混凝土外加剂行业现状及发展趋势

我国混凝土外加剂行业现状及发展趋势 各种混凝土外加剂的应用改善了新拌和硬化混凝土的性能，促进了混凝土新技术的发展，促进了工业副产 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。20世纪30年代，国外就开始使用木质素磺酸盐减水 剂，60 年代初，日本和西德先后研制成萘系和三聚氰胺系高效减水剂，从90年代开始，日本和欧洲开始使用聚羧酸系高性能减水剂，混凝土外加剂进入了迅速发展和广泛 应用时代。在欧洲，90%的混凝土中使用各种混凝土外加剂，其中70%是各种类型的减水剂。我国外加剂的起步较国外稍晚，20世纪50年代开始木质素磺酸 盐和引气剂的研究和应用，70年代以后，外加剂的科研、生产和应用取得重大进展，2000年前后逐渐开始对高性能减水剂进行研究，以聚羧酸系减水剂为代表 的高性能减水剂在近5年的时间里应用量连续翻番增长。国家基础建设保持高速增长，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 需求一直很旺盛，我国的混凝土外加剂行业也一直处于高速发展阶段。一、混凝土外加剂行业的发展现状1.外加剂产品的发展情况2010年1月3月，中国建筑材料联合会混凝土外加剂分会组织协会会员单位、各省市的理事和各地 有关专家、行业管理部门共同参与了2009年全国混凝土外加剂产品产量调查，在对全国各省市外加剂生产企业进行大量调查工作的基础上，根据多个渠道汇总的 各省市外加剂产量数据累加，2009年全国各品种外加剂产量见下表。目前，全国外加剂品种齐全，混凝土外加剂总产量达722.52万吨。各种合成减水剂产量约 484.68万吨，各种高效减水剂（萘系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐、脂肪族和蒽系减水剂）占全部合成减水剂总量的67%,聚羧酸系高性能减水剂占26%, 普通减水剂（木质素磺酸盐减水剂）占7%.2009年其他外加剂的产量分别为引气剂1.6317万吨、膨胀剂126.362万吨、速凝剂100.71万吨 （其中固体速凝剂占74.32%,液体速凝剂占 25.68%）、缓凝剂（葡萄糖酸钠、糖钙、糖蜜等）9.15万吨。据估算，上述外加剂销售产值达到277.8亿元。（1）高效减水剂高效减水剂是在混凝土工作性大致相同时，具有较高减水率的一种外加剂，2009年全国总产量为 322.79万吨，其中萘系占高效减水剂总产量的 82.53%、脂肪族占12.85%、氨基磺酸盐占2.85%、蒽系占1.32%、三聚氰胺系占0.45%.萘系产量占全部合成减水剂总产量的55%,与 2007年相比有所下降；聚羧酸系减水剂占全部合成减水剂的26%,与2007年相比有所上升，但萘系仍然是减水剂中使用量大面广的品种。2009年脂肪 族减水剂产量比2007年增长29.93万吨，增加较多，这是由于脂肪族减水剂价格较为便宜，主要用于外加剂的复配，河南、浙江两省为脂肪族减水剂生产的 大省。（2）高性能减水剂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、较高减水率和良好的坍落度保持性能，是环保型的外加剂。国外20世纪90年代开始使用，日本现在的使用率占高效减水剂的60%70%,欧美约占20%左右。从2000年前后，我国混凝土工程界逐渐认识聚羧酸系减水剂。近几年来，在高速铁路建设的带动下， 高性能减水剂发展迅猛，并得到了大量推广应用。 2007年国内年产量为41.43万吨，2009年依据各省聚羧酸外加剂生产量累加计算，产量为126.83万吨，增长幅度达到206%.聚羧酸外加剂生 产量比较大的省市是山西省、江苏省和浙江省。GB50119混凝土外加剂应用技术规范编制组对全国主要的7家聚羧酸原料生产企业的原料销售数量进行调查显示，这7家企业2009年聚羧酸原料销售约15万吨，折合聚羧酸减水剂母液约80万吨。此外，还有一些国外的企业也生产和销售聚羧酸外加剂原料。高速铁路工程用外加剂主要是聚羧酸系减水剂。外加剂分会对2008年2009年在建的26条铁路 干线聚羧酸外加剂用量进行了详细统计，调查显示，这 26条线路的总里程为11243.56公里，总投资额为10149.96亿元，计划或实际使用（已经完工）聚羧酸系减水剂总计149.2267万吨。2007年这些线路聚羧酸减水剂招标额为12.32万吨，2008年为32.89万吨，2009年 为52.31万吨。即使按照聚羧酸系减水剂在某一时期的较高价格7000元/吨来估计，2007年2009年的3年里聚羧酸系减水剂产值约 1044586.9万元（10.44亿元），仅占铁路投资总额的 1.03%.目前特别值得关注的一个问题是，高速铁路招标过程中聚羧酸外加剂存在最低价中标的问题，2009年中标价格最低为3450元/吨左右。从保证 工程质量的角度出发，应该鼓励不断提高聚羧酸减水剂质量，加强新品种聚羧酸减水剂理论和应用基础研究，加强工程现场服务，反对恶意压价竞争。（3）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）。2009年，膨胀剂年产量约126.36万吨，生产企业100多家。一些上规模的企业年产量3万5万吨，少数厂家的年产量达到 10万吨，甚至20万吨以上。生产企业集中在湖北、安徽、江西、天津、山西等省市。（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。速凝剂按产品形态，可分为固态和液态；按其碱的含量来分，可分为有碱、无碱和低碱。2009年，全国速凝剂年产量约100.71 万吨，生产厂60多家，主要分布在华北、华东、中南地区。2009年由于铁路、公路、煤炭行业建设大规模增长，速凝剂产量较2007年有大幅度增长。特别 是高速铁路对液体无碱速凝剂的需求，使得2009年液体速凝剂产量达到25.86万吨，成为外加剂发展的亮点之一。（5）木质素类磺酸盐减水剂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，也可作为复合型 外加剂原料之一，因价格较便宜，使用还是较广泛的。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。从我国应用木 质素磺酸盐减水剂来说，各地是不平衡的，南方利用较多，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；2009年四川省木钙产量有大幅度增加。 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，并且解决了对环境造成污染的难题；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。（6）缓凝剂目前主要使用的缓凝剂产品有糖钙、糖蜜、葡萄糖酸钠、柠檬酸等。用作缓凝剂的还有羟基羧酸（酒石 酸、葡萄糖酸、水杨酸、乙酸、马来酸、单宁酸、已糖酸等）、碳水化合物（蔗糖）或其他一些化合物。2009年缓凝剂总产量已达9.15万吨，四川米易和内 蒙古集宁都有糖钙专业生产厂。（7）引气剂引气剂是一种在搅拌时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。引气减水剂是兼有引气和减水两种功能的外加剂，引气剂和引气减水剂主要用来改善塑性砂浆和混凝土和易性，减少泌水和离析，同时大幅 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。皂甙类引气剂具有良好的性能，目前在上海、杭州等地都有工厂在生产。2009年 全国引气剂总产量为1.63万吨，比2007年增长 1.29万吨。（8）复合型外加剂复合型外加剂是根据工程需要，以上述的各种组分为主，再加入其他组分复合而成，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。 我国有一大部分外加剂厂是生产这种类型的外加剂。混凝土外加剂大多数以复合外加剂加入混凝土。2.外加剂企业发展情况目前我国混凝土外加剂企业发展总体情况具有如下4种特征。1.混凝土外加剂品种齐全，产品性能不断提高；合成外加剂生产企业规模大型化，大企业年产值超过 10亿元；自动化生产越来越受到重视，部分企业实现了全面自动化生产，中小企业也非常注重在关键工艺上进行自动化控制；全国除海南、西藏外都已经有合成外 加剂生产企业，但发展分布不平衡的问题比较突出。2.与建筑材料领域的其他行业（水泥、商品混凝土）相似，混凝土外加剂行业存在产能过剩、行业门槛 低，以及市场混乱等问题。据不完全统计，现有外加剂生产企业1500多家，其中化学合成厂有350多家。聚羧酸系减水剂生产企业有100多家，目前通过铁 道部认证、具备高速铁路供货资质的有53家外加剂企业。混凝土外加剂行业的发展缺乏统一规划和产业政策，行业管理与市场监管需要加强。混凝土外加剂厂的数 量超过了市场需求后，需要对新建混凝土外加剂企业的资质审批严加控制，不能盲目发展、重复建设，造成新的恶意竞争。3.混凝土外加剂生产企业的环境保护水平还有待于进一步提高，大多数复配外加剂厂没有做封闭处理，合成萘系生产厂家的熔萘过程中有气味产生，有些外加剂厂复配车间地面清理不净，人员行走扬起大量灰尘。4.外国企业十分关注中国混凝土外加剂行业的发展，一方面增加和扩大在中国国内的投资，另一方面加快了收购国内混凝土外加剂生产企业的步伐。二、未来市场需求及发展趋势混凝土外加剂未来的市场需求依然旺盛，其发展走向受到原料供应和价格、国家建设对混凝土的需求、国家政策和技术标准等诸多因素的影响。1.工程建设量依然庞大发端于西方国家的金融危机导致全球经济快速下滑，我国采取拉动内需、加快国内大型基础设施建设的经 济复苏政策给建设行业带来巨大商机，也带动全国各行业快速发展，建材行业无疑是受益最大、最直接的行业。我国在未来仍然将在基础设施建设、民生工程、生态 环境和灾后重建等方面投入大量资金，其中主要投向高速铁路、西部公路、民航机场、城市轨道交通和新能源领域，这些领域都是未来两年混凝土外加剂主要的潜在 市场。2010年铁路投资7000亿元，比2009 年增加1000亿元，重点包括南北、东西大通道，既有客运铁路，也有货运铁路，还有一些城际铁路，到2010年年底总里程达到9万公里。目前我国公路总里 程达370万公里，其中高速公路6.5万公里，居世界第二，仅次于美国；未来几年，中国高速公路将持续建设，总里程将在23年内超过美国，在公路质量、 管理水平和网络建设等方面也将有大幅度提高。2.安全生产和节能环保问题将备受关注2003年1月1日起，我国开始施行中华人民共和国清洁生产促进法。“十一五”规划纲要中也明确指出-节能减排是中国加快发展现代能源产业，坚持节约资源和保护环境的重要措施。中国建材联合会混凝土外加剂分会高度关注混凝土外加剂清洁生产和安全生产问题。我国目前共有普通减水剂、高效减水剂、高性能减水剂、泵送剂、防冻剂、膨胀剂、速凝剂等27种混凝 土外加剂产品，根据产品生产流程和工艺可分为合成外加剂和复合外加剂两类。合成混凝土外加剂是由各种化工原料通过化学反应合成生产出来的，其生产过程介于 化工与建材两个行业之间；复合混凝土外加剂是利用各种功能的外加剂组分，按一定配比和工艺制备而成。这两种生产方式对企业生产中涉及的不同原料、设备和生 产人员的安全分别有相应的要求，需要企业建立健全的安全管理制度以保证生产。根据公安部发布的2002版危险品化学名录规定，减水剂生产中所涉及的危 险化学品有19种。当前，由于外加剂行业整体素质不高，行业中部分生产企业以追求生产利润最大化为目标，对企业生产人员的安全教育和对企业安全管理工作没 有足够地重视，一旦发生事故，往往会给企业造成巨大的经济损失，并给人员带来伤害。目前，混凝土外加剂行业还缺少明确的产品结构发展指导。因此，在国家建设量持续增长和混凝土外加剂 行业稳定发展的时期，制定节能环保和清洁生产、安全生产标准是十分有指导意义的。2010年中国建材联合会混凝土外加剂分会将组织和参与国家工信部标准 混凝土外加剂清洁生产技术（2009-2856T-JC）标准和混凝土外加剂安全生产要求（2009-2879T-JC）的制定任务，将为我国混 凝土外加剂企业提供安全生产和清洁生产的标准依据。3.各种混凝土外加剂的发展趋势（1）聚羧酸系高性能减水剂聚羧酸系减水剂未来两年的产销量将稳定增长。目前已有的生产线规模都较大，并未满负荷生产。高速铁 路对聚羧酸减水剂的需求依然旺盛，2007 年2009年建设的26条高速铁路项目中，截止到2009年年底未完成施工的线路还有22条，在2010年2014年这些线路还将至少招标聚羧酸系高 性能减水剂48.2094万吨；加上2009年以后还有一批新开工高速铁路项目，这些都将带动减水剂、速凝剂、引气剂的生产和使用。公路行业也制定了公路工程聚羧酸高性能减水剂（JT/T769-2009）标准，必将对聚羧酸系减水剂在公路工程中的应用起到积极的推动作用。通过聚羧酸高性能减水剂在高速公路及各级公路混凝土构造物中的推广应用，将显著提高公路工程混凝土构造物的建造质量。在商品混凝土中探索应用聚羧酸系减水剂已经积累了许多经验，有些搅拌站已经全面使用聚羧酸系减水 剂，取得了积极的进展。2008年，我国商品混凝土总产量为6.5亿立方米，如果能在其中一些有高耐久性和工作性要求的混凝土中使用聚羧酸系减水剂，将为 该剂种的发展提供广阔的舞台。2010年，中国建材联合会混凝土外加剂分会主编的混凝土外加剂用聚醚及其衍生物标准将正式开 始实施，该标准对制备聚羧酸盐系高性能减水剂的主要原材料聚醚及其衍生物提出了明确的技术要求，并规定了统一的试验方法。对于外加剂企业选用聚乙二醇单甲 醚（MPEG）、烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）产品提供了技术依据。从原料供应上看，国内外化工行业都很关注聚羧酸原料市场。由于环氧乙烷在国内处于供不应求状态，很 多企业投资建设生产装置，估计2010年产量将增长 1倍，供求状态会随着产量的变化而发生变化。据业内人士估计，2010年价格将不会超过14000元/吨。据此推测的MPEG价格将不会超过16500元 /吨。以上这些信息都显示出2010年以后的几年里，聚羧酸系减水剂稳定生产的外部条件较好。（2）引气剂目前，铁路部门对聚羧酸减水剂技术要求进行了修订，要求聚羧酸系减水剂的含气量小于3%.在使用过 程中，通过加入引气剂来调节混凝土含气量，保证混凝土的质量和耐久性。这一调整，将带动引气剂的生产和使用。应该努力解决好以下应用技术问题：一是引气剂 与聚羧酸减水剂生产过程中使用的消泡剂的配伍性；二是引气剂与聚羧酸减水剂、功能性组分之间的配伍性；三是如何在现场准确掺加引气剂，保证混凝土需要的含 气量。（3）萘系减水剂聚羧酸系高性能减水剂的出现和推广应用可以说是中国外加剂发展史上的一个重要飞跃，也是对其他外加 剂品种“生存”的一个挑战。最近两年，聚羧酸减水剂与萘系减水剂的发展一直受到人们的高度关注和对比，聚羧酸减水剂是否能够完全取代萘系减水剂是经常被问 到的问题。事实上，聚羧酸系减水剂取代萘系减水剂的程度和速度要受到原料价格、原料供应、客户需求、环保要求等诸多因素的影响。2009年的产量调查分析 表明，聚羧酸系高性能减水剂占全部合成减水剂产量的 26%,萘系占到55%;相比2007年的数值，聚羧酸系减水剂比例有所上升，萘系减水剂比例有所下降。由于各种外加剂都有自己的特点和特性，聚羧酸系高 性能减水剂和其他各种高效减水剂将在相当长的时期内共同发展，并不断地完善和提高其性能。（4）木质素磺酸盐普通减水剂木质素磺酸盐减水剂的主要来源是亚硫酸盐造纸废液，木质素磺酸