2013年我国混凝土外加剂生产情况调查及分析

  犹如食品中的“味精”，混凝土外加剂的掺加能够显著改善新拌混凝土的流动性、和易性，提高硬化混凝土强度和耐久性，促进混凝土新技术的发展，促进工业废渣加工的副产品在胶凝材料系统中更多的应用，有助于节约资源和环境保护，已经逐步成为优质混凝土必不可少的材料。

  近年来，我国基础设施建设保持高速增长，铁路、公路、机场、煤矿、市政工程、核电站、大坝等工程对混凝土外加剂的需求持续旺盛，我国混凝土外加剂行业也一直处于高速发展阶段，逐步形成了一个品种齐全、规模渐大、产销持续增长、产品性能不断提高的局面。

  生产情况

  中国建材联合会混凝土外加剂分会每两年进行一次全国范围的混凝土外加剂生产情况大调查，其目的是掌握行业最新发展动态，为制定行业发展政策提供准确依据。由于外加剂产品品种多，且尚未列入国家统计系统，加之全国外加剂生产企业数量多、规模差异大，因此开展全国范围内的统计是一项非常辛苦和艰巨的工作。

  2013年10月~2014年3月，分会通过下属会员单位、重点联系企业、行业专家的专项调研等途径得到基础数据，再结合相关行业统计数据进行综合分析后形成2013年全行业各品种混凝土外加剂产量，见下表。

  1. 合成减水剂

  合成减水剂是外加剂品种中最重要的产品，可以单独使用，也可以作为各种复配产品的母料使用。我国合成减水剂的产量居世界产量的第一位。按照GB 8076 《混凝土外加剂》的划分，合成减水剂分为三种：高性能减水剂（以聚羧酸系减水剂为代表）、高效减水剂（以萘系等减水剂为代表）和普通减水剂（以木质素磺酸盐类为代表）。2013年我国合成减水剂总产量约954.24万吨，比2011年的645.36万吨增加了48%。

  （1）萘系、脂肪族等高效减水剂产量在持续增加。2013年萘系减水剂357.59万吨，比2011年的302.6万吨增长18%，仍然是高效减水剂中量大面广的品种；2013年脂肪族减水剂68.17万吨，比2011年的62.2万吨增长9.6%。由于脂肪族减水剂减水率高、价格较为便宜，主要用于外加剂的复配，江苏、河南、浙江、广东等省市为脂肪族减水剂生产的大省。由于使用历史较长，其合成工艺技术成熟稳定，应用技术都十分成熟；特别是对砂石质量较差的混凝土，萘系、脂肪族高效减水剂更是有着不可替代的作用。

  （2）聚羧酸系减水剂产量和所占比例都在持续增加。以聚羧酸盐类为主要成分的高性能减水剂具有一定的引气性，较高效减水率和良好的坍落度保持性能，是环保型的外加剂。2000年我国开始聚羧酸系减水剂的生产和应用，2007年高速铁路建设带动聚羧酸系高性能减水剂迅猛发展，2011年，全国各地搅拌站陆续将聚羧酸系减水剂应用在中低标号泵送混凝土中，使得产量有了大幅度增加。2013年依据各省聚羧酸系减水剂生产量累加，全国聚羧酸系减水剂总产量为497.8万吨，比2011年的239.1万吨增长108%。其原因在于：聚羧酸系减水剂是绿色环保型产品，性能优异，生产和使用过程无污染；另一方面，其原料供应情况较好，价格较平稳，减水剂产品价格下降至较合适的水平，目前聚羧酸系减水剂在混凝土中的使用成本几乎与萘系减水剂持平。

  聚羧酸系减水剂在商品混凝土中大量应用也遇到一些问题，如：砂石含泥量高影响减水效果、坍落度损失大，这是需要今后研究解决的问题之一。

  近年来，新一代聚羧酸系高性能减水剂在快速发展。2013年聚羧酸系高性能减水剂占合成减水剂总产量的52.2%，比2011年（37.1%）增加15.1个百分点；高效减水剂（萘系、密胺系、氨基磺酸盐、脂肪族和蒽系减水剂）占合成减水剂总产量的46.5%，比2011年（60.2%）下降了13.5个百分点。

  （3）优质木质素磺酸盐产量有所下降。木质素磺酸盐减水剂是常用的普通型减水剂，其减水率为8%～10%，可以直接使用，也可作用复合型外加剂原料之一，因价格较便宜，在我国的使用还是较广泛的，如上海利用它配制成中效泵送剂，较广泛的用于商品混凝土。木质素磺酸盐类减水剂2009年的产量约35.06万多吨，产品包括木钙、木镁、木钠等。但2011年（18.01万吨）和2013年（12.5万吨）两次统计数字显示，我国木质素磺酸盐减水剂产量和应用量在持续下降，目前仅有石岘和锦州两家较大规模的企业在生产。木质素磺酸盐减水剂是利用造纸厂的造纸废液生产的普通减水剂，变废为宝，并且解决了对环境污染的难题；产品质量稳定、价格适中、应用范围广，是一种应该大力推广使用的外加剂产品。

  2.膨胀剂

  膨胀剂的主要特性是掺入混凝土后起抗裂防渗作用，它的膨胀性能可补偿混凝土硬化过程中的收缩，在限制条件下成为自应力混凝土。我国生产膨胀剂主要品种有：U型膨胀剂（生、熟明矾石，硬石膏等组成）、复合膨胀剂（CEA）、铝酸钙膨胀剂（AEA-高强熟料、天然明矾石、石膏）、EA-L膨胀剂（生明矾石、石膏等组成）、FN-M膨胀剂（硫铝酸盐混凝土膨胀剂）、CSA微膨胀剂（硫铝酸盐等）、脂膜石灰膨胀剂（石灰、硬脂酸等）。生产企业众多，集中在山东、河南、山西、四川、湖南、安徽、天津等省市。近几年膨胀剂产量（2009年约126.36万吨，2011年约135万吨，2013年约150万吨）在稳步增加，满足了刚性防水和补偿收缩混凝土的需求。但我国膨胀剂企业一般规模较小，少数企业年产量能达到10万吨以上；存在较为严重的恶意竞争、个别企业的产品以次充好等不规范行为，其销售市场还需要逐步走向规范和成熟。

  3.引气剂

  引气剂是在搅拌时加入的能够在砂浆和混凝土中引入大量均匀分布的、封闭的、微小气泡，并能使气泡保留在硬化混凝土中的外加剂。引气剂常用来改善塑性砂浆和混凝土和易性，减少泌水和离析；同时提高抗冻性，大幅度提高砂浆和混凝土的耐久性。目前国内应用量较多的引气剂是松香热聚合物和皂甙类引气剂。近几年，引气剂产量一直在持续增长，2009年引气剂总产量为1.63万吨，2011年产量达到3.36万吨，2013年产量达到3.79万吨。引气剂的快速发展是由于人们更加重视混凝土耐久性所致。

  4. 速凝剂

  速凝剂是调节混凝土（或砂浆）凝结和硬化速度的外加剂，它能加速水泥的水化作用，显著缩短凝结时间，用于喷射混凝土施工。由于铁路、公路、煤炭行业建设大规模增长，速凝剂产量保持增长。用于湿喷的液体无碱速凝剂是发展方向。2013年粉状速凝剂产量有较大幅度的增长，主导产品主要是粉状产品，由2011年的99.2万吨增至2013年的107.65万吨，增加8.5%。无碱或低碱的液体速凝剂产量仍然较少（3.45万吨），原因可能是其价较贵、铁路市场需求严重下降所致。今后应研发有市场竞争力的、掺量适宜的液体速凝剂。

  5. 缓凝剂

  缓凝剂产品主要有糖钙、糖蜜、葡萄糖酸钠、柠檬酸等。2013年缓凝剂总量为6.02万吨，与2011年的产量（5.95万吨）基本持平。

  行业发展情况

  1.外加剂行业处在不稳定的动态发展阶段

  从中国建材联合会混凝土外加剂分会会员数量每年的增减情况来看，外加剂行业有些企业是不稳定的、不断变化的，说明外加剂行业尚处于动态发展阶段。2012年~2013年的两年时间里，外加剂分会新增会员单位86家，同时清退40家企业（大部分是因为市场、资金等原因停业）。

  2.大型企业在寻求规模化和上市

  近年来，外加剂行业的大型企业在不断稳定发展，逐步规模化，表现在不断把生产企业规模做大、全面开始自动化生产、筹划和准备上市。

  近几年，科之杰新材料集团有限公司已在8个省、直辖市建立了10个生产基地，拥有福建厦门、福建漳州、重庆璧山、贵州龙里、河南新乡、陕西蓝田、广东佛山、浙江嘉善、浙江金华、湖南湘潭10个混凝土外加剂研究与产业化基地，拥有萘系、脂肪族、氨基、聚羧酸等多条减水剂合成生产线，年设计合成生产能力43万吨，复配生产能力70万吨，可提供30余种混凝土外加剂及相关产品。

  部分外加剂生产企业为寻求资金、谋划更大的发展，同时为了规范经营、吸引更多人才而在积极准备上市。已经上市的公司有3家，准备上市的公司有7家。

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  3.外加剂发展不均衡的问题有所改观

  我国混凝土外加剂发展地区分布不平衡的问题一直非常严重，近几年逐年有所改观。合成减水剂工厂多数都集中在江苏、浙江、广东、河北、山东、天津等省市；从近期的调查发现，由于建设市场的转移和调整，东北地区、西北地区都陆续有新建的合成外加剂厂。还有一些大企业在西部投资新建厂，如：重庆建研科之杰新材料有限公司、贵州科之杰新材料有限公司、陕西科之杰新材料有限公司、四川吉龙化学建材有限公司、内蒙古吉龙化学建材有限公司、兰州吉盛化学建材有限公司。此次调查发现，海南、西藏等地都有了合成的外加剂厂。仅宁夏还没有外加剂厂。

  4.混凝土外加剂出口持续稳定增加

  自2009年4月1日起，高效减水剂海关代码为38244010，出口退税率为13%。国内一些具有国际市场开发能力的企业纷纷开始关注国际市场，一批企业的外加剂产品通过各种途径走出国门，从东南亚及日韩等地向中亚、西亚及全球辐射。根据国家海关总署统计数据显示，2013年高效减水剂出口量达到27.003万吨，出口金额20276万美元。与2011年高效减水剂出口量13.945万吨，出口金额11756万美元相比，出口量和出口金额都有了大幅度增长。我国外加剂出口产品主要有：萘系粉剂减水剂、聚羧酸系外加剂粉剂和液体、木质素磺酸盐减水剂。

  聚羧酸系减水剂应用新领域分析

  聚羧酸系减水剂技术先进，目前主要是用于商品混凝土和预制混凝土。今后一段时间除了继续开发具有减缩、超早强、降低粘度功能的聚羧酸系减水剂以外，仍有一些有潜在希望的应用领域可以进行聚羧酸系减水剂的拓展研究和应用。

  1. 用作水泥助磨剂

  在水泥生产过程中，熟料粉磨时普遍使用助磨剂，以降低为得到一定细度颗粒所需要的能耗。常用的助磨剂包括链烷醇胺（即三乙醇胺，或三异丙醇胺）和聚乙二醇（PEGs），由于后者是聚羧酸系减水剂的侧链。在粉磨过程中加入液体聚羧酸系减水剂，在提高磨机产能的同时，也可以降低用这种方法生产水泥的需水量。有一些水泥生产企业已经用此工艺进行了试验。经过3年的试验，得到了不同的试验结果，在有些情况下，使用聚羧酸系减水剂可以达到相当高的产量，而在有些工厂的增产效果不明显或完全没有效果。造成这些差别的原因仍不清楚需要进行研究。目前公开是试验室和水泥厂利用浓度为40%液体外加剂的资料。当PCE与常用醇胺助磨剂相混合使用时，可得到最好的PCE的最好效果。一般作为助磨剂加入250克～500克聚羧酸系减水剂/吨熟料即可，没有观察到聚羧酸减水剂的塑化效果；当在相当高的掺量（≥1千克/吨熟料）下时，就会发现可以明显降低水泥的用水量，因此获得较高的强度。这种方法对混合水泥特别有利。

  如果利用聚羧酸系减水剂作为水泥助磨剂能够成功，会给聚羧酸系减水剂提供新的大量需求。这一方面需要通过研究和试验完全弄清楚在粉磨过程中发生的表面化学现象，另一方面未来降低能耗成本的要求也将对这种应用起到关键作用。

  2. 用于石膏板生产减水剂

  聚羧酸系减水剂还可大量用于生产石膏墙板。在这里，聚羧酸系减水剂可以进一步降低石膏浆体的需水量，可降低石膏板干燥所需能耗，从而降低成本。因此，使用聚羧酸系减水剂产品主要推动力是降低能耗成本，其次是增加强度。对于这方面的应用，国外已设计了特定的用于石膏板的聚羧酸系减水剂产品。

  3. 用于喷射混凝土

  聚羧酸系减水剂另一个重要和较新的应用是用于隧道工程的喷射混凝土，其中利用聚羧酸系减水剂可将水灰比降至更低值，这种效果对于喷射混凝土是非常必要的。因为普通喷射混凝土由于速凝剂诱导的水泥水化物自身结晶，后期强度比小于100%，显示较差的强度增长。使用了聚羧酸系减水剂的喷射混凝土可以协助有效实现预定的后期强度。

  4. 粉状聚羧酸产品用于干粉砂浆

  目前我国聚羧酸减水剂的产量虽然很大，但粉状产品的产量很少，仅仅个别企业生产，限制了聚羧酸系减水剂产品在干粉砂浆等要求粉状产品的行业中的应用。

  生产粉状聚羧酸系减水剂产品应该注意到两个问题。首先是干燥过程中的安全问题。通常为了减少能耗，粉状产品是由含固量尽可能高的母液喷雾干燥生产的。应该注意到：聚羧酸系减水剂粉状产品（液体产品是不易燃，还有阻燃作用）是易燃有机物，在较低的温度下会发生自燃。因此生产粉剂产品时可能发生爆炸和着火。现在已经认识到可以通过加入一些能大幅度地降低自燃点的物质来有效保障粉状聚羧酸系减水剂产品的安全生产。

  另一个需要注意的问题是，聚羧酸粉状产品由油状或似蜡状EO侧链产生粘着性。由于提高侧链的长度、侧链的密度和在聚羧酸系减水剂母液中含有PEG/MPEG混合物，增加了产品密实成团的趋势。为了避免这种现象，在喷雾干燥过程中可以加入比表面积非常大的无机载体材料，这个措施有助于形成非密实的粉状产品。这种松散的粉状产品的自流性能有利于粉状聚羧酸减水剂产品的生产。

  行业情况总结

  1. 外加剂行业在蓬勃发展，逐步形成了一个品种齐全、规模渐大、产销持续增长、产品性能不断提高的局面。2013年混凝土外加剂总产量达1225.25万吨，折合外加剂销售产值达到496.61亿元。

  2. 聚羧酸系减水剂大幅度增长，萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂产量也有所增加。2013年产量分别为497.81万吨、357.59万吨和68.17万吨。

  3. 聚羧酸系减水剂占全部合成减水剂总量的比例由2007年的14.6%持续提高到2013年的52.2%。其增长受到产品性能、性价比和原材料等因素的影响，近期我国聚醚原料供应充足。

  4. 聚羧酸系减水剂今后一段的研发可以向水泥助磨剂、石膏板减水剂、喷射混凝土和粉状产品等几个方向发展。

  5. 外加剂行业仍然处在不稳定的动态发展阶段，地区分布不平衡的问题有所改观，西部地区和海外施工是混凝土外加剂行业新的销售市场。