我国混凝土外加剂现状和展望.docx

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我国混凝土外加剂现状和展望

我国混凝土外加剂现状和展望

田　培　（中国混凝土外加剂协会）

　　混凝土外加剂在混凝土中的广泛应用，已使其成为混凝土中必不可少的第五组份，混凝土外加剂的特点是品种多、掺量小、在改善新拌和硬化混凝土性能中起着重要的作用，外加剂的研究和应用促进了混凝土施工新技术和新品种混凝土的发展。

　　高性能混凝土是当前国内外混凝土领域中研究的热点，高性能混凝土是一种具有良好施工性能、强度较高、体积稳定性好及高耐久性混凝土，是混凝土进入高科技时代的产物，是21世纪的重要建筑材料。

　　高性能混凝土最重要的特征是具有优异的耐久性，耐久性可达100～500年，是普通混凝土3～10倍。

混凝土要达到高耐久性，首先要降低水胶比，生产出致密不透水的混凝土。

　　混凝土达到高性能的最重要的技术途径是使用优质的高效减水剂和矿物外加剂（亦称矿物外加掺料）。

前者能降低混凝土的水灰比，增大坍落度和控制坍落度损失，赋予混凝土高密实度和优异施工性能；后者能填充胶凝材料的孔隙，参与胶凝材料的水化，改善混凝土的界面结构，提高混凝土的密实性，强度和耐久性。

也可以说90年代的矿物外加剂的开发应用，使混凝土进入了高性能时代。

　　高性能混凝土要成为21世纪重要建筑材料，混凝土外加剂起重大作用，不言而喻，混凝土外加剂生产企业的责任也是相当重大的，我国目前外加剂的现状是怎样的？

这是大家所关心的问题，去冬今春协会动员了广泛的社会力量，进行了调查，现将调查情况作一汇报，供企业参考。

1　我国混凝土外加剂企业的现状

　　这次调查的企业计482家，可能还有不少的小企业未统计在内。

这482家企业，可认为是我国混凝土外加剂生产的骨干企业，其外加剂总产量达123.5万吨。

1.1　高效减水剂

1.1.1　我国高效减水剂生产厂和产量

　　我国化学合成的高效减水剂的企业146家，高效减水剂总产量19.38万吨。

从调查结果看，我国除海南、青海、西藏外，其余各省均有高效减水剂生产厂，但在各省市分布是不均匀的，少的省市只有1～2家，多的近20家。

这些工厂主要分布在北京、上海、天津、河北、山东、江苏、湖北、广东等地。

北京有19家、上海6家、天津16家、河北8家、江苏13家、山东10家、湖北12家、四川7家。

北京地区的总产量12390吨、上海12648吨、天津25500吨、河北10310吨、江苏12522吨、山东19100吨、广东16378吨、湖北16705吨、四川13850吨。

年产高效减水剂500吨以下的58家约占总量的40%，年产501～1000吨的33家占24％，1001～2000吨22家占16％，2001～3000吨13家占10％，3001～4000吨9家占9％，4001～5000吨3家占2％，5001吨以上的6家占4％。

国内生产量最大的浙江五龙化工厂（11000吨），湛江外加剂厂（8100吨），山东鼎力化工集团（6000吨），山东莱芜汶河化工厂（5500吨），江都市减水剂厂（5292吨）。

从年产量来看，我国高效减水剂生产厂大多为小型企业（＜1000吨/年），占60％以上，大型企业（＞5000吨/年），仅占4％，其余为中型企业（1001～5000吨）占32％。

从地区分布来说，主要分布在河北、山东、江苏、浙江、广东等大城市与沿海地区，但沿海的福建省外加剂生产和用量却较少。

1.1.2　高效减水剂的品种

　　高效减水剂的品种，以原料来分，主要分为下列几类:

　　1）以萘为原料的萘磺酸钠甲醛缩合物；

　　2）以三聚氰胺为原料的磺化三聚氰胺甲醛树脂；

　　3）以蒽油为原料的聚次甲蒽磺酸钠；

　　4）以甲基萘为原料的聚次甲基萘磺酸钠；

　　5）以古马隆为原料的氧茚树脂磺酸钠；

　　6）以栲胶为原料的高效减水剂；

　　7）其它，最近研究开发的有胺基磺酸盐。

　　从总产量来看，90％以上是萘系减水剂。

密胺树脂系高效减水剂，在国内差不多是与萘系减水剂同时出现的，目前国内也有近20家厂生产，但这些厂的生产规模一直都较小，最大的液体产量也只有1000～2000吨/年，后来虽然出现了改性三聚氰胺产品，但由于价格和性能上的原因，这些厂的规模未能增大。

目前虽然出现了一些新品种，产品性能也有些特点，如减水率高，可控制混凝土坍落度损失，但因价格原因，使用上受到限制。

　　目前萘系减水剂，由于原料供应充分，价格也较为适中，预计在今后一段时间内，仍将为我国高效减水剂的主要品种。

1.2　膨胀剂

　　膨胀剂的主要特性是掺入混凝土后能起抗裂防渗作用，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。

　　我国生产的膨胀剂主要品种有：

　　1）U型膨胀剂（生、熟明矾、石膏等组成）

　　2）复合膨胀剂（CEA）

　　3）铝酸钙膨胀剂（AEA—高强熟料、天然明矾石、石膏）

　　4）EA—L膨胀剂（生明矾石、石膏等组成）

　　5）FN—M膨胀剂（硫铝酸盐混凝土膨胀剂）

　　6）CSA微膨胀剂（硫铝酸钙等）

　　7）脂膜石灰膨胀剂（石灰、硬酯酸等）

　　膨胀剂生产厂约50多家，其中生产UEA有27家（见表2），明矾石膨胀剂（EA-L、EA-C、FN-M）有7家，铝酸钙膨胀剂有6家，复合膨胀剂有2家，PNC膨胀剂有4家，其它膨胀剂有1家。

　　目前膨胀剂年产量约25万吨，天津豹鸣集团最高年产量达8万吨。

　　表2　　　　　　U型膨胀剂主要生产厂

生　　产　　厂　　家

中国建材院北京中岩特材公司吉林建材院试验厂

天津豹鸣集团有限公司安徽庐江特种建材厂

石家庄特种水泥厂贵州建材院中试厂

沈阳东陵膨胀剂厂安徽蒙城振华水泥厂

广东江门市水泥厂河南驻马店中原公司

上海白水泥厂重庆特种建材厂

山东寿光市利飞混凝土外加剂有限公司江西省特种水泥厂

乌鲁木齐建科所混凝土外加剂厂南京长山水泥厂

包头市三固公司杭州建筑外加剂厂

山西省建科院混凝土外加剂厂西安红旗混凝土外加剂厂

福州市建科所中试厂浙江力顿特种水泥厂

广西贵港水泥厂安徽省巢湖速凝剂总厂

南京特材股份有限公司昆明嘉生混凝土外加剂公司

成都青白江混凝土外加剂厂   

1.3　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，缩短凝结时间，用于喷射混凝土施工。

速凝剂的主要品种有：

　　1）红星一型速凝剂　（NaAlO2、石膏等）

　　2）711型速凝剂　　（NaAlO2、石膏等）

　　3）阳泉Ⅰ型　　　　（NaAlO2、CaO、ZnO等）

　　4）尧山型　　　　　（NaAlO2）

　　5）731型　　　　　（NaAlO2）

　　6）782型　　　　　（NaAlO2、矾泥、石灰）

　　7）785型　　　　　（水玻璃、重络酸竹等）

　　速凝剂当前年产量约8万吨，生产厂30～40家，主要生产厂（见表3），厂的生产规模大多数在2000～3000t，少数厂的产量达5000t左右。

　　这些主要分布华北、华东、中南和东北地区。

　　表3　　　　　　　速凝剂主要生产厂

石家庄市花园混凝土外加剂厂四川省芙蓉矿务局速凝剂厂

黑龙江省鸡西水泥速凝剂厂河北峰峰矿务局建材厂

辽宁锦西金星速凝剂厂陕西铜川矿务局

山西省阳泉建筑工程公司安徽淮北煤矿新型建材厂

山西大同矿务局速凝剂厂阜新矿务局速凝剂厂

安徽淮南矿务局大通机械厂洛阳隧道局速凝剂厂

山东省台儿庄县速凝剂厂河北开栾矿务局速凝剂厂

江苏徐州矿务局水泥厂陕西蒲白水泥厂速凝剂厂

江苏徐州矿务局混凝土外加剂厂内蒙乌兰布和水泥厂

山东新汶矿务局张庄矿东都服务公司山东莒南县壮岗镇水泥厂

铁道部第十八工程局五处外加剂厂湖南冷水江速凝剂厂

山东寿光县速凝剂厂安徽巢湖速凝剂厂

河南焦作矿务局水泥厂速凝剂分厂安徽庐江特种建材厂

河南鹤壁矿务局山西坑西五州化工厂

上海硅酸盐制品厂鹤岗矿务局速凝剂厂

1.4　木质素类外加剂

　　木质素外加剂，是常用的普通型减水剂，也是一些复合型外加剂主要原料之一。

因价格较便宜，使用还是较广泛的，目前木质素类外加剂的主要生产厂有：

　　吉林省石砚造纸化工厂

　　吉林省开山屯鲍利葛木质素技术有限公司

　　吉林亚松实业股份有限公司

　　牡丹江市红旗化工厂

　　广州造纸厂

　　福建省连城县造纸厂

　　天津澳津新型建材有限公司

　　木质素类减水剂年产量约8万吨。

从现在情况来看，木质素资源尚未得到充分利用。

1.5　缓凝剂

　　缓凝剂目前主要使用的产品有糖钙、糖密等，目前产量最大的是四川省米易糖业股份有限公司，其年产量可达8000～10000t，内蒙古集宁市混凝土外加剂厂也是生产糖钙的专业厂,年生产能力约1000t。

这种缓凝剂主要用于缓凝或作其它外加剂的复合组成。

用作缓凝剂还有羟基酸（柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、水杨酸、乙酸、马来酸、单宁酸、乙糖酸等），碳水化合物（蔗糖）或其它一些化合物（丙三醇、聚乙烯、甲基硅铝酸钠、对氨基苯磺酸）等。

1.6　复合型外加剂

　　复合型外加剂是根据工程需要，以上述的各种组成为主，再加入其它组分复合而成，如防冻剂、早强减水剂、泵送剂、防水剂、引气减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂，水下混凝土用外加剂、灌浆剂等。

这些复合型的外加剂生产设备较为简单、投资少、效益较好。

我国有相当多外加剂厂是生产这种类型的外加剂。

这种外加剂产品多为粉状。

有的厂家为了降低每吨生产成本，在产品中加入大量的隋性填料，有效成分含量较少，掺量很大。

统计这种产品的产量意义不大。

因为这种产品的主要成分是高效减水剂、木钙或缓凝剂，统计会造成重复，另一方面是产品中有大量隋性组成。

各种产品的牌号也不胜其数。

如天津市有近60家外加剂厂，发放准用证的就有近170个。

北京市有75家外加剂厂，产品牌号近400个。

年产量19.2万吨，其中化学合成的高效减水剂1.2万多吨，其余均为复合的高效减水剂、普通减水剂、泵送剂、防冻剂、膨胀及防水剂等，全国各地复合外加剂的情况也大都如此。

　　各地的外加剂发展与当地商品混凝土的发展是分不开的。

1999年北京市有搅拌站51家，商品混凝土年产量729万立米，上海市商品混凝土搅拌站108家，年产商品混凝土1041万立米，天津市商品混凝土搅拌站24家，商品混凝土212万立米，武汉市搅拌站有28家，商品混凝土100万立米，江苏、湖北、广东的混凝土搅拌站较多，外加剂生产发展较快，这说明外加剂和商品混凝土的生产发展是相互促进，互为因果，即外加剂的生产为商品混凝土发展创造了必要的条件，反过来商品混凝土的发展，又促进了外加剂的生产发展。

2　存在的问题

　　外加剂生产的发展，基本上满足了我国当前经济建设的需要，满足了混凝土施工新技术需要，但统计资料表明，我国外加剂生产中也存在一些问题，其主要有：

2.1　企业规模大的少，小的多

　　全国外加剂年产123万吨，生产企业平均年产量2500吨/家。

上海企业平均6700吨/家、北京平均年2500吨/家、天津1186吨/家。

高效减水剂生产企业中年产1000吨以下占60％以上，这些小企业中有的设备简陋，中控检测设备条件差，技术力量薄弱，人员素质也较差。

有的小企业在设备选型、防腐、工艺方面也存在一些问题，因而难以保持产品质量的稳定。

而众多的复合外加剂生产厂只有混料设备、除尘设备差，生产过程粉尘飞扬，工人劳动保护条件得不到保证，有许多小型糖钙生产，产品靠日晒干燥，水分含量难得到保证。

总之有些地方的厂生产方法还非常原始，我们认为外加剂生产发展到今天，即将进入21世纪，这种情况不从根本上改变，将很难持久。

上述生产条件和设备，必然影响到整个外加剂行业产品质量和声誉，这些厂要把产品质量搞上去，还必须下大功夫。

2.2　无产品质量检验设备仪器，产品出厂心中无数

　　许多搞复合型产品的生产厂，缺乏必要产品检验设备，原材料不进行必要的检验，生产仅按配方混合，产品不检验就出厂，往往造成工程事故，特别是缓凝减水剂，常造成混凝土不凝，或长时间不凝强度下降。

复合型外加剂厂产品直接进入工程，外加剂生产厂家必须有较完善的设备，必要的技术人员，产品经试验检查后进入市场，才可避免工程质量事故。

2.3　加强环保治理

　　化学合成高效减水剂厂在生产过程中存在不同程度的废水、废料和废气对环境的污染问题，随着国家对环境保护的重视，工厂应及早加强对污染的治理，否则将影响到工厂的生存。

化学合成高效减水剂厂污染的问题，只要充分重视是可以解决。

2.4　市场供销情况

　　近几年来，外加剂产品由于发展速迅，高效减水剂以及各种复合外加剂的出现供大于求的买方市场，厂家之间出现了激烈的降价销售的局面，前几年高效减水剂售价在5000～6000元/吨，生产厂有一定的利润，目前价格已下降在4000元/吨左右，有的价格更低，利润率仅百分几之，这样一些企业叫苦连天，感到无法经营，这是行业内有待解决的问题。

　　加价高额回扣也是当前外加剂销售中问题之一，回扣不是外加剂行业所创，是诸多行业都有的，回扣的比例较大，有时在外加剂销售中，采购人员所得大于生产厂的利润，当然这部分费用大部分由用户所负担，但这样高额回扣，搅乱了外加剂市场价格，还有其它许多负面的影响。

　　在市场销售方面，有一些推销人员，采用冒牌、冒名牌的手法，拢乱市场,用户要什么牌子，他供应什么牌子，还有一些销售人员，在产品质量上做手脚，如在高效减水剂中掺入10%，20%甚至30％木质钙后仍作高效减水剂出售，以牟取暴利。

更有一些害群之马，专搞伪劣产品，如用70％高效减水剂+30％硫酸钠冒充高效减水剂，用粉煤灰+生石灰或粉煤灰+食盐冒充防冻剂。

这种情况在全国各地地区都有不同程度的存在，这反映出外加剂市场在某些方面相当混乱，这些伪劣产品进入市场，造成工程质量事故，严重地损害外加剂产品的声誉，外加剂厂对外驻的推销人员，必须加强素质教育，对素质差的推销人员绝对不能雇用，否则自己的产品经推销人员偷梁换柱造成工程事故，毁坏工厂的声誉，后果是不堪设想的。

外加剂厂在经营活动中，发现假冒伪劣产品，应及时向当地工商和质量监督部门举报，清除害群之马，以维护外加剂产品在建筑工程界的良好声誉。

3　今后发展方向

3.1　进一步提高高效减水剂的质量

　　对于我国外加剂产品质量，协会受建设部委托先后进行过两次评估。

第一次是93年，参加评估的外加剂厂27家抽检40个产品，经综合评定，评出一等品14个，合格品20个，分别占评估外加剂的35%和50%，有15%的产品不合格。

第二次是97年参加评估的有50家抽检87个产品，经综合评定，作为建设部重点推荐的产品为72%，即87个产品有63个为建设部重点推荐产品，有24个产品达不到建设部推荐的要求。

第一次抽样40个，其中高效减水剂21个产品，第二次抽样87个，其中高效减水剂有30个产品，产品由质检部门作了正式检验。

从两次检测结果来看，高效减水剂性能基本上是好的，除了不合格产品外，高效减水剂各厂的质量存在一定的差距，因此，高效减水剂厂在提高产品质量上是有文章可做的，另一方面，将我国产品与国外相比，有些产品与国外产品也存在一定差距，特别是在低掺量时，高效减水剂产品，减水和分散效果较差，过去生产的低浓高效减水剂较多，今后要提高高浓高效减水剂的比例，降低高效减水剂产品中Cl-和水不溶物的含量，以满足高强高性能混凝土和生产液体外加剂的需要。

3.2　研究开发新型外加剂

　　过去我国混凝土工程所用混凝土强度等级较低，高等级混凝土的用量较少，目前混凝土向高强高性能混凝土方向发展，要求混凝土具有很好的耐久性，提高混凝土耐久性关键之一是要求提高混凝土的密实性。

因此制备高强高性能混凝土要求减水剂的减水率高，并使混凝土具有很好的工作性。

外加剂研究开发中的几个热点问题分述如下。

3.2.1　聚羧酸盐系

　　a）烯烃-马来酸碱共聚物

　　这是一种非水溶性的反应性高分子的微细粒子，在碱性介质中才慢慢转化为水溶性的高分子聚合物，这种化合物以缓放的方式来防止混凝土坍落度损失。

　　b）丙烯酸氨共聚物

　　这种共聚物对水泥粒子有很强的分散能力，在低水胶比（0.2）的情况下，采用该种外加剂比掺萘系有更好的流动性，这种性能与丙烯酸氨共聚物的化学结构有关，影响这种性能的因素包括分子量、磺酸基、羟基和阴离子的比例。

3.2.2　氨基磺酸盐系

　　为了适用配制高强高性能的需要，有时将分散性（减水剂）成分和保持分散性成分或将具有保持分散性（减水剂）的成分复合在一起，以求得更好的效果。

3.2.3　膨胀剂

　　我国现在虽然生产的膨胀剂品种较多，但大多数掺量大、碱含量较高，今后应进一步开发低碱和低掺量膨胀剂，为了适应商品混凝土生产需要，还应进一步开发液体膨胀剂的研究。

3.2.4　改进木质素外加剂的研究

　　目前我国木质素减水剂的生产虽然不少，但化学改性木质素减水剂的开发尚属空白大多是搞复合产品的物理改性。

国外化学改性木质素外加剂较多，因木钙改性可用做高效减水剂。

　　此外我国当前外加剂中液体外加剂的用量日益增加，用原来的原料生产的液体外加剂沉淀物较多，这是需要注意的问题。

目前我国生产木钙和糖钙在工艺方面尚需改进，以解决液体减水剂中水不溶物较多的问题。

3.2.5　加强引气剂的开发研究

　　目前引气剂虽有一些厂家生产，但优质的引气剂品种少。

3.2.6　加强复合外加剂开发研究

　　各种复合外加剂是我国外加剂中众多的品种，但我国目前复合技术方面研究不够，一些复合外加剂的掺量大，有些也未能实现某些外加剂的叠加效果。

国外的复合外加剂产品很多，但其掺量普遍比我们低，在这方面还是有很多文章可做。

3.2.7　积极开发矿物外加剂（或称掺合料）

　　配制高性能混凝土，掺矿物外加剂是一个重要技术措施。

随着高性能混凝土的研究和应用，矿物外加剂将会得到广泛的应用。

1997年上海磨细矿渣使用达6万吨，这方面应研究各种矿物外加剂性能对高性能混凝土的性能影响，制订矿物外加剂标准。

目前制订标准的工作正在进行。

4　抓住机遇，发展混凝土外加剂

4.1　目前我国掺外加剂混凝土仅占混凝土总量的30％左右，与先进国家的50～80%比，差距仍然较大，外加剂生产仍有巨大的潜在市场。

　　掺外加剂混凝土比例的计算，这一问题较为复杂，其原因是：

1）统计的外加剂产量重复计算的较多，如高效减水剂、木钙、糖钙等，它们可以直接加入混凝土又可作为其它复合外加剂品种的原料；2）到目前为止，我国除大城市外，使用外加剂多为粉状物，有的产品在复配时掺入大量惰性成分，如粉煤灰、沸石粉、石灰石粉，由于这些隋性组成的存在，各种复合剂的掺量变化很大；3）各地外加剂应用缺乏系统统计资料，有的地方有统计，有些地方几乎没有统计，经分析此次调查结果，以五种外加剂来推算我国掺外加剂混凝土占混凝土总量的比例，这种方法是近似的。

　　估算以五种外加剂即高效减水剂、糖钙、木钙、膨胀剂、速凝剂的产量为依据。

混凝土的水泥用量以400kg/m3计，高效减水剂掺量为水泥重量的0.75％、糖钙掺0.15％、木钙掺0.25％、膨胀剂掺10％、速凝剂掺4％，高效减水剂年产193820t、糖钙8000t、木钙8000t、膨胀剂250000t、速凝剂80000t，则掺高效减水剂混凝土年产量69221785m3，糖钙混凝土13333333m3、木钙混凝土80000000m3、膨胀剂混凝土6250000m3、速凝剂混凝土为5000000m3，则掺外加剂混凝土总量为1.738亿立方米。

近几年来我国水泥总量在5.1～5.3亿吨，假定其水泥量的一半用于生产混凝土，则混凝土总量为6.25亿立方米（以400kg/m3）掺外加剂混凝土总量的27％，考虑其它一些少量的外加剂混凝土，则掺外加剂混凝土约为30％，由此看来，我国外加剂还有巨大的潜在市场有待开发，不要只看到市场竞争的一面，就感到外加剂行业不好搞，这可能是消极的一面。

　　掺外加剂混凝土约为30％，这是全国情况而言的，如前所述，像北京、上海、天津、沿海一些省市，掺外加剂混凝土远远高于这些比例，这些地区外加剂厂较为集中，外加剂供大于求。

这些地区对外加剂应进行总量控制，结构方面进行调整，巨大的潜在市场在内地，这些地区的外加剂将有较大发展。

4.2　规模宏大的基础设施建设，为外加剂提供广阔的市场

　　国内经济建设受东南亚金融危机的影响，出口有一定困难，为了推动国内经济增长，国家向基础设施建设投入了大量资金，去年就投入了1000多亿，今年投入仍较大，国家大量的基础设施建设如高速公路、铁路、水利、市政等方面为外加剂应用提供了巨大市场，外加剂厂应利用这机会，发展自己。

　　我国混凝土外加剂通过过去开发研究，满足了国内经济建设的要求，作出了贡献，随着我国改革开放，加入WTO组织，对我国外加剂产品也推出了更高的要求，目前国外的外加剂产品已进入我国市场，国内外外加剂产品将有一番激烈的竞争，只有我们作好准备，不断开发新产品，不断地提高产品质量，降低成本，我们将会立于不败之地。

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