīng)用。2007年國(guó)內(nèi)年產(chǎn)量為41.43萬噸，2009年依據(jù)各省聚羧酸外加劑生產(chǎn)量累加計(jì)算，產(chǎn)量為126.83萬噸，增長(zhǎng)幅度達(dá)到206%。聚羧酸外加劑生產(chǎn)量比較大的省市是山西省、江蘇省和浙江省。
GB50119《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》編制組對(duì)全國(guó)主要的7家聚羧酸原料生產(chǎn)企業(yè)的原料銷售數(shù)量進(jìn)行調(diào)查顯示，這7家企業(yè)2009年聚羧酸原料銷售約15萬噸，折合聚羧酸減水劑母液約80萬噸。此外，還有一些國(guó)外的企業(yè)也生產(chǎn)和銷售聚羧酸外加劑原料。
高速鐵路工程用外加劑主要是聚羧酸系減水劑。外加劑分會(huì)對(duì)2008年~2009年在建的26條鐵路干線聚羧酸外加劑用量進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，調(diào)查顯示，這26條線路的總里程為11243.56公里，總投資額為10149.96億元，計(jì)劃或?qū)嶋H使用（已經(jīng)完工）聚羧酸系減水劑總計(jì)149.2267萬噸。2007年這些線路聚羧酸減水劑招標(biāo)額為12.32萬噸，2008年為32.89萬噸，2009年為52.31萬噸。即使按照聚羧酸系減水劑在某一時(shí)期的較高價(jià)格7000元/噸來估計(jì)，2007年~2009年的3年里聚羧酸系減水劑產(chǎn)值約1044586.9萬元(10.44億元)，僅占鐵路投資總額的1.03%。目前特別值得關(guān)注的一個(gè)問題是，高速鐵路招標(biāo)過程中聚羧酸外加劑存在最低價(jià)中標(biāo)的問題，2009年中標(biāo)價(jià)格最低為3450元/噸左右。從保證工程質(zhì)量的角度出發(fā)，應(yīng)該鼓勵(lì)不斷提高聚羧酸減水劑質(zhì)量，加強(qiáng)新品種聚羧酸減水劑理論和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)工程現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，反對(duì)惡意壓價(jià)競(jìng)爭(zhēng)。
（3）膨脹劑
膨脹劑的主要特性是摻入混凝土后起抗裂防滲作用，它的膨脹性能可補(bǔ)償混凝土硬化過程中的收縮，在限制條件下成為自應(yīng)力混凝土。我國(guó)生產(chǎn)膨脹劑主要品種有：U型膨脹劑（生、熟明礬石，硬石膏等組成）、復(fù)合膨脹劑（CEA）、鋁酸鈣膨脹劑（AEA-高強(qiáng)熟料、天然明礬石、石膏）、EA-L膨脹劑（生明礬石、石膏等組成）、FN-M膨脹劑（硫鋁酸鹽混凝土膨脹劑）、CSA微膨脹劑（硫鋁酸鹽等）、脂膜石灰膨脹劑（石灰、硬脂酸等）。2009年，膨脹劑年產(chǎn)量約126.36萬噸，生產(chǎn)企業(yè)100多家。一些上規(guī)模的企業(yè)年產(chǎn)量3萬～5萬噸，少數(shù)廠家的年產(chǎn)量達(dá)到10萬噸，甚至20萬噸以上。生產(chǎn)企業(yè)集中在湖北、安徽、江西、天津、山西等省市。
（4）速凝劑
速凝劑是調(diào)節(jié)混凝土（或砂漿）凝結(jié)和硬化速度的外加劑，它能加速水泥的水化作用，顯著縮短凝結(jié)時(shí)間，用于噴射混凝土施工。速凝劑按產(chǎn)品形態(tài)，可分為固態(tài)和液態(tài)；按其堿的含量來分，可分為有堿、無堿和低堿。2009年，全國(guó)速凝劑年產(chǎn)量約100.71萬噸，生產(chǎn)廠60多家，主要分布在華北、華東、中南地區(qū)。2009年由于鐵路、公路、煤炭行業(yè)建設(shè)大規(guī)模增長(zhǎng)，速凝劑產(chǎn)量較2007年有大幅度增長(zhǎng)。特別是高速鐵路對(duì)液體無堿速凝劑的需求，使得2009年液體速凝劑產(chǎn)量達(dá)到25.86萬噸，成為外加劑發(fā)展的亮點(diǎn)之一。
（5）木質(zhì)素類磺酸鹽減水劑
木質(zhì)素磺酸鹽減水劑是常用的普通型減水劑，其減水率為8%～10%，可以直接使用，也可作為復(fù)合型外加劑原料之一，因價(jià)格較便宜，使用還是較廣泛的。木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑2009年的產(chǎn)量約35.06萬多噸，產(chǎn)品包括木鈣、木鎂、木鈉等。從我國(guó)應(yīng)用木質(zhì)素磺酸鹽減水劑來說，各地是不平衡的，南方利用較多，如上海利用它配制成中效泵送劑，較廣泛的用于商品混凝土；2009年四川省木鈣產(chǎn)量有大幅度增加。木質(zhì)素磺酸鹽減水劑是利用造紙廠的造紙廢液生產(chǎn)的普通減水劑，變廢為寶，并且解決了對(duì)環(huán)境造成污染的難題；產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、價(jià)格適中、應(yīng)用范圍廣，是一種應(yīng)該大力推廣使用的外加劑產(chǎn)品。
（6）緩凝劑
目前主要使用的緩凝劑產(chǎn)品有糖鈣、糖蜜、葡萄糖酸鈉、檸檬酸等。用作緩凝劑的還有羥基羧酸（酒石酸、葡萄糖酸、水楊酸、乙酸、馬來酸、單寧酸、已糖酸等）、碳水化合物（蔗糖）或其他一些化合物。2009年緩凝劑總產(chǎn)量已達(dá)9.15萬噸，四川米易和內(nèi)蒙古集寧都有糖鈣專業(yè)生產(chǎn)廠。
（7）引氣劑
引氣劑是一種在攪拌時(shí)能夠在砂漿和混凝土中引入大量均勻分布的、封閉的微小氣泡，并能使氣泡保留在硬化混凝土中的外加劑。引氣減水劑是兼有引氣和減水兩種功能的外加劑，引氣劑和引氣減水劑主要用來改善塑性砂漿和混凝土和易性，減少泌水和離析，同時(shí)大幅度提高砂漿和混凝土的耐久性。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用量較多的引氣劑是松香熱聚合物。皂甙類引氣劑具有良好的性能，目前在上海、杭州等地都有工廠在生產(chǎn)。2009年全國(guó)引氣劑總產(chǎn)量為1.63萬噸，比2007年增長(zhǎng)1.29萬噸。
（8）復(fù)合型外加劑
復(fù)合型外加劑是根據(jù)工程需要，以上述的各種組分為主，再加入其他組分復(fù)合而成，如防凍劑、早強(qiáng)減水劑、泵送劑、防水劑、引氣減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑、水下混凝土用外加劑、灌漿劑等。這些復(fù)合型的外加劑生產(chǎn)設(shè)備較為簡(jiǎn)單、投資少、效益較好。我國(guó)有一大部分外加劑廠是生產(chǎn)這種類型的外加劑。混凝土外加劑大多數(shù)以復(fù)合外加劑加入混凝土。
